電力轉(zhuǎn)換裝置、其控制裝置及控制方法、發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電系統(tǒng)、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置以及電力轉(zhuǎn)換裝 置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，已知一種電力轉(zhuǎn)換裝置，所述電力轉(zhuǎn)換裝置具備升壓電路及單相逆變器，通 過升壓電路對直流電源的電壓進(jìn)行升壓，從而從單相逆變器中輸出振幅大于直流電源的電 壓的交流電壓。
[0003] 在這種的電力轉(zhuǎn)換裝置中，提出了如下技術(shù)：交替地實(shí)施升壓電路的升壓控制和 單相逆變器的PWM(PulseWidthModulation:脈沖寬度調(diào)制）控制從而從單相逆變器中輸 出交流電壓。該電力轉(zhuǎn)換裝置通過單相逆變器生成上述交流電壓的波形之中的絕對值小于 直流電源的電壓的部分，并在升壓電路中生成上述交流電壓的波形之中的絕對值大于直流 電源的電壓的部分（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :國際公布第2013/069326號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的問題
[0008] 然而，在基于從升壓電路向單相逆變器的輸出電壓進(jìn)行單相逆變器的PWM控制的 情況下，如果在該輸出電壓的檢測中存在滯后，則從升壓電路的升壓動(dòng)作向單相逆變器的 PWM動(dòng)作切換時(shí)，從單相逆變器中輸出的交流電壓中有可能產(chǎn)生畸變。
[0009] 本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方案是鑒于上述問題而完成的，其目的是提供從升壓電 路的升壓動(dòng)作向單相逆變器的PWM動(dòng)作切換時(shí)能夠控制從單相逆變器中輸出的交流電壓 的畸變的電力轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電系統(tǒng)、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置以及電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方 法。
[0010] 用于解決問題的方法
[0011] 實(shí)施方式的一個(gè)方案涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置具備升壓電路、單相逆變器、以及控制 部。所述升壓電路對直流電源的電壓進(jìn)行升壓并進(jìn)行輸出。所述單相逆變器將所述升壓電 路的輸出電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓并進(jìn)行輸出。所述控制部對所述升壓電路的升壓動(dòng)作和所述 單相逆變器的PWM動(dòng)作進(jìn)行切換。并且，所述控制部具備電壓檢測濾波器和檢測電壓變更 部。所述電壓檢測濾波器從檢測所述升壓電路的輸出電壓的電壓檢測部的檢測結(jié)果中除去 噪音成分。所述檢測電壓變更部在從所述升壓電路的升壓動(dòng)作向所述單相逆變器的PWM動(dòng) 作切換時(shí)，基于對所述電壓檢測濾波器的檢測滯后進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臏笱a(bǔ)償值，來改變所述電 壓檢測濾波器的輸出。
[0012] 發(fā)明效果
[0013] 根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方案，可以提供在從升壓電路的升壓動(dòng)作切換到單相逆變器 的PWM動(dòng)作時(shí)能夠控制從單相逆變器中輸出的交流電壓的畸變的電力轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電系 統(tǒng)、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置以及電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示第一實(shí)施方式涉及的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0015] 圖2是表示電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016] 圖3是表示從電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部中輸出的門信號(hào)和輸出電壓和母線電壓的 關(guān)系例的圖。
[0017] 圖4是表示由電壓檢測濾波器產(chǎn)生的檢測滯后的圖。
[0018] 圖5是表示因檢測滯后導(dǎo)致的輸出電壓的畸變的圖。
[0019] 圖6是表示母線電壓推斷器的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0020] 圖7是表示控制部的控制處理流程的流程圖的一例。
[0021] 圖8是表示第二實(shí)施方式涉及的檢測電壓變更部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0022] 圖9是表示第三實(shí)施方式涉及的檢測電壓變更部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0023] 圖10是表示第四實(shí)施方式涉及的檢測電壓變更部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024] 圖11是表示第五實(shí)施方式涉及的檢測電壓變更部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025] 圖12是表示第六實(shí)施方式涉及的指令生成部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026] 附圖標(biāo)記說明
