[发明专利]电力变换装置和电气设备

说明书

本申请实施例提供一种电力变换装置和电气设备，所述电力变换装置对三相电机的各相进行供电，其中，电力变换装置包括：升压电路单元，其连接于直流电源，根据脉冲宽度调制升压信号对从所述直流电源输入的输入电压进行升压；逆变器单元，其连接于所述升压电路单元，具有由多个开关元件构成的三相开关电路，所述逆变器单元还具有输出部，所述输出部与所述三相开关电路连接，为所述三相电机的各相进行供电；控制单元，其向所述升压电路单元输出所述脉冲宽度调制升压信号，并在检测到所述升压电路单元处于升压状态时，向所述逆变器单元输出脉冲宽度调制切换信号，控制所述三相开关电路中的两相的开关元件在一个脉冲宽度调制周期中不进行导通切换。

技术领域

本申请涉及机电领域。

背景技术

在一些直流/交流逆变器的应用场景中，逆变器的输出电压需要高于输入电源电压。因此，需要在逆变器前端加入升压转换器以提高逆变器直流链(DC BUS)电压，进而可提高逆变器输出电压。然而，由于增加了升压转换器，不可避免地增加了电路损失，从而造成升压转换器的效率降低。

现有技术提出了一些解决方案。

第一解决方案，在三相全桥整流器与平滑电容之间使用一个传统升压转换器以提高平滑电容直流链上的电压，再由三相全桥逆变器调制输出三相交流电压驱动电机，根据电机的工作条件决定升压转换器的输出电压，从而达到提高电机效率的目的。

第二解决方案，采用分段式的升压转换器电路架构，针对交流电机需要超过额定转速时，驱动器需要输出较高的电压，因此，利用升压转换器升高逆变器直流链电压，达到提高输出电压的目的，并且，根据交流电机转速与负载需求，控制升压转换器工作在三种工作模式下，输出适当电压，达到提高交流电机运转效率的目的。

第三解决方案，在逆变器中使用振幅调制(PAM)方法，以六步方波电压形式产生可变频率的三相交流电源，而输出电压振幅则由升压转换器控制决定。因六步方波调制在一个电源周期中改变六种开关切换状态，因此可大幅减少开关的切换损失，而提高驱动器效率。

第四解决方案，利用空间向量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse WidthModula-tion，SVPWM)减少电力开关切换次数达到减少切换损失的目的。例如，传统的SVPWM是将一个周期的三相脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号的波形分割为七段(也即，七段式SVPWM切换方法)，在每周期的PWM共有六次的开关切换。或者利用五段式SVPWM切换方法，将一个周期的三相PWM波形分割为五段，在每周期的PWM共有四次的开关切换，与七段式SVPWM切换方法相比，可减少1/3的切换损失。或者利用四段式非对称SVPWM切换方法，将PWM波形由对称式改成非对称式，使得电流取样更为容易，但每个周期的PWM同样有四次的开关切换，与五段式相比，没有进一步减少切换损失。

第五解决方案，采用组合式SVPWM调制方法，根据交流电机的转速(定子频率)与电压需求，采用不同的SVPWM切换方法。例如，当交流电机的定子频率位于低频段时，采用半频式SVPWM方法，与七段式SVPWM切换方法相比，可减少1/2切换损失；当交流电机的定子频率位于中低频段时，采用平顶式SVPWM方法，可减少1/3切换损失；当交流电机的定子频率位于中高频段时，采用七段式SVPWM方法；当交流电机的定子频率位于高频段，采用FFC SVPWM方法，切换损失最小。上述四种方法，在逆变器的功率损耗上，一般情况下是七段式SVPWM平顶式SVPWM半频式SVPWMFFC SVPWM，因此，根据不同的运转条件改变不同的SVPWM切换方法可减少驱动器切换损失以提高效率。