專利名稱：電力變換器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有如UPS(不間斷電源)或SIV那樣的把直流變換為交流的直流/交流電力變換器(下文，稱為逆變器)的電力變換器的控制裝置。
圖8是第77～81次電源電子設(shè)備研究會講演論文集第14卷(1988)128～137頁所刊載的“矩陣法PWM逆變器的非相干控制系統(tǒng)構(gòu)成法”一文中所示的瞬時控制逆變器的控制電路構(gòu)成圖。該控制電路，把作為電力變換器的逆變器1輸出的3相逆變器輸出電流，經(jīng)電流傳感器4、5、6輸出至由電感器和電容器構(gòu)成的濾波器2。經(jīng)過濾波器2后的逆變器輸出提供給負載電路3。
又，為了檢測直流成分，由電流傳感器4、5、6檢出的3相逆變器輸出電流用3相/dq軸變換電路105變換成基準(zhǔn)頻率正相序d軸電流、q軸電流。
提供到負載電路2的逆變器1的三相輸出電壓VLU、VLV、VLW由電壓傳感器7檢測。檢出的三相輸出電壓VLU、VLV、VLW由3相/dq軸變換電路114變換成基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq，輸入減法器116。
減法器116從由3相/dq軸變換電路114輸出的基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq中分別減去由電壓指令電路115輸出的VLd指令、VLq指令，求出其偏差量。
電壓控制電路100根據(jù)減法器116求出的偏差量，輸出電壓d指令、電流q指令，使逆變器1的輸出電壓VLU、VLV、VLW，符合作為電壓指令的VLd指令、VLq指令。這些電流d指令、電流q指令由限制器101加以限制使之不超過最大通過電流，然后輸出至電流控制電路102。電流控制電路102根據(jù)電流d指令、電流q指令及基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電流、q軸電流，向dq軸/3相變換電路103輸出逆變器1的電流指令。
dq軸/3相變換電路103，根據(jù)逆變器1的電流指令，把基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電流、q軸電流變換成3相逆變器輸出電流指令。選通信號發(fā)生電路104根據(jù)3相逆變器輸出電流指令，在構(gòu)成逆變器1的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件上產(chǎn)生選通信號。
由上述構(gòu)成可知，若電壓控制電路100輸入減法電路116的電壓指令與電壓檢測值的差，則以往的瞬時控制逆變器的控制電路輸出電流指令，使輸出電壓與電壓指令相符。且，用限制器101限制電流指令使之不超過最大通過電流。電流控制電路102進行電流控制動作，使根據(jù)經(jīng)限制的電流d指令、電流q指令流過電流。其結(jié)果是，防止構(gòu)成逆變器1的功率半導(dǎo)體元件所通過的電流超過最大(允許)通過電流，從而保護功率半導(dǎo)體元件免遭破壞。
在這樣構(gòu)成的逆變器控制電路上連接單相負載時，電壓控制電路動作，以消除3相不平衡電壓。但，由于控制響應(yīng)，會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)偏差。即，這種逆變器的開關(guān)頻率是5～15KHz，只能作5000～15000rad/sec的響應(yīng)。與此相反，例如若基頻為60Hz，則11次諧波為660Hz，約4150rad/sec。為了跟蹤該高次諧波并加以控制，則通常必須有上述速率5倍左右，即大于20750rad/sec的響應(yīng)。因此，由于控制響應(yīng)跟不上會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)偏差。
另一方面，作為修正3相不平衡電壓，有特開平6-38538公報中所揭示的用于不間斷電源裝置的平衡制3相輸出電壓的逆變器控制電路。該逆變器控制電路，分別檢測三相電壓，根據(jù)各單相全波整流的平均值與三相全波整流的平均值(Vset)的偏差，控制逆變器。這時，僅進行電壓控制，不能設(shè)置圖8的已有技術(shù)例子中的電流控制電路102，因而不能保護構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件避免過電流。
以往的逆變器控制電路，如上述構(gòu)成，因而在連接單相負荷時，雖以消除3相不平衡電壓的方式運轉(zhuǎn)，但由于該運轉(zhuǎn)的控制響應(yīng)，產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)偏差。又，用軟件處理使控制電路動作時，若為了廉價構(gòu)成控制電路而使用處理速率慢的微機，則更存在因控制響應(yīng)慢而使穩(wěn)態(tài)偏差增大的問題。
本發(fā)明為解決上述課題，其目的在于提供一種即使在逆變器3相輸出端連接不平衡負載，也不對電流控制產(chǎn)生影響，能保持3相輸出電壓平衡的電力變換器的控制裝置。又，本發(fā)明的目的還在于提供一種即使連接非線性負載，也能抑制高次諧波電壓成分，并向負載提供穩(wěn)定且高精度的3相電壓的電力變換器的控制裝置。
權(quán)利要求1所述的電力變換器控制裝置包括在電力變換器各相設(shè)定應(yīng)輸出的電壓指令值的電壓指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器各相的輸出電壓的電壓檢測手段；檢測所述檢測得到的輸出電壓的平均值的平均值檢測手段；進行控制，使所述檢測得到的平均值與所述電壓指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的偏差控制手段；根據(jù)所述偏差控制手段的控制結(jié)果與所述電壓指令