專利名稱：電力變換器的并聯(lián)運(yùn)行控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉明電力變換器的并聯(lián)運(yùn)行控制裝置，它將多單元逆變器，即電力變換器，并聯(lián)后進(jìn)行電流平衡控制，使其并聯(lián)運(yùn)行。
圖4是將2單元逆變器并聯(lián)的原有的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1是提供電壓型逆變器輸入電壓的直流電壓源，2、3是構(gòu)成電壓型逆變器的第1、2單元逆變器，將輸入直流電壓源1的電壓，變換成交流電壓后輸出。在第1單元逆變器2中，21T-26T是三相橋式連接的晶體管，21D-26D是與各晶體管21T-26T并聯(lián)的換流二極管。第2單元逆變器3中，31T-36T是與上述同樣的晶體管，31D-36D是與上述同樣的換流二極管。
21C-23C是連接第1單元逆變器2各相輸出的電流互感器，31C-33C是連接第2單元逆變器3各相輸出的電流互感器，4、5、6是連接在單元逆變器2、3相同相輸出之間的電抗器。
下面，說明圖4所示電力變換器的并聯(lián)控制裝置的大致動(dòng)作。
首先，第1、2單元逆變器2、3分別連接共用的直流電壓源1，它們的輸出通過相間電抗器4、5、6并聯(lián)連接。在第1單元逆變器2和第2單元逆變器3的輸出側(cè)設(shè)置為使各單元逆變器輸出電流取得平衡所必需的用于檢測(cè)逆變器輸出電流的電流互感器21C-23C和31C-33C。
參照?qǐng)D5，對(duì)上述構(gòu)成的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置的電流平衡控制進(jìn)行說明。圖5是具體的電路圖，示出原有的電流平衡控制型電力變換裝置并聯(lián)運(yùn)行控制裝置一相的結(jié)構(gòu)，該裝置登載在“系統(tǒng)用高性能逆變器驅(qū)動(dòng)系列的機(jī)種擴(kuò)充”(安川電機(jī)第2號(hào)，1987年，105至112頁)中。其中，與圖4相同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。圖中，28是控制晶體管21T、22T開和關(guān)的基極驅(qū)動(dòng)電路，38是控制晶體管31T、32T開和關(guān)的基極驅(qū)動(dòng)電路。
7是從外部輸入的電流基準(zhǔn)指令，8是減法器，取出電流基準(zhǔn)指令7和設(shè)在第1單元逆變器2輸出端的電流互感器21C所輸出的變流器輸出電流之差。9是電流控制器，它改變3個(gè)支路調(diào)制控制信號(hào)輸出，使逆變器輸出電流跟隨電流基準(zhǔn)指令7。
10是同樣的減法器，取出電流基準(zhǔn)指令7與設(shè)在第2單元逆變器3輸出端的電流互感器31C所輸出的逆變器輸出電流之差。11是同樣的電流控制器，它改變3支路調(diào)制控制信號(hào)輸出，使逆變器輸出電流跟隨電流基準(zhǔn)指令7。
13、15都是減法器，分別求出三角波發(fā)生器輸出的三角波信號(hào)電平與各電流控制器9、11輸出的3支路調(diào)制控制信號(hào)的電平差。14、16都是比較器，分別根據(jù)各減法器13、15所求出的偏差，產(chǎn)生PWM指令，輸出給各基極驅(qū)動(dòng)電路28、38。
下面，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)說明電流平衡控制的細(xì)節(jié)。首先，用減法器8取得外部輸入的電流基準(zhǔn)指令7與由設(shè)在單元逆變器輸出側(cè)的變流器21C檢測(cè)到的逆變器輸出電流的偏差，將該偏差輸入電流控制器9。電流控制器9改變3支路調(diào)制控制信號(hào)輸出，使3個(gè)輸出電流跟隨電流基準(zhǔn)指令7。
電流控制器9的輸出與鋸齒波發(fā)生器12輸出的鋸齒波信號(hào)一起輸入減法器13，求出各輸出電平間的偏差。該偏差輸入后續(xù)的比較器14，從而得出該基極驅(qū)動(dòng)電路28的PWM指令。基極驅(qū)動(dòng)電路28根據(jù)上述比較器14輸出的PWM指令，使第1單元逆變器2的晶體管21T、22T作開關(guān)動(dòng)作。
對(duì)于第2單元逆變器3，進(jìn)行與第1單元逆變器2相同的控制。這樣，在電流平衡控制下，第1單元逆變器2與第2單元逆變器3的輸出電流跟隨電流基準(zhǔn)指令7，因而，兩個(gè)單元逆變器的輸出電流取得了平衡。
下面，參照?qǐng)D6、圖7，說明在第1單元逆變器2中采用2支路調(diào)制方式的例子。至于第2單元逆變器3，因?yàn)閯?dòng)作相同，所以省略其說明。圖6是電路圖，示出采用2支路調(diào)制方式時(shí)調(diào)制電路的細(xì)節(jié)。圖7是圖6所示調(diào)制電路各部位的信號(hào)波形圖。圖6中，9A是2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器，其中的9a-9c是產(chǎn)生各相2支路調(diào)制控制信號(hào)的信號(hào)發(fā)生部。14a-14c是比較器，比較三角波發(fā)生器12所輸出的三角波信號(hào)和2支路調(diào)制控制信號(hào)Su、Sv、Sw。2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9A取入圖5所示電流控制器9、11輸出的3支路調(diào)制控制信號(hào)，對(duì)2支路調(diào)制控制信號(hào)Su、Sv、Sw修正后，產(chǎn)生信號(hào)。
