電力轉(zhuǎn)換裝置、其控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置、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，作為電力轉(zhuǎn)換裝置，已知將交流電源的電直接轉(zhuǎn)換成任意的頻率和電壓的 交流電的矩陣變換器、進行向交流電源的電力再生的再生變換器等。
[0003] 該電力轉(zhuǎn)換裝置具有半導(dǎo)體開關(guān)等開關(guān)元件，由于通過開關(guān)該開關(guān)元件來進行電 力轉(zhuǎn)換，因此有可能產(chǎn)生由開關(guān)引起的高次諧波噪音。因此，在電力轉(zhuǎn)換裝置中，有時在輸 入側(cè)配置濾波器。
[0004] 如此在輸入側(cè)配置濾波器的情況下，有時因構(gòu)成濾波器的電抗器和電容器所產(chǎn)生 的諧振而導(dǎo)致輸入電流中產(chǎn)生畸變。作為該畸變的抑制方法，例如存在如下技術(shù)：抽出輸出 電流中包含的振動分量，基于該振動分量調(diào)整輸出電流指令（例如，參照專利文獻1)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :國際公布第2013/080744號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的問題
[0009] 基于輸出電流中包含的振動分量來調(diào)整輸出電流指令的技術(shù)存在如下問題，因諧 振抑制控制和電流控制的干涉而有可能導(dǎo)致電力轉(zhuǎn)換控制的響應(yīng)性下降。
[0010] 實施方式的一個方案是鑒于上述問題而完成的，其目的是提供能夠根據(jù)新的諧振 抑制技術(shù)進行諧振抑制的電力轉(zhuǎn)換裝置、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。
[0011] 用于解決問題的方法
[0012] 實施方式的一個方案涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置具備電力轉(zhuǎn)換部、控制部、以及LC濾波 器。所述電力轉(zhuǎn)換部設(shè)在交流電源和負載之間。所述控制部控制所述電力轉(zhuǎn)換部而進行所 述交流電源和所述負載之間的電力轉(zhuǎn)換控制。所述LC濾波器設(shè)在所述交流電源和所述電 力轉(zhuǎn)換部之間。所述控制部具備指令生成部、振動分量獲取部、調(diào)整部、以及驅(qū)動部。所述 指令生成部生成作為所述電力轉(zhuǎn)換部的輸入電流的指令的輸入電流指令。所述振動分量獲 取部獲取流過所述LC濾波器的電容器的電流的振動分量。所述調(diào)整部基于由所述振動分 量獲取部獲取的所述振動分量，調(diào)整所述輸入電流指令。所述驅(qū)動部基于由所述調(diào)整部調(diào) 整的所述輸入電流指令，控制所述電力轉(zhuǎn)換部。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)實施方式的一個方案，能夠提供能夠進行諧振抑制的電力轉(zhuǎn)換裝置、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】
[0015] 圖1是表示第一實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016] 圖2是表示圖1所示的雙向開關(guān)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0017] 圖3是表示LC濾波器的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0018] 圖4是表示關(guān)于LC濾波器的一相部分的輸入輸出關(guān)系的圖。
[0019] 圖5A是表示使電源側(cè)阻抗增加的情況下的極的變化的圖。
[0020] 圖5B是表示使電源側(cè)阻抗增加的情況下的諧振角速度的變化的圖。
[0021] 圖5C是表示使電源側(cè)阻抗增加的情況下的衰減系數(shù)的變化的圖。
[0022] 圖6A是表示使電源側(cè)阻抗增加的情況下的極的變化的圖。
[0023] 圖6B是表示使電源側(cè)阻抗保持恒定、并使A#發(fā)生改變的情況下的諧振角速度的 變化的圖。
[0024] 圖6C是表示使電源側(cè)阻抗保持恒定、并使A#發(fā)生改變的情況下的衰減系數(shù)的變 化的圖。
[0025] 圖7是表示控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0026] 圖8是與數(shù)（20)相對應(yīng)的框圖。
[0027] 圖9是表示電流推斷部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0028] 圖10是表不振動分量獲取部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0029] 圖11是表示由控制部進行的諧振抑制處理的流程的流程圖的一例。
[0030] 圖12是表示圖11所示的步驟S10的處理流程的流程圖的一例。
[0031] 圖13是表示由第一實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置進行的輸入功率因數(shù)控制的狀態(tài)的 圖。
[0032] 圖14是表示由第二實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置進行的輸入功率因數(shù)控制的狀態(tài)的 圖。
[0033] 圖15是表示第二實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的結(jié)構(gòu)例的一部分的 圖。
[0034] 圖16是表示第三實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0035] 附圖標記說明
[0036] 1、1A、1B:電力轉(zhuǎn)換裝置，2 :三相交流電源，3 :三相負載，10 :電力轉(zhuǎn)換部，11:LC 濾波器，12 :輸入電壓檢測部，13 :電容器電壓檢測部，20、20A、20B:控制部，30 :相位檢測 部，31 :指令生成部，32、32B:振動分量獲取部，33 :調(diào)整部，34 :電流控制部，35 :開關(guān)驅(qū)動 部，36 :功率因數(shù)控制部，41、41B:dq坐標轉(zhuǎn)換部，42 :電流推斷部，43、43B:振動分量抽出 部，51 :修正量運算部，52 :相位確定部，53 :門信號生成部，Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、 Srw、Ssw、Stw:雙向開關(guān)。
