本發(fā)明涉及一種進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(pulsewidthmodulation：以下記為pwm)控制并運(yùn)算電動機(jī)的實(shí)際的電阻值或死區(qū)時(shí)間誤差的電力變換裝置。

背景技術(shù)：

利用電力變換裝置的可變速電動機(jī)控制裝置被應(yīng)用于以鐵路車輛、升降機(jī)、電動汽車、通用逆變器為主的各領(lǐng)域。在這樣的各領(lǐng)域中，期待電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或速度控制精度的提高、高效率、低噪音等進(jìn)一步的高性能化以及可靠性的提高。為了提高上述這些控制性能，需要迅速地取得電動機(jī)的電路常數(shù)并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)控制參數(shù)。

另一方面，已知電動機(jī)的電路常數(shù)由于電動機(jī)的溫度或動作狀態(tài)而變動。例如在下述專利文獻(xiàn)1中記載了針對這樣的電路常數(shù)的變動而在離線(特別是通過設(shè)置鑒定用的模式等而不對電動機(jī)進(jìn)行加減速控制或轉(zhuǎn)矩控制的狀態(tài))下進(jìn)行精度高的鑒定即推測的手段。如該專利文獻(xiàn)1那樣，在電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)下，分別施以預(yù)先設(shè)定的不同的2個(gè)頻率的正弦波電壓以產(chǎn)生交變磁通，從而即使需要一些時(shí)間，也能夠高精度地鑒定繞組電阻值。

進(jìn)一步地，在pwm控制中，為了防止2個(gè)開關(guān)元件的直流電源短路，設(shè)置防短路時(shí)間即所謂的死區(qū)時(shí)間，但由于該死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生輸出電壓誤差，需要補(bǔ)償該輸出電壓誤差的對策。對此，例如下述非專利文獻(xiàn)1介紹了去除死區(qū)時(shí)間的影響的各種方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：再公表專利wo2009/078216號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：“acサーボシステムの理論と設(shè)計(jì)の実際”(“ac伺服系統(tǒng)的理論與設(shè)計(jì)實(shí)際”)杉本英彥編著，綜合電子出版社發(fā)行1990年5月、3章p.54－59

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

關(guān)于上述死區(qū)時(shí)間，由于構(gòu)成變換裝置的半導(dǎo)體元件的特性和電路結(jié)構(gòu)方面等諸多主要因素，實(shí)際的有效值與在控制結(jié)構(gòu)方面設(shè)定并附加的設(shè)定值不同，需要準(zhǔn)確地掌握作為兩者之差的死區(qū)時(shí)間誤差。因此，電動機(jī)的實(shí)際的電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差的掌握在實(shí)現(xiàn)控制性能的提高這方面都是重要的要素。

然而，專利文獻(xiàn)1雖然詳細(xì)記載了電阻值的運(yùn)算方法，但并沒有公開死區(qū)時(shí)間誤差，為了得到死區(qū)時(shí)間誤差，需要另外的手段。另外，專利文獻(xiàn)1的方法需要使主電路的交流電源的頻率變化，在各頻率下測定電壓電流等，所以在達(dá)到能夠進(jìn)行測定的條件之前需要較長時(shí)間。

另外，非專利文獻(xiàn)1雖然介紹了補(bǔ)償由所設(shè)定的死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致的輸出電壓誤差的方法，但沒有公開得到實(shí)際的死區(qū)時(shí)間誤差的方法。

因此，任一文獻(xiàn)都說不上對控制性能的提高能夠有足夠的貢獻(xiàn)。

本發(fā)明是為了解決以上的以往的課題而完成的，其目的在于得到一種能夠以相同的共用單元在短時(shí)間內(nèi)對電動機(jī)的電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差進(jìn)行運(yùn)算推測的電力變換裝置和應(yīng)用該電力變換裝置的車輛驅(qū)動系統(tǒng)。

本發(fā)明涉及一種電力變換裝置，具備：

電力變換部，具備在直流電源的兩極之間將開關(guān)元件相互串聯(lián)連接而成的電橋，對直流電源的電壓進(jìn)行變換并供給到電動機(jī)；

電流檢測部，檢測流入到電動機(jī)的電流；以及

控制部，設(shè)定并附加用于防止由構(gòu)成電橋的開關(guān)元件導(dǎo)致的直流短路的死區(qū)時(shí)間，并且根據(jù)電壓指令值和載波，利用pwm控制生成用于對開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通斷開驅(qū)動的開關(guān)信號，

其中，

所述控制部能夠生成基于電壓指令值和第一載波的第一開關(guān)信號以及基于電壓指令值和頻率與第一載波的頻率不同的第二載波的第二開關(guān)信號，并且，

所述電力變換裝置具備特性運(yùn)算部，該特性運(yùn)算部根據(jù)利用第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部的第一動作特性以及利用第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部的第二動作特性，對電動機(jī)的電阻值以及作為死區(qū)時(shí)間的有效值與設(shè)定值之差的死區(qū)時(shí)間誤差中的某一方或者雙方進(jìn)行推測運(yùn)算。

本發(fā)明的電力變換裝置的控制部能夠生成基于電壓指令值和第一載波的第一開關(guān)信號以及基于電壓指令值和頻率與第一載波的頻率不同的第二載波的第二開關(guān)信號，并且具備特性運(yùn)算部，該特性運(yùn)算部根據(jù)在利用第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部的第一動作特性以及在利用第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部的第二動作特性，對電動機(jī)的電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差中的某一方或者雙方進(jìn)行推測運(yùn)算，所以利用相同的該特性運(yùn)算部，不用說能夠?qū)﹄妱訖C(jī)的電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差中的某一方進(jìn)行推測運(yùn)算，還能夠?qū)@兩者同時(shí)進(jìn)行推測運(yùn)算，另外，無需如專利文獻(xiàn)1那樣變更有關(guān)主電路的條件，變更控制方面的設(shè)定即可，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)算推測。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是示出圖1的電力變換部1以及pwm控制器44的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是說明圖2的pwm控制器44的動作的圖。

圖4是說明由圖1的電阻值運(yùn)算部5以及死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6進(jìn)行運(yùn)算推測的動作的時(shí)序圖。

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是示出在圖5的結(jié)構(gòu)中電力變換部1與電動機(jī)7的動作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的等價(jià)電路的圖。

圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的將電力變換裝置應(yīng)用于鐵路車輛時(shí)的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1.