從圖7可見，在2支路調(diào)制方式下，2支路調(diào)制控制信號(hào)的一個(gè)周期被6等分，在各個(gè)區(qū)間，由2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9A產(chǎn)生2支路調(diào)制控制信號(hào)，使構(gòu)成電壓型逆變器的單元逆變器3個(gè)支路中任一支路固定在直流電源任一極性上，由比較器14a-14c比較該2支路調(diào)制控制信號(hào)與三角波發(fā)生器12產(chǎn)生的三角波信號(hào)，從而得到PWM指令Pu、Pv、Pw。即，在1個(gè)載波(三角波)周期內(nèi)，將3支路中任一支路固定在直流電源的任一極性上，其它兩個(gè)支路分別各切換一次上支路和下支路，總共切換兩次，從而得到所要的輸出電壓。
亦即，所謂2支路調(diào)制方式，簡單講是在1個(gè)周期中的特定期間(例如60°之間)固定(飽和)1個(gè)支路的電壓，只調(diào)制其它兩個(gè)支路。可以說是一種在扭曲各相電位的同時(shí)控制線電壓達(dá)到所需波形的方式。
該2支路調(diào)制方式與采用同一載波頻率的3支路調(diào)制方式相比，具有切換次數(shù)降低為原次數(shù)的2/3的特性。
社團(tuán)法人電氣學(xué)會(huì)1987年3月發(fā)行的“半導(dǎo)體電力變換電路”一書第110、111、125等頁中，對(duì)2支路調(diào)制方式作了解說。
原有的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置如上述構(gòu)成，因此，若各單元逆變器中采用2支路調(diào)制方式，則各單元逆變器單獨(dú)設(shè)定電平固定的特定期間，使一個(gè)支路的電平飽和。因而，各單元逆變器中使電平飽和的特定期間各不相同，結(jié)果在各單元逆變器之間產(chǎn)生大的輸出電壓差，各單元逆變器的各相之間有很大的循環(huán)電流流動(dòng)，導(dǎo)致了逆變器損壞，或者為抑制循環(huán)電流所需相間電抗器增大等問題。
本發(fā)明為解決上述問題而作，目的在于提供一種電力變換器的并聯(lián)運(yùn)行控制裝置，它能減小相間電抗器，同時(shí)，能進(jìn)行穩(wěn)定的逆變器并聯(lián)運(yùn)行控制。
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置包括電壓固定期確定電路，它根據(jù)作為上述多個(gè)電力變換器每一相的電壓指令值的3支路調(diào)制控制信號(hào)，在3個(gè)相中確定電平在特定期間內(nèi)固定為規(guī)定的直流電平的一個(gè)相，并確定上述多個(gè)電力變換器的電壓固定期;2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路，在生成由電壓固定期確定電路所規(guī)定的一相的固定電壓指令值的同時(shí)，將對(duì)應(yīng)于余下兩個(gè)相的3支路調(diào)制控制信號(hào)修正成2支路調(diào)制控制信號(hào)，輸出給PWM調(diào)制裝置。
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置當(dāng)電壓固定期確定電路確定特定相的電平固定期后，就作出指令，將對(duì)應(yīng)于各電力變換器而設(shè)的各2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路所取入的3支路調(diào)制控制信號(hào)修正成2支路調(diào)制控制信號(hào)，從而能使各單元電力變換器特定相電壓固定的特定期間同步。


圖1是電路圖，示出本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置中2支路調(diào)制方式調(diào)制電路的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是流程圖，說明該實(shí)施例中電壓固定期確定電路的動(dòng)作。
圖3是流程圖，說明該實(shí)施例中2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路的動(dòng)作。
圖4是電路圖，顯示兩臺(tái)并聯(lián)連接的電力變換器的電路結(jié)構(gòu)。
圖5是方框圖，顯示原有的電力變換器并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置的結(jié)構(gòu)。
圖6是電路圖，顯示原有的2支路調(diào)制控制信號(hào)電路。
圖7是波形圖，顯示原有的2支路調(diào)制控制信號(hào)電路各部位的波形。