[0027] 1 :發(fā)電系統(tǒng)，2 :電力轉(zhuǎn)換裝置，3 :太陽能電池（直流電源、發(fā)電裝置），4 :電力系 統(tǒng)，10 :升壓電路，11 :單相逆變器，12 :輸出濾波器，13 :電源電流檢測部，14 :電源電壓檢測 部，15 :輸出電流檢測部，16 :輸出電壓檢測部，17 :母線電壓檢測部，20 :控制部，21、21E:指 令生成部，22 :電壓檢測濾波器，23 :逆變器控制部，24 :升壓控制部，25、25A、25B、25C、25D: 檢測電壓變更部，39、60 :切換判定器，61 :母線電壓推斷器，62、628、62(：、65、6?。褐脫Q器， 64、64D:存儲(chǔ)部，71 :電壓下降推斷器，72 :加法器。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下參照附圖，對本申請公開的電力轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電系統(tǒng)、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝 置以及電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，該發(fā)明不限于以下表示 的實(shí)施方式。例如，在下面，將太陽能電池作為直流電源及發(fā)電裝置的一例進(jìn)行說明，而直 流電源及發(fā)電裝置也可以是太陽能電池以外的直流發(fā)電機(jī)、燃料電池等。另外，直流電源例 如也可以構(gòu)成為包括交流電源（包括交流發(fā)電機(jī)）和轉(zhuǎn)換器，并利用轉(zhuǎn)換器將交流電源的 交流電轉(zhuǎn)換成直流電并輸出。
[0029] [1?第一實(shí)施方式]
[0030] 圖1是表示第一實(shí)施方式涉及的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，第一實(shí)施 方式涉及的發(fā)電系統(tǒng)1具備電力轉(zhuǎn)換裝置2及太陽能電池3,將在太陽能電池3中發(fā)電的直 流電轉(zhuǎn)換成交流電并向電力系統(tǒng)4輸出。此外，在圖1所示的例子中，電力轉(zhuǎn)換裝置2與電 力系統(tǒng)4連接，而電力系統(tǒng)4是負(fù)載就可以，例如也可以是利用交流電進(jìn)行工作的設(shè)備。
[0031] [1. 1?電力轉(zhuǎn)換裝置2]
[0032] 電力轉(zhuǎn)換裝置2具備輸入端子Tp、Tn、輸出端子Tl、T2、升壓電路10、單相逆變器 11、輸出濾波器12、電源電流檢測部13、電源電壓檢測部14、輸出電流檢測部15、輸出電壓 檢測部16、母線電壓檢測部17、以及控制部20 (控制部及控制裝置的一例）。
[0033] 輸入端子Tp與太陽能電池3的正極連接，輸入端子Tn與太陽能電池3的負(fù)極連 接。另外，輸出端子T1、T2與電力系統(tǒng)4連接。從太陽能電池3經(jīng)由輸入端子Tp、Tn而被 輸入的直流電壓通過升壓電路10及單相逆變器11轉(zhuǎn)換成交流電壓，轉(zhuǎn)換后的交流電壓從 輸出端子T1、T2向電力系統(tǒng)4輸出。
[0034] 升壓電路10具有開關(guān)元件Q5、Q6、二極管D5、D6、電抗器L1、電容器C1、C2。電抗 器L1的一端與太陽能電池3連接。
[0035] 開關(guān)元件Q5經(jīng)由電抗器L1而并聯(lián)連接在太陽能電池3的正極和負(fù)極之間。二極 管D5與開關(guān)元件Q5反向并聯(lián)連接。開關(guān)元件Q6的一端與電抗器L1和開關(guān)元件Q5的連 接點(diǎn)連接，另一端與單相逆變器11連接。二極管D6與開關(guān)元件Q6反向并聯(lián)連接。
[0036] 電容器C1連接在太陽能電池3的正極和負(fù)極之間，抑制輸入端子Tp、Tn之間的電 壓變動(dòng)。電容器C2與升壓電路10的輸出側(cè)連接，對由電抗器L1及開關(guān)兀件Q5進(jìn)行升壓 的電壓進(jìn)行平滑處理。
[0037] 該升壓電路10將開關(guān)元件Q5、Q6交替地控制成接通/斷開，并從開關(guān)元件Q6中 輸出對從太陽能電池3向輸入端子Tp、Tn輸入的直流電壓進(jìn)行了升壓的電壓。另外，升壓 電路10以斷開開關(guān)元件Q5及接通開關(guān)元件Q6的方式進(jìn)行控制，從開關(guān)元件Q6中輸出從 太陽能電池3向輸入端子Tp、Tn輸入的直流電壓。
[0038] 如此，升壓電路10能夠?qū)奶柲茈姵?中輸出的直流電壓進(jìn)行升壓、或能夠?qū)?從太陽能電池3中輸出的直流電壓不進(jìn)行升壓而進(jìn)行輸出。此外，在下面，將升壓電路10 和單相逆變器11的連接點(diǎn)的電壓、即從升壓電路10向單相逆變器11輸入的電壓記載為母 線電壓Vpn。
[0039] 單相逆變器11具備橋接而成的開關(guān)元件Q1~Q4、與開關(guān)元件Q1~Q4反向并聯(lián) 連接的二極管D1~D4。單相逆變器11將開關(guān)元件Q1、Q4控制成接通/斷開，從而將母線 電壓Vpn轉(zhuǎn)換成正交流電壓，將開關(guān)元件Q2、Q3控制成接通/斷開，從而將母線電壓Vpn轉(zhuǎn) 換成負(fù)交流電壓。
[0040] 另外，單相逆變器11將開關(guān)元件Q1、Q4控制成接通并將母線電壓Vpn作為正電壓 而輸出，將開關(guān)元件Q2、Q3控制成接通并將母線電壓Vpn作為負(fù)電壓而輸出。如此，單相逆 變器11能夠?qū)⒛妇€電壓Vpn轉(zhuǎn)換成交流、或者不轉(zhuǎn)換母線電壓Vpn而進(jìn)行輸出。
[0041] 另外，上述的開關(guān)元件Q1~Q6例如是包括氮化鎵（GaN)或者碳化硅（SiC)的 寬帶隙半導(dǎo)體。另外，開關(guān)元件Q1~Q6也可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor:金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）、IGBT(InsulatedGate BipolarTransistor:絕緣柵雙極型晶體管）等。
[0042] 輸出濾波器12是具有例如電抗器L2和電容器C3的LC濾波器，所述輸出濾波器 12設(shè)在單相逆變器11和電力系統(tǒng)4之間。該輸出濾波器12除去由構(gòu)成單相逆變器11的 開關(guān)元件Q1~Q4的開關(guān)引起的開關(guān)噪音。
[0043] 電源電流檢測部13檢測從太陽能電池3向升壓電路10供給的直流電流的瞬時(shí)值 Iin(以下，有時(shí)記載為電源電流Iin)。另外，電源電壓檢測部14檢測從太陽能電池3供給 的直流電壓的瞬時(shí)值Vin(以下，有時(shí)記載為電源電壓Vin)。此外，電源電流檢測部13例如 利用作為磁電轉(zhuǎn)換元件的霍爾元件檢測電流。
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