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，電力變換部1變換直流電源3的電壓并供給到電動機(jī)7，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是公知的，所以省略其圖示，電力變換部1具備在直流電源3的兩極之間將igbt、mosfet等開關(guān)元件相互串聯(lián)連接而成的電橋，具有將從直流電源3供給的直流電力變換成可變電壓可變頻率的交流電力并供給到電動機(jī)7的功能。此外，上述可變電壓可變頻率的交流電力的頻率包括0hz的直流電力。

電流檢測部2分別檢測電力變換部1供給到電動機(jī)7的各相電流，并送到后述的控制部4。此外，電流檢測部2不限于檢測在圖1所圖示出的電力變換部1與電動機(jī)7的接線中流過的電流的ct(currenttransformer，電流變換器)，也可以檢測在分流電阻等中流過的電流。另外，3相的相電流滿足iu+iv+iw＝0這樣的關(guān)系，所以例如也可以省略電流檢測部2中的1個(gè)，根據(jù)2個(gè)電流檢測部2分別檢測到的相電流iu、iv計(jì)算相電流iw。

控制部4包括使用公知的正交2軸的dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的控制系統(tǒng)。具體來說，具備坐標(biāo)變換器41、電流控制器42、坐標(biāo)變換器43、pwm控制器44以及選擇器45。以下，說明這些各個(gè)要素。

坐標(biāo)變換器41接受來自電流檢測部2的各相電流，輸出dq軸電流id、iq。

在這里，在本發(fā)明中，定義為d軸是表示電動機(jī)7的轉(zhuǎn)子磁通的方向的軸，q軸是在與d軸正交的方向上控制電動機(jī)7的輸出轉(zhuǎn)矩的軸。

電流控制器42生成電壓指令值以使得由電流檢測部2檢測到的電流檢測值與電流指令值的偏差為零，具體來說，接受dq軸電流id、iq與期望的電流指令值id＊、iq＊的差分，根據(jù)以下的(1)式的運(yùn)算公式輸出電壓指令值vd＊、vq＊。

[數(shù)1]

例如假設(shè)本實(shí)施方式1中的電動機(jī)7是感應(yīng)電動機(jī)時(shí)，由下述(2)式表示上述(1)式中的比例增益kcp以及時(shí)間常數(shù)ωcpi。

下述(2)式中的ωcc是用于設(shè)計(jì)由控制部4控制的dq軸電流id、iq的響應(yīng)速度的規(guī)定的電流響應(yīng)目標(biāo)值，參考后述的pwm控制器44的載波頻率和用于控制供給到電動機(jī)7的電流的要求規(guī)格來確定。

另外，下述(2)式中的ls是感應(yīng)電動機(jī)的初級側(cè)電感，是感應(yīng)電動機(jī)的互感與初級漏電感之和。

[數(shù)2]

坐標(biāo)變換器43接受電壓指令值vd＊、vq＊，輸出相電壓指令值vu＊、vv＊、vw＊。pwm控制器44在后面的圖2中進(jìn)行詳細(xì)敘述，接受相電壓指令值vu＊、vv＊、vw＊，根據(jù)期望的載波進(jìn)行pwm控制，將開關(guān)信號輸出到電力變換部1。選擇器45接受載波切換信號，將期望的載波向pwm控制器44輸出。

圖2示出圖1的電力變換部1和pwm控制器44的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例。針對3相的電力變換裝置，圖2的結(jié)構(gòu)僅記載了1相(u相)。其他相也是相同的結(jié)構(gòu)，所以在這里省略說明。此外，圖2所示的結(jié)構(gòu)是公知技術(shù)，不特別限定于該結(jié)構(gòu)。

在圖2中，電力變換部1將作為開關(guān)元件的上部開關(guān)部11和下部開關(guān)部12相互串聯(lián)連接于直流電源3來形成電橋，其中間端子13與電動機(jī)7連接。

在根據(jù)基于pwm控制的開關(guān)動作將電流供給到電動機(jī)7的電力變換裝置中，當(dāng)在各相中串聯(lián)連接的2個(gè)開關(guān)部哪怕在很短時(shí)間內(nèi)同時(shí)導(dǎo)通(為導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)，也會引起直流電源短路并導(dǎo)致開關(guān)部的損壞。因此，在通過pwm控制切換開關(guān)信號時(shí)，需要設(shè)置使串聯(lián)連接的2個(gè)開關(guān)部雙方都斷開(為非導(dǎo)通狀態(tài))的期間。將該期間稱為防短路期間(以下稱為死區(qū)時(shí)間)。另外，當(dāng)存在這樣的死區(qū)時(shí)間時(shí)，如后所述，輸出電壓會產(chǎn)生誤差。

在上述的非專利文獻(xiàn)1的圖3.24中示出由于該死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生輸出電壓誤差δvtd＝td×fc×efc。在這里，td是死區(qū)時(shí)間，fc是載波的頻率，efc是直流電源3的電壓值。

因此，圖2所示的pwm控制器44考慮上述內(nèi)容而構(gòu)成，以下，參照圖2說明其結(jié)構(gòu)以及動作。

調(diào)制波生成電路441接受u相電壓指令vu＊，利用直流電源3的電壓值efc進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，生成u相調(diào)制波au。在這里，在圖2中記載了假定直流電源3的電壓值efc是預(yù)先已知的值的結(jié)構(gòu)，但在直流電源3的電壓值efc變動的情況下，最好設(shè)置檢測直流電源3的電壓值的傳感器，利用該檢測到的電壓值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，生成u相調(diào)制波au。

開關(guān)信號生成電路442通過pwm控制，根據(jù)u相調(diào)制波au與載波的大小關(guān)系，生成前級開關(guān)信號su1。

死區(qū)時(shí)間校正電路443校正前級開關(guān)信號su1以補(bǔ)償由于死區(qū)時(shí)間而產(chǎn)生的輸出電壓誤差，生成后級開關(guān)信號su2。

具體來說，如果u相電流iu的符號為正(電流從電力變換部1流向電動機(jī)7的情況)，則使導(dǎo)通時(shí)間延長由后述的死區(qū)時(shí)間生成電路445附加的時(shí)間即死區(qū)時(shí)間的量，使斷開時(shí)間縮短死區(qū)時(shí)間的量。另外，如果電流符號為負(fù)(電流從電動機(jī)7流向電力變換部1的情況)，則實(shí)施調(diào)整以使導(dǎo)通時(shí)間縮短死區(qū)時(shí)間的量，使斷開時(shí)間延長死區(qū)時(shí)間的量。