圖1是電路圖，示出在構(gòu)成本發(fā)明的電力變換器的三相電壓型逆變器中，采用2支路調(diào)制方式的調(diào)制電路的一個(gè)實(shí)施例。圖中，91，92，93是對(duì)應(yīng)于圖中未示出的第1單元逆變器2而設(shè)的電流控制器，如原有技術(shù)的圖5所示，根據(jù)從外部輸入的電流基準(zhǔn)指令與從單元逆變器輸出側(cè)檢測(cè)到的逆變器輸出電流的偏差，輸出3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1、Vv1、Vw1，使單元逆變器的輸出電流跟隨電流基準(zhǔn)指令。
9B是2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器，與3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1、Vv1、Vw1的信號(hào)發(fā)生部9a1、9a2、9a3相對(duì)應(yīng)，將3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1、Vv1、Vw1變換成2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1、Sv1、Sw1。
14a-14c是比較器，比較三角波發(fā)生器12輸出的三角波信號(hào)和2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1、Sv1、Sw1，輸出PWM信號(hào)Pu1、Pv1、Pw1。
111、112、113是對(duì)應(yīng)于圖中未示出的第2單元逆變器3所設(shè)的電流控制器，輸出3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu2、Vv2、Vw2。
11A是2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器，包括對(duì)應(yīng)于各3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu2、Vv2、Vw2的信號(hào)發(fā)生部11a1、11a2、11a\-3，它們將各3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu2、Vv2、Vw2變換成2支路調(diào)制控制信號(hào)Su2、Sv2、Sw2。
16a-16c是比較器，比較從三角波發(fā)生器12輸出的三角波信號(hào)和2支路調(diào)制控制信號(hào)Su2、Sv2、Sw2，輸出PWM信號(hào)Pu2、Pv2、Pw2。
17是電壓固定期確定電路，確定使對(duì)應(yīng)于各單元逆變器2、3所設(shè)的2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9B、11A一個(gè)支路的電壓固定的特定期間。
下面，參照?qǐng)D2、3的流程圖，說明本實(shí)施例的動(dòng)作。圖2是說明電壓固定期確定電路17的動(dòng)作的流程圖，圖3是說明本實(shí)施例的2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9B動(dòng)作的流程圖。
首先，電壓固定期確定電路17取入2支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1、Vv1、Vw1，計(jì)算各信號(hào)的絕對(duì)值(步驟S11)。接著，比較絕對(duì)值｜Vu1｜、｜Vv1｜、｜Vw1｜的大小(步驟S12)。比較的結(jié)果是，向2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路9B發(fā)出指示，確定將輸出絕對(duì)值最大的3支路調(diào)制控制信號(hào)的相所對(duì)應(yīng)的支路電壓電平固定(步驟S13)。
接著，根據(jù)電壓固定期確定電路17的決定，由單元逆變器2的2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9B產(chǎn)生各相的2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1、Sv1、Sw1。另外，根據(jù)由電壓固定期確定電路17依據(jù)單元逆變器2的3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1、Vv1、Vw1所確定的電壓固定期，由單元逆變器3的支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器11A產(chǎn)生單元逆變器3的2支路調(diào)制控制信號(hào)，使單元逆變器3的電壓固定期與單元逆變器2同步。
再詳細(xì)說明電壓固定期確定電路17的動(dòng)作。電壓固定期確定電路17以比3支路調(diào)制控制信號(hào)頻率小得多的周期反復(fù)執(zhí)行圖2的流程。其時(shí)，若從第1個(gè)周期到第N個(gè)周期間，U相的2支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1的絕對(duì)值持續(xù)保持最大，則確定在此持續(xù)期間內(nèi)，將對(duì)應(yīng)于U相的支路電壓電平固定在直流電源1的一個(gè)極性上。