【具體實施方式】
[0037] 以下基于附圖，詳細說明本申請公開的電力轉(zhuǎn)換裝置、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施方式。另外，該發(fā)明不限于該實施方式。
[0038] [1?第一實施方式]
[0039] [1. 1?電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例]
[0040] 圖1是表示第一實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，第一 實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置1是設(shè)在三相交流電源2(以下，簡單地記載為交流電源2) 和三相交流負載3 (以下，簡單地記載為負載3)之間的矩陣變換器。
[0041] 交流電源2例如是電力系統(tǒng)。負載3例如是交流電動機、交流發(fā)電機。在下面，將 交流電源2的R相、S相及T相記載為輸入相，將負載3的U相、V相及W相記載為輸出相。
[0042] 電力轉(zhuǎn)換裝置1具備輸入端子Tr、Ts、Tt、輸出端子Tu、Tv、Tw、電力轉(zhuǎn)換部10、LC 濾波器11、輸入電壓檢測部12、電容器電壓檢測部13、輸出電流檢測部14、以及控制部20。
[0043] 電力轉(zhuǎn)換部10具備連接交流電源2的各相和負載3的各相的多個雙向開關(guān)Sru、 Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以下，有時統(tǒng)稱為雙向開關(guān)Sw) 〇
[0044] 雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負載3的U相。 雙向開關(guān)Srv、SSV、Stv分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負載3的V相。雙向開關(guān) Srw、Ssw、Stw分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負載3的W相。
[0045] 圖2是表示雙向開關(guān)Sw的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖2所示，雙向開關(guān)Sw具有開關(guān)元件 Q1和二極管D1的串聯(lián)連接電路、和開關(guān)元件Q2和二極管D2的串聯(lián)連接電路，這些串聯(lián)連 接電路反向并聯(lián)連接。
[0046] 此外，雙向開關(guān)Sw只要是具有多個開關(guān)元件并能夠控制導(dǎo)通方向的結(jié)構(gòu)就可以， 不限于圖2所示的結(jié)構(gòu)。例如，在圖2所示的例子中，二極管Dl、D2的陰極彼此進行連接， 而雙向開關(guān)Sw也可以是二極管Dl、D2的陰極彼此未連接的結(jié)構(gòu)。
[0047]另外，開關(guān)元件Q1、Q2例如是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）、IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管）等的半導(dǎo)體開關(guān)元件。另外，開關(guān)元件Q1、Q2例如也可 以是包括氮化鎵（GaN)或者碳化硅（SiC)的寬帶隙半導(dǎo)體。此外，在開關(guān)元件Q1、Q2例如 為反向阻斷型IGBT的情況下，也可以不設(shè)置二極管D1、D2。
[0048]此外，門信號S1 ~S9 被輸入到雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、 Stw的開關(guān)元件Q1的門極。另外，門信號S10~S18被輸入到雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、 Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的開關(guān)元件Q2的門極。
[0049] 返回圖1，繼續(xù)說明電力轉(zhuǎn)換裝置1。LC濾波器11設(shè)在交流電源2的R相、S相及 T相和電力轉(zhuǎn)換部10之間，并除去由構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換部10的雙向開關(guān)Sw的開關(guān)而引起的開 關(guān)噪音。
[0050] 圖3是表示LC濾波器11的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖3所示，LC濾波器11包括：三個電 抗器Lr、Ls、Lt;三個電容器Crs、Cst、Ctr;以及電阻Rr、Rs、Rt。電抗器Lr、Ls、Lt分別連 接在交流電源2的R相、S相及T相和電力轉(zhuǎn)換部10之間。
[0051] 電阻Rr、Rs、Rt分別與電抗器Lr、Ls、Lt并聯(lián)地設(shè)置。電阻Rr、Rs、Rt是抑制LC 濾波器11的諧振的阻尼電阻。此外，LC濾波器11不限于圖1所示的結(jié)構(gòu)。例如，LC濾波 器11也可以是未設(shè)置電阻Rr、Rs、Rt的結(jié)構(gòu)。
[0052] 電容器Crs、Cst、Ctr分別連接在不同的兩個輸入相之間。具體而言，電容器Crs 連接在R相和S相之間，電容器Cst連接在S相和T相之間，電容器Ctr連接在R相和T相 之間。
[0053] 返回圖1，繼續(xù)說明電力轉(zhuǎn)換裝置1。輸入電壓檢測部12檢測從交流電源2向電力 轉(zhuǎn)換裝置1輸入的交流電源2的R相、S相、T相的各相的瞬時電壓值H、Vt (以下，記載 為輸入相電壓I、Vs、Vt)。此外，在下面，有時將輸入相電壓VpVs、vt記載為輸入電壓vret。
[0054]電容器電壓檢測部13檢測電容器Crs、Cst、Ctr的兩端電壓的瞬時Vc,s、Vcst、Vc &。此外，在下面，有時將電容器電壓Vcre、Vcst、Vc 記載為電容器電壓Vc "t。
[0055] 輸出電流檢測部14檢測分別流過電力轉(zhuǎn)換部10和負載3的U相、V相、W相之間 的電流的瞬時值Iu、Iv、Iw(以下，記載為輸出相電流Iu、Iv、Iw)。此外，輸出電流檢測部14 例如利用作為磁電轉(zhuǎn)換元件的霍爾元件來檢測電流。另外，在下面，有時將輸出相電流Iu、 1^1￥記載為輸出電流1_。
[0056] 控制部20對電力轉(zhuǎn)換部10進行控制從而進行交流電源2和負載3之間的電力轉(zhuǎn) 換控制。該控制部20具有作為執(zhí)行的運轉(zhuǎn)模式的動力運行運轉(zhuǎn)模式和再生運轉(zhuǎn)模式。
[0057] 在動力運行運轉(zhuǎn)模式的情況下，控制部20如下控制電力轉(zhuǎn)換部10,將從交流電