此外，在這里，由死區(qū)時(shí)間校正電路443調(diào)整的死區(qū)時(shí)間的量設(shè)為由死區(qū)時(shí)間生成電路445進(jìn)行設(shè)定附加的值，但如在后級的死區(qū)時(shí)間誤差的推測運(yùn)算的說明中提到的那樣，并不限于該值。

為了生成相對于使上部開關(guān)部11進(jìn)行動作的開關(guān)信號su反轉(zhuǎn)的開關(guān)信號sx，通過信號反轉(zhuǎn)電路444生成使信號su2反轉(zhuǎn)而得到的信號sx2，死區(qū)時(shí)間生成電路445對各個(gè)后級開關(guān)信號su2、sx2設(shè)定并附加死區(qū)時(shí)間，生成用于對上部開關(guān)部11進(jìn)行導(dǎo)通斷開驅(qū)動的開關(guān)信號su以及用于對下部開關(guān)部12進(jìn)行導(dǎo)通斷開驅(qū)動的開關(guān)信號sx。

通過這樣構(gòu)成，理論上能夠避免受到由死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致的輸出電壓誤差的影響。

然而，實(shí)際上，由死區(qū)時(shí)間生成電路445設(shè)定并附加的死區(qū)時(shí)間的設(shè)定值與由電力變換部1實(shí)際產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間的有效值由于以下敘述的理由而不同。在本說明書中，將該誤差稱為死區(qū)時(shí)間誤差δtd。

該死區(qū)時(shí)間誤差的主要原因非常復(fù)雜，由于半導(dǎo)體器件的非線性的溫度特性或電流特性、在圖1中未圖示的由于布線長度產(chǎn)生的寄生電容、用于驅(qū)動半導(dǎo)體器件的驅(qū)動器電路的響應(yīng)延遲等原因，上部開關(guān)部11和下部開關(guān)部12實(shí)際對開關(guān)信號su、sx的導(dǎo)通斷開信號進(jìn)行動作之前都會產(chǎn)生延遲。另外，理論上，電壓波形近似矩形波，但實(shí)際上不是矩形波，開關(guān)動作時(shí)的電壓波形具有一定斜率地連續(xù)變化。該斜率實(shí)際上也由于半導(dǎo)體器件的非線性的溫度特性或電流特性、驅(qū)動器電路的電路常數(shù)而復(fù)雜地變化。

圖3模擬地示出假定在以上的死區(qū)時(shí)間校正以及開關(guān)動作時(shí)發(fā)生時(shí)間延遲時(shí)的死區(qū)時(shí)間誤差的狀況。圖的左半部分表示電流方向?yàn)檎那闆r，右半部分表示負(fù)的情況。

在圖3中，上部分示出死區(qū)時(shí)間校正電路443的動作、即對來自開關(guān)信號生成電路442的前級開關(guān)信號su1實(shí)施td(校正量)的校正并輸出后級開關(guān)信號su2的動作。

中部分示出死區(qū)時(shí)間生成電路445的動作、即對來自死區(qū)時(shí)間校正電路443的后級開關(guān)信號su2、sx2設(shè)定并附加td(設(shè)定量)并輸出分別送出到上部開關(guān)部11以及下部開關(guān)部12的開關(guān)信號su以及sx的動作。

下部分示出利用中部分的開關(guān)信號su、sx進(jìn)行驅(qū)動時(shí)的u相電壓vu。在圖中，電流方向?yàn)檎那闆r下(圖左)的ton以及toff分別表示上部開關(guān)部11的上升時(shí)發(fā)生的時(shí)間延遲以及下降時(shí)發(fā)生的時(shí)間延遲。另外，電流方向?yàn)樨?fù)的情況下(圖右)的toff以及ton分別表示下部開關(guān)部12的下降時(shí)的時(shí)間延遲以及上升時(shí)的時(shí)間延遲。

在圖3的結(jié)果中，在通過死區(qū)時(shí)間生成電路445設(shè)定并附加有td(設(shè)定量)的死區(qū)時(shí)間的情況下(參照圖2)實(shí)際產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間td(實(shí)際量)如果在電流方向?yàn)檎龝r(shí)示出，則為(3)式。

td(實(shí)際量)＝td(設(shè)定量)+ton－toff···(3)

在這里，為了補(bǔ)償由td(設(shè)定量)導(dǎo)致的電壓誤差，由死區(qū)時(shí)間校正電路443實(shí)施td(校正量)的校正(參照圖2)，所以由(4)式求出在該狀態(tài)下產(chǎn)生的td(誤差量)，該td(誤差量)為死區(qū)時(shí)間誤差。

td(誤差量)＝td(實(shí)際量)－td(校正量)···(4)

因此，在通過該實(shí)施方式1的圖2所示的pwm控制器44驅(qū)動開關(guān)元件的情況下，(4)式所示的td(誤差量)＝死區(qū)時(shí)間誤差為作為實(shí)際上使電力變換部1的輸出電壓產(chǎn)生誤差的主要原因的死區(qū)時(shí)間、即死區(qū)時(shí)間有效值。

當(dāng)將該死區(qū)時(shí)間有效值＝死區(qū)時(shí)間誤差設(shè)為δtd時(shí)，通過(5)式求出由于該δtd產(chǎn)生的輸出電壓誤差δvtd。

δvtd＝δtd×fc×efc···(5)

此外，當(dāng)在pwm控制器44中不采用死區(qū)時(shí)間校正電路443的情況下(本申請發(fā)明將這樣的情況也納入設(shè)想范圍內(nèi))，(3)式所示的td(實(shí)際量)為死區(qū)時(shí)間有效值，死區(qū)時(shí)間誤差δtd通過(6)式求出。

δtd＝td(實(shí)際量)－td(設(shè)定量)···(6)

返回到圖1，以下說明作為本申請發(fā)明的主要部分的、構(gòu)成特性運(yùn)算部10的電阻值運(yùn)算部5以及死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)算方法。

電阻值運(yùn)算部5根據(jù)電壓指令值vd＊、d軸電流id與載波切換信號，計(jì)算電動機(jī)7的電阻值。死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6根據(jù)電壓指令值vd＊和載波切換信號，計(jì)算死區(qū)時(shí)間誤差。