下面根據(jù)圖3的流程圖，說明從電壓固定期確定電路17接收電壓固定指示的2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路9B的動(dòng)作。根據(jù)電壓固定期確定電路17的決定，例如將U相對(duì)應(yīng)的支路電壓固定時(shí)，2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路9B對(duì)于U相的2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1，設(shè)定固定電壓指令值，將對(duì)應(yīng)支路的電壓固定在直流電源1一個(gè)極性的電平上(步驟S21)。即，如圖7所示，在電壓固定期內(nèi)，固定在三角波信號(hào)電平之上。
若固定U相的2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1的電壓電平，則算出該2支路調(diào)制控制信號(hào)Su1與3支路調(diào)制控制信號(hào)Vu1的差值δ(步驟S22)。接著，將余下的3支路調(diào)制控制信號(hào)Vv1、Vw1加上上述差值δ，算出V相、W相的2支路調(diào)制控制信號(hào)Sv1、Sw1(步驟S23)。
因而，一個(gè)支路的電壓電平固定，其它2相的控制信號(hào)修正成線電壓與原有的3支路調(diào)制控制信號(hào)相同，三相電壓型逆變器僅由2個(gè)支路作PWM調(diào)制。第2單元逆變器3對(duì)應(yīng)的2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器11A的動(dòng)作與上述2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生器9B的動(dòng)作相同。
在上述實(shí)施例中，對(duì)采用晶體管的三相電壓型逆變器作了說明，但本實(shí)施例也能適用于晶體管變流器。另外，即使有3臺(tái)以上單元逆變器并聯(lián)運(yùn)行，只要用電抗器將各單元逆變器的各相輸出連在一起，本實(shí)施例也能適用。
如上所述，本發(fā)明包括電壓固定期確定電路，依據(jù)多臺(tái)電力變換器各相電壓指令值的3支路調(diào)制控制信號(hào)，在3個(gè)相中確定一個(gè)電壓電平在特定期間固定為規(guī)定的直流電壓電平的相，確定上述多臺(tái)電力變換器的電壓固定期;2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路，產(chǎn)生由電壓固定期確定電路所確定的相的固定電壓指令值，同時(shí)，將余下2相對(duì)應(yīng)的3支路調(diào)制控制信號(hào)修正成2支路調(diào)制控制信號(hào)，輸出給PWM調(diào)制裝置，本發(fā)明從而能在各電力變換器之間實(shí)現(xiàn)特定相電壓固定期的同步。因而，各電力變換器各相間的輸出電壓差消失，抑制了循環(huán)電流，從而能減少相間電抗器，獲得裝置整體便宜且能小型化的效果。
權(quán)利要求
1.一種電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置，將多臺(tái)電力變換器與直流電源并聯(lián)連接，并通過電抗器將上述各電力變換器的輸出并聯(lián)后，使之運(yùn)行，其特征在于，還包括電壓固定期確定電路，依據(jù)作為上述多臺(tái)電力變換器各相的電壓指令值的3支路調(diào)制控制信號(hào)，在3個(gè)相中確定一個(gè)相，其電壓電平在特定期間內(nèi)固定為規(guī)定的直流電壓電平，并確定上述多臺(tái)電力變換器的電壓固定期；2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路，產(chǎn)生上述電壓固定期確定電路所確定的相的固定電壓指令值，同時(shí)，將余下2個(gè)相對(duì)應(yīng)的3支路調(diào)制控制信號(hào)修正成2支路調(diào)制控制信號(hào)，輸出給PWM調(diào)制裝置。
全文摘要
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運(yùn)行控制裝置包括電壓固定期確定電路17，依據(jù)作為相電壓指令值的3支路調(diào)制控制信號(hào)，在3個(gè)相中確定一個(gè)電壓電平在特定期間內(nèi)固定為規(guī)定的直流電壓電平的相，并確定多臺(tái)電力變換器的電壓固定期；2支路調(diào)制控制信號(hào)發(fā)生電路9B、11A，產(chǎn)生由上述電路17所確定的相的固定電壓指令值，同時(shí)，將余下2個(gè)相對(duì)應(yīng)的3支路調(diào)制控制信號(hào)修正為2支路調(diào)制控制信號(hào)，輸出給PWM調(diào)制裝置。
文檔編號(hào)H02M7/493GK1083282SQ9310670
公開日1994年3月2日 申請(qǐng)日期1993年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月24日
發(fā)明者荒木博司 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社