此外，在圖1的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成為對電阻值運(yùn)算部5和死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6輸入載波切換信號，但不特別限定于此，只要是能夠知道由pwm控制器44進(jìn)行pwm控制時(shí)的載波的頻率的結(jié)構(gòu)即可。

處理部8通過執(zhí)行后述的存儲部9中存儲的程序，進(jìn)行上述控制部4、電阻值運(yùn)算部5以及死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6的處理。

在這里，存儲部9包括存儲有電動機(jī)7的電路常數(shù)、控制所需的參數(shù)和記述有上述處理的程序等的存儲器。處理部8包括微型機(jī)(微型計(jì)算機(jī))、dsp(digitalsignalprocessor，數(shù)字信號處理器)或在fpga等硬件電路中邏輯構(gòu)成的處理器。另外，多個(gè)處理部8以及多個(gè)存儲部9也可以協(xié)作來執(zhí)行上述功能。

此外，雖然在圖1中未記載，但記述有后述的通?？刂?在這里是控制用于鐵路車輛或升降機(jī)等用途的電動機(jī)7來實(shí)現(xiàn)期望的動作的控制)的處理的程序也存儲在存儲部9中，也可以構(gòu)成為通過處理部8執(zhí)行在后面詳細(xì)敘述的特性運(yùn)算部10的處理之后，執(zhí)行通?？刂频奶幚怼?/p>

另外，也可以將由電阻值運(yùn)算部5和死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6計(jì)算出的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差暫時(shí)存儲在存儲部9中，將電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差作為控制參數(shù)用于通?？刂频奶幚?。

本申請發(fā)明是著眼于實(shí)際的死區(qū)時(shí)間與pwm控制的載波的頻率無關(guān)、且由于死區(qū)時(shí)間的存在所產(chǎn)生的輸出電壓誤差與死區(qū)時(shí)間成比例這樣的現(xiàn)象而首創(chuàng)的。

其基本原理如下所述。即，控制部4具備選擇第一載波以及頻率與該第一載波的頻率不同的第二載波作為用于pwm控制的載波來輸出的選擇器45，pwm控制器44能夠生成基于所輸入的電壓指令值和第一載波的第一開關(guān)信號以及基于電壓指令值和第二載波的第二開關(guān)信號。

然后，特性運(yùn)算部10在電動機(jī)7停止旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，求出通過第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)的電力變換部1的第一動作特性以及通過第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)的電力變換部1的第二動作特性，根據(jù)這兩個(gè)動作特性，運(yùn)算作為目標(biāo)的電動機(jī)7的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差。

作為這些動作特性，各種特性可以成為對象，但首先在該實(shí)施方式1中，以使用圖1所示的具備電流控制器42的電力變換裝置的情況為例進(jìn)行說明。

即，在這里，兩個(gè)動作特性使用在使由電流檢測部2檢測到的電流檢測值跟隨電流指令值的控制條件下求出的動作特性。

具體來說，對d軸電流指令值id＊設(shè)定期望的正值(id＊＞0)，對q軸電流指令值iq＊設(shè)定零(iq＊＝0)。

此外，在該情況下，作為輸入到坐標(biāo)變換器41、43的相位θ，設(shè)定為各相電流不為零的相位θ0的恒定值。這樣設(shè)定的理由一般來說是由于電流值的零附近的死區(qū)時(shí)間期間中的誤差電壓是非線性的、且誤差的符號難以判定，所以死區(qū)時(shí)間校正有時(shí)無法準(zhǔn)確地進(jìn)行校正，死區(qū)時(shí)間誤差δtd的影響顯得非常大。

因此，坐標(biāo)變換器41以及坐標(biāo)變換器43設(shè)為θ＝θ0，分別根據(jù)以下的(7)式以及(8)式所示的運(yùn)算公式進(jìn)行坐標(biāo)變換。

[數(shù)3]

然后，提供上述電流指令值，首先用通過第一載波(頻率fc1)生成的第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件，在電壓電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，提取第一動作特性。

在該情況下，在圖1的結(jié)構(gòu)中，如上所述包括使用公知的正交2軸的dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的控制系統(tǒng)，能夠用規(guī)定的電流響應(yīng)目標(biāo)值控制由控制部4控制的正交2軸的電流值即上述id以及iq的響應(yīng)。由此，能夠在期望的期間內(nèi)將電流值設(shè)定為恒定值，所以，能夠瞬時(shí)地推測電動機(jī)的電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差，以避免對通常的運(yùn)行造成障礙。

就這一點(diǎn)而言，在后面的實(shí)施方式2中介紹的、在將電壓指令值設(shè)為恒定的控制條件下求出兩個(gè)動作特性的情況下，有時(shí)受到由電動機(jī)7的電阻值r和電感l(wèi)確定的時(shí)間常數(shù)l/r的限制，在達(dá)到穩(wěn)定值之前需要幾秒左右的時(shí)間，而且，該時(shí)間因所驅(qū)動的電動機(jī)7的類別不同而發(fā)生偏差。

相比之下，在該圖1的情況下，通過將與電流控制器42的電流響應(yīng)有關(guān)的時(shí)間常數(shù)設(shè)定得充分小于上述時(shí)間常數(shù)l/r，實(shí)現(xiàn)高速度且短時(shí)間的運(yùn)算推測，而且，運(yùn)算推測的時(shí)間不受電動機(jī)7的類別的影響。

例如，如果將(2)式的電流響應(yīng)目標(biāo)值ωcc設(shè)計(jì)成500rad/s左右，則能夠分別在10～100msec左右下獲得第一動作特性以及第二動作特性。因此，無論l/r的時(shí)間常數(shù)如何，都能夠使電流進(jìn)行響應(yīng)，能夠縮短電阻值以及死區(qū)時(shí)間誤差的推測運(yùn)算所需的時(shí)間。

接下來，根據(jù)按上述要領(lǐng)提取的第一動作特性，獲取d軸電流id1以及d軸電壓指令值vd1＊，通過(9)式運(yùn)算第一電阻值r1。

r1＝vd1＊/id1···(9)

按相同的要領(lǐng)，用通過第二載波(頻率fc2)生成的第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件，在電壓電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)提取第二動作特性。

然后，根據(jù)該第二動作特性，獲取d軸電流id2以及d軸電壓指令值vd2＊，通過(10)式運(yùn)算第二電阻值r2。

r2＝vd2＊/id2···(10)

在這里，id1以及id2通過電流控制器42控制成id1＝id2＝id＊，所以當(dāng)將電阻值的真值設(shè)為rs時(shí)，接下來的聯(lián)立方程式成立。

當(dāng)將rs和δtd作為未知數(shù)來求解聯(lián)立方程式(11)、式(12)式時(shí)，電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd分別通過(13)式以及(14)式求出。

rs＝(fc1×r2－fc2×r1)/(fc1－fc2)[ω]···(13)

根據(jù)上述式子可知，能夠?qū)㈦娏髦噶钪礽d＊設(shè)定為相互相同的值來求出第一動作特性以及第二動作特性，根據(jù)第一動作特性中的電壓指令值vd1＊和電流指令值id＊運(yùn)算第一電阻值r1，根據(jù)第二動作特性中的電壓指令值vd2＊和電流指令值id＊運(yùn)算第二電阻值r2，根據(jù)第一電阻值r1和第二電阻值r2運(yùn)算電動機(jī)7的電阻值rs。

另外，能夠?qū)㈦娏髦噶钪礽d＊設(shè)定為相互相同的值來求出第一動作特性以及第二動作特性，根據(jù)第一動作特性中的電壓指令值vd1＊與第二動作特性中的電壓指令值vd2＊之差，運(yùn)算死區(qū)時(shí)間誤差δtd。

此外，關(guān)于圖2的死區(qū)時(shí)間校正電路443，在以上的說明中設(shè)為td(校正量)＝td(設(shè)定量)，但通過將利用上述(14)式得到的死區(qū)時(shí)間誤差δtd以反饋的形式追加到上面的td(校正量)，能夠進(jìn)一步降低最終的死區(qū)時(shí)間誤差、即能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓誤差的更加準(zhǔn)確的補(bǔ)償。

另外，在不設(shè)置死區(qū)時(shí)間校正電路的情況下，將相當(dāng)于死區(qū)時(shí)間有效值的(3)式的td(實(shí)際量)應(yīng)用到上述(11)式、(12)式的δtd，所以該情況下的死區(qū)時(shí)間誤差為從由上述(14)式得到的δtd減去td(設(shè)定量)后的值。

關(guān)于該情況下的輸出電壓誤差的補(bǔ)償，例如可以考慮使用死區(qū)時(shí)間有效值、因而使用基于td(實(shí)際量)的輸出電壓誤差＝td(實(shí)際量)×fc×efc的值來校正電壓指令值等的對策。

接下來，參照圖4說明通過以上的電阻值運(yùn)算部5以及死區(qū)時(shí)間誤差運(yùn)算部6推測電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd的運(yùn)算工序的一個(gè)例子。

在時(shí)刻t0之前，電力變換部1的開關(guān)動作是停止的，例如，在鐵路車輛的例子中是車輛停車的狀態(tài)。然后，從后述的時(shí)刻t2起開始通常控制，例如開始運(yùn)行。因此，在該圖4的例子中，在通?？刂萍磳㈤_始之前的電動機(jī)7的旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)下實(shí)施推測運(yùn)算。當(dāng)然還能夠與圖4的例子不同，在緊接通?？刂平Y(jié)束之后的電動機(jī)7的旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行推測運(yùn)算。

首先，從時(shí)刻t0起使電力變換部1進(jìn)行開關(guān)動作而開始電阻值推測。在時(shí)刻t0至t1的期間(以下稱為第一期間)，利用第一載波(頻率fc1)進(jìn)行pwm控制，實(shí)施電流控制以使得d軸電流id1達(dá)到期望的恒定值id＊。

在這里，時(shí)刻t0至t0a的期間是d軸電流id1達(dá)到期望的恒定值之前的過渡響應(yīng)期間?？芍谠撨^渡響應(yīng)期間電阻值也不是恒定值，難以正確地推測電阻值。

此外，該過渡響應(yīng)期間能夠通過如上所述地設(shè)定電流響應(yīng)目標(biāo)值ωcc而縮短，并且設(shè)定成比電動機(jī)7的l/r的時(shí)間常數(shù)充分短。

然后，根據(jù)在從d軸電流id1為恒定值id＊的時(shí)刻t0a至t1的期間提取的第一動作特性運(yùn)算第一電阻值r1，并與此時(shí)的電壓指令值vd1＊一起存儲到存儲部9中。此外，如圖4所示，在存在死區(qū)時(shí)間誤差的情況下，r1不是真值rs，而是具有誤差的值。

另外，在時(shí)刻t0至t1的期間，無法進(jìn)行死區(qū)時(shí)間誤差δtd的運(yùn)算，所以將其設(shè)為零。

接下來，在時(shí)刻t1至t2的期間(以下稱為第二期間)，將載波從第一載波切換成第二載波(頻率fc2)。在這里，不停止控制地連續(xù)地將d軸電流持續(xù)控制成恒定值id＊。這樣，能夠省略按載波頻率fc2進(jìn)行動作時(shí)的過渡響應(yīng)期間，能夠有助于縮短電阻值推測運(yùn)算所需的時(shí)間。

然后，根據(jù)在從d軸電流id2為恒定值id＊的時(shí)刻t1至t2的第二期間提取的第二動作特性運(yùn)算第二電阻值r2，并與此時(shí)的電壓指令值vd2＊一起存儲到存儲部9中。

在該情況下，能在相互相同的電流值的條件下得到第一動作特性與第二動作特性，所以與后述的實(shí)施方式2的兩者的電流值不同的情況相比，能夠提高電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差的推測精度。

通過以上方法求出第一以及第二電阻值r1、r2，所以能夠根據(jù)兩個(gè)頻率fc1、fc2通過上述(13)式推測電阻值的真值rs。

另外，能夠根據(jù)兩個(gè)動作特性中的電壓指令值vd1＊、vd2＊、進(jìn)一步地根據(jù)兩個(gè)頻率fc1、fc2、直流電源3的電壓efc通過上述式(14)計(jì)算死區(qū)時(shí)間誤差δtd。

經(jīng)過以上的時(shí)刻t0至t2的電阻值死區(qū)時(shí)間誤差推測期間(第一期間以及接著它的第二期間)的過程，在時(shí)刻t2之后的通常控制期間，將推測出的電阻值rs和死區(qū)時(shí)間誤差δtd反映到通常的馬達(dá)控制的控制參數(shù)，并轉(zhuǎn)移到通常的馬達(dá)控制。

此時(shí)，雖然在圖4中也未圖示載波頻率，但切換為通?？刂频妮d波頻率fc3。作為這樣構(gòu)成的理由，通過設(shè)置通?？刂频妮d波頻率fc3，能夠設(shè)定與通?？刂扑蟮碾娏黜憫?yīng)目標(biāo)值相應(yīng)的載波頻率，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)自由度提高，除此之外，還能夠與電阻值死區(qū)時(shí)間誤差推測期間的電流響應(yīng)目標(biāo)值分開地設(shè)計(jì)。

另外，如圖4所示，通過構(gòu)成為從電阻值死區(qū)時(shí)間誤差推測期間向通?？刂七B續(xù)地轉(zhuǎn)移，電力變換部1能夠在短時(shí)間內(nèi)從開關(guān)停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移到使電力變換部1進(jìn)行開關(guān)動作而控制電動機(jī)7的通?？刂?。

此外，在上述內(nèi)容中，通?？刂频妮d波頻率fc3設(shè)定為與載波頻率fc1以及載波頻率fc2這兩者不同的值，但不限于此，也可以使用載波頻率fc1以及載波頻率fc2中的某一方的值。

另外，作為這些各載波頻率而在實(shí)際的裝置中采用的值是500hz～幾10khz左右。

進(jìn)一步地，在圖4的說明中，在將電流值連續(xù)地控制成恒定值的狀態(tài)下從第一期間切換到第二期間，但不限于此，也可以在第一期間與第二期間之間設(shè)置柵極斷開(gate-off)期間(停止電力變換部1的開關(guān)動作不使電流流過)。

另外，在上述推測運(yùn)算時(shí)，根據(jù)正交2軸的dq軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的vd以及id來計(jì)算，但不限于此，也可以根據(jù)各相的相電壓、相電流來計(jì)算。

另外，在電動機(jī)7是感應(yīng)電動機(jī)的情況下，該電路結(jié)構(gòu)是除初級側(cè)電阻和初級側(cè)電感之外還包括互感、次級側(cè)電感和次級側(cè)電阻的所謂的t型等價(jià)電路的結(jié)構(gòu)，所以即使想將初級側(cè)電流控制成直流的恒定值，施加到電動機(jī)的電壓(例如相當(dāng)于vd1＊、vd2＊)在短時(shí)間內(nèi)也不會變成直流的恒定值，會根據(jù)由互感和次級側(cè)電阻所確定的電路的時(shí)間常數(shù)而變化，所以考慮該電路響應(yīng)，例如需要如下述(15)式那樣進(jìn)行校正。

vd＊＊＝vd＊×次級側(cè)電路響應(yīng)···(15)

因此，當(dāng)將利用頻率fc1的第一載波進(jìn)行pwm控制的情況下的電壓指令校正值設(shè)為vd1＊＊、將利用頻率fc2的第二載波進(jìn)行pwm控制的情況下的電壓指令校正值設(shè)為vd2＊＊時(shí)，則能夠用(16)式運(yùn)算在電動機(jī)7是感應(yīng)電動機(jī)的情況下的死區(qū)時(shí)間誤差δtd。

如以上說明的那樣，本實(shí)施方式1的電力變換裝置的控制部4能夠生成基于電壓指令值和頻率fc1的第一載波的第一開關(guān)信號以及基于電壓指令值和與第一載波的頻率不同的頻率fc2的第二載波的第二開關(guān)信號，并且具備特性運(yùn)算部10，該特性運(yùn)算部10在電動機(jī)7旋轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下，根據(jù)在利用第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部1的第一動作特性以及在利用第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部1的第二動作特性，對電動機(jī)7的電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd中的某一方或者雙方進(jìn)行推測運(yùn)算，所以利用相同的該特性運(yùn)算部10，不僅能夠?qū)﹄妱訖C(jī)7的電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd中的某一方進(jìn)行推測運(yùn)算，還能夠?qū)@兩者同時(shí)進(jìn)行推測運(yùn)算，并且，無需如專利文獻(xiàn)1那樣變更有關(guān)主電路的條件，變更控制方面的設(shè)定即可，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)算推測。

另外，具備電流控制器42，在使由電流檢測部2檢測到的電流檢測值跟隨電流指令值的控制條件下求出第一動作特性以及第二動作特性，而且，將與該電流控制器42的電流響應(yīng)有關(guān)的時(shí)間常數(shù)設(shè)定成小于由電動機(jī)7的電阻值和電感值所確定的時(shí)間常數(shù)，所以能夠在不對電力變換裝置的通常控制造成障礙的短時(shí)間內(nèi)高精度地鑒定電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差。

由此，通過將這些推測值反映到通?？刂频膮?shù)，即使在電動機(jī)7的電阻值由于溫度大幅變動的條件下，也能夠防止控制裝置的性能劣化。另外，也能夠在短時(shí)間內(nèi)高精度地鑒定死區(qū)時(shí)間誤差，所以還能夠防止由死區(qū)時(shí)間誤差導(dǎo)致的控制裝置的性能劣化。

進(jìn)一步地，能夠得到由電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或速度控制精度的提高帶來的安全性提高、由高效率帶來的節(jié)能化、由低噪音帶來的環(huán)境負(fù)荷降低等。

實(shí)施方式2.

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在先前的實(shí)施方式1中，在使由電流檢測部2檢測到的電流檢測值跟隨電流指令值的控制條件下求出第一動作特性以及第二動作特性，與此相對地，在該實(shí)施方式2中，在將電壓指令值設(shè)為恒定的控制條件下求出第一動作特性以及第二動作特性，在這一點(diǎn)上不同。以下，說明具體的結(jié)構(gòu)以及推測運(yùn)算的動作。

在圖5的控制部4a中，構(gòu)成為作為輸入到該pwm控制器44a的電壓指令值，提供vu＊＝v、vv＊＝0、vw＊＝－v的固定值，從而在電動機(jī)7的u相與w相之間施加2v的直流電壓，使直流電流流過電動機(jī)7。

圖6是示出在圖5的結(jié)構(gòu)中電力變換部1和電動機(jī)7的動作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的等價(jià)電路的圖。在這里，圖6的r是電動機(jī)7的繞組的電阻值。

在沒有由死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致的輸出電壓誤差的圖6(a)的情況下，能夠利用rs＝v/iu來運(yùn)算電阻值rs。然而，在存在作為未知值的輸出電壓誤差δvtd的圖6(b)的情況下，當(dāng)不利用rs＝(v－δvtd)/iu來運(yùn)算電阻值rs時(shí)，就求不出真值。當(dāng)假設(shè)v＝5[v]、r＝0.05[ω]時(shí)，在圖6(a)的情況下，iu＝100[a]，rs＝v/iu＝0.05[ω]，能夠推測真值。

另一方面，在圖6(b)的情況下，如在先前的實(shí)施方式1的圖2中說明的那樣，實(shí)施死區(qū)時(shí)間校正，設(shè)為死區(qū)時(shí)間的有效值與死區(qū)時(shí)間誤差δtd相應(yīng)，當(dāng)假設(shè)該δtd是1[μs]、進(jìn)一步地fc＝1000[hz]、efc＝1500[v]時(shí)，輸出電壓誤差δvtd相當(dāng)于δvtd＝1.5[v]。在該情況下，僅流過iu＝70[a]的電流，電阻值rs成rs＝v/iu≒0.071[ω]，無法推測真值。在上述例子的情況下，其結(jié)果為包括約30％的推測誤差。

因此，與在先前的實(shí)施方式1中的說明同樣地，求出使用頻率fc1的第一載波并利用pwm控制驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)的第一動作特性以及使用與頻率fc1不同的頻率fc2的第二載波并利用pwm控制驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)的第二動作特性。

具體來說，當(dāng)將根據(jù)第一動作特性得到的電流設(shè)為iu1、將根據(jù)第二動作特性得到的電流設(shè)為iu2時(shí)，將電阻值的真值設(shè)為rs、將直流的電壓指令值設(shè)為v＊、將直流電源3的電壓值設(shè)為efc，下面的聯(lián)立方程式成立。

rs＝(v＊－δvtd1)/iu1

＝(v＊－δtd×fc1×efc)/iu1···(17)

rs＝(v＊－δvtd2)/iu2

＝(v＊－δtd×fc2×efc)/iu2···(18)

當(dāng)將rs和δtd作為未知數(shù)，求解聯(lián)立方程式(17)式以及(18)式時(shí)，電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd分別利用(19)式以及(20)式求出。

rs＝v＊×(fc1－fc2)

/(fc1×iu2－fc2×iu1)[ω]···(19)

δtd＝v＊×(iu1－iu2)

/{efc×(fc2×iu1－fc1×iu2)}[sec]···(20)

根據(jù)上述式子可知，能夠?qū)㈦妷褐噶钪祐＊設(shè)定為相互相同的值，求出第一動作特性以及第二動作特性，根據(jù)第一動作特性中的由電流檢測部2檢測到的第一電流檢測值iu1以及第二動作特性中的由電流檢測部2檢測到的第二電流檢測值iu2，運(yùn)算電動機(jī)7的電阻值rs。

另外，能夠?qū)㈦妷褐噶钪祐＊設(shè)定為相互相同的值，求出第一動作特性以及第二動作特性，根據(jù)第一動作特性中的由電流檢測部2檢測到的第一電流檢測值iu1與第二動作特性中的由電流檢測部2檢測到的第二電流檢測值iu2之差，運(yùn)算死區(qū)時(shí)間誤差δtd。

如以上的說明的那樣，本實(shí)施方式2的電力變換裝置的控制部4a與先前的實(shí)施方式1的情況同樣地，能夠生成基于電壓指令值和頻率fc1的第一載波的第一開關(guān)信號以及基于電壓指令值和與第一載波的頻率不同的頻率fc2的第二載波的第二開關(guān)信號，并且具備特性運(yùn)算部10a，該特性運(yùn)算部10a在電動機(jī)7停止旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，根據(jù)在利用第一開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部1的第一動作特性以及在利用第二開關(guān)信號驅(qū)動開關(guān)元件時(shí)求出的電力變換部1的第二動作特性，對電動機(jī)7的電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd中的某一方或者雙方進(jìn)行推測運(yùn)算，所以利用相同的該特性運(yùn)算部10a，不僅能夠?qū)﹄妱訖C(jī)7的電阻值rs以及死區(qū)時(shí)間誤差δtd中的某一方進(jìn)行推測運(yùn)算，還能夠?qū)@兩者同時(shí)進(jìn)行推測運(yùn)算，并且，無需如專利文獻(xiàn)1那樣變更有關(guān)主電路的條件，變更控制方面的設(shè)定即可，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)算推測。

然后，由于在將電壓指令值設(shè)為恒定的控制條件下求出第一動作特性以及第二動作特性，所以不需要使電流檢測值跟隨電流指令值的電流控制機(jī)構(gòu)。因此，根據(jù)圖5可知，存在還能夠應(yīng)用于以簡單的控制結(jié)構(gòu)對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制的電力變換裝置這樣的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施方式3.

在該實(shí)施方式3中，說明將包括碳化硅(sic)等寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件應(yīng)用于先前的實(shí)施方式中的電力變換部1所具備的開關(guān)元件的原料的情況。

此外，附圖上的結(jié)構(gòu)與先前的實(shí)施方式的情況相同，所以在這里省去說明。

作為電力變換部1中使用的開關(guān)元件，一般是將以硅(si)為原料的半導(dǎo)體晶體管元件(igbt、mosfet等)與同樣地以硅為原料的半導(dǎo)體二極管元件反并聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)的開關(guān)元件。在先前的實(shí)施方式中說明的技術(shù)能夠用于具備該一般開關(guān)元件的電力變換器。

另一方面，在先前的實(shí)施方式中說明的技術(shù)不限定于以硅為原料形成的開關(guān)元件。除了該硅以外，當(dāng)然也能夠?qū)⒆鳛榈蛽p耗且高耐壓的半導(dǎo)體元件而近年來受到關(guān)注的包括碳化硅(sic)等寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件用于電力變換器。

在這里，作為寬帶隙半導(dǎo)體之一的碳化硅與硅相比，具有能夠大幅降低由半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的損耗并且能夠在高溫下使用這樣的特征，所以如果作為電力變換部中具備的開關(guān)元件而使用以碳化硅作為原料的開關(guān)元件，則能夠?qū)㈤_關(guān)元件模塊的容許動作溫度向高溫側(cè)提升，所以能夠提高載波頻率，提高電動機(jī)的運(yùn)行效率。

在先前的實(shí)施方式中說明的特性運(yùn)算部10通過利用這樣的寬帶隙半導(dǎo)體的特征，能夠在更短時(shí)間內(nèi)鑒定電動機(jī)的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差。

如在先前的實(shí)施方式1中也說明的那樣，為了在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行鑒定運(yùn)算，盡可能早地設(shè)定要供給到電動機(jī)7的電流是重要的，因此，通過盡可能地增大用于設(shè)計(jì)由控制部4控制的上述id以及iq的響應(yīng)的規(guī)定的電流響應(yīng)目標(biāo)值ωcc來實(shí)現(xiàn)。然而，電流響應(yīng)目標(biāo)值ωcc的設(shè)定受到載波頻率的制約。

一般來說，電流響應(yīng)目標(biāo)值ωcc設(shè)定為載波頻率fc的1/10左右，當(dāng)設(shè)定1/10以上大的值時(shí)，控制有時(shí)不穩(wěn)定。因此，將包括碳化硅(sic)等寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件應(yīng)用于電力變換部1所具備的開關(guān)元件的原料，從而與使用包括以硅等為原料的非寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件的情況相比，能夠?qū)⑤d波頻率設(shè)定得較高，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)鑒定電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差。

此外，與本發(fā)明不同，在使用1種載波進(jìn)行運(yùn)算推測的情況下，即使僅僅使載波頻率變高，由于上述的死區(qū)時(shí)間誤差與電阻值的精度的關(guān)系，可能運(yùn)算推測值的偏差也非常大。

與此相比，根據(jù)在先前的實(shí)施方式1中說明的本發(fā)明的技術(shù)，在進(jìn)行pwm控制的電力變換裝置中，即使使用以碳化硅為原料的開關(guān)元件來使載波頻率增大來實(shí)現(xiàn)上述的鑒定時(shí)間的縮短，通過具有利用第一載波實(shí)施pwm控制來求出第一動作特性的第一期間以及利用第二載波實(shí)施pwm控制來求出第二動作特性的第二期間，也能夠高精度地鑒定電動機(jī)的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差。

此外，碳化硅(sic)是利用帶隙比硅(si)大的特性而被稱為寬帶隙半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的一個(gè)例子。除該碳化硅以外，例如使用氮化鎵系材料或者金剛石形成的半導(dǎo)體也屬于寬帶隙半導(dǎo)體，它們的特性與碳化硅相類似的地方也很多。因此，使用碳化硅以外的其他寬帶隙半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)也構(gòu)成本發(fā)明的主旨。

如以上的說明，在本實(shí)施方式3的電力變換裝置中，包括碳化硅(sic)等寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件應(yīng)用于先前的實(shí)施方式的電力變換部1所具備的開關(guān)元件的原料，所以起到使電動機(jī)的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差的鑒定精度提高、并且在更短時(shí)間內(nèi)完成鑒定這樣的前所未有的效果。

但是，在包括碳化硅(sic)等寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件應(yīng)用于電力變換部1所具備的開關(guān)元件的原料的情況下，在通?？刂茣r(shí)也能夠使載波頻率增大，實(shí)現(xiàn)控制響應(yīng)的提高，但在該情況下，由死區(qū)時(shí)間誤差導(dǎo)致的輸出電壓誤差δvtd對控制的影響達(dá)到無法忽略的程度，可能難以提高到期望的控制響應(yīng)。

但是，即使在這樣的情況下，通過將由本發(fā)明所鑒定出的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差存儲到存儲部9中，并反映到通?？刂频目刂茀?shù)，自然也能夠有助于提高通?？刂频目刂祈憫?yīng)。

此外，以上的實(shí)施方式1～3所示的結(jié)構(gòu)示出本發(fā)明內(nèi)容的一個(gè)例子，既能夠與其他公知技術(shù)組合，也能在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)省略、變更結(jié)構(gòu)的一部分。

此外，在以上的實(shí)施方式1～3所示的結(jié)構(gòu)中，示出了在電動機(jī)7停止旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下高精度地鑒定電動機(jī)7的電阻值和死區(qū)時(shí)間誤差，但不限于此，在電動機(jī)7稍微旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，也能夠得到同樣的效果。具體來說，只要電動機(jī)7的旋轉(zhuǎn)周期比本發(fā)明的鑒定期間大即可，不用說本發(fā)明的鑒定期間的時(shí)間越短，則本發(fā)明的應(yīng)用范圍越大。

實(shí)施方式4.

圖7是示出將本發(fā)明的實(shí)施方式1至3的電力變換裝置應(yīng)用于鐵路車輛時(shí)的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。該實(shí)施方式4的車輛驅(qū)動系統(tǒng)具備交流電動機(jī)101、電力變換部102、控制部108以及輸入電路103。

交流電動機(jī)101對應(yīng)于圖1所示的電動機(jī)7，搭載于鐵路車輛。電力變換部102與圖1所示的電力變換部1相同，具備開關(guān)元件104a、105a、106a、104b、105b、106b。

控制部108包括圖1所示的控制部4、處理部8以及存儲部9的全部部件，生成用于對電力變換部102的開關(guān)元件104a～106b進(jìn)行導(dǎo)通斷開控制的開關(guān)信號swu、swv、sww。

雖然省略圖示，但輸入電路103構(gòu)成為具備開關(guān)、濾波電容器、濾波電抗器等，其輸入側(cè)經(jīng)由集電裝置111和車輪113與構(gòu)成饋電電路100的架空線110和軌道114連接，輸出側(cè)與電力變換部102連接。該輸入電路103例如從架空線110接受直流電力或者交流電力的供給，生成向電力變換部102供給的直流電力。

電力變換部102將從輸入電路103供給的直流電壓變換成任意頻率以及任意電壓的交流電壓來驅(qū)動交流電動機(jī)101。

這樣，通過將實(shí)施方式1至3所記載的電力變換裝置應(yīng)用于車輛驅(qū)動系統(tǒng)，如在這些實(shí)施例中說明的那樣，即使在交流電動機(jī)101的電阻值由于溫度而大幅變動的條件下，也能夠防止控制性能的劣化。另外，還能夠防止由死區(qū)時(shí)間誤差導(dǎo)致的控制性能的劣化。

進(jìn)一步地，由于還防止以上的控制性能的劣化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可得到由電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或速度控制精度的提高帶來的安全性提高、乘坐體驗(yàn)的提高、由高效率帶來的節(jié)能化、由低噪音帶來的環(huán)境負(fù)荷降低等的車輛控制。

此外，本發(fā)明在其發(fā)明范圍內(nèi)能夠?qū)⒏鲗?shí)施方式自由地組合，對各實(shí)施方式適當(dāng)變形、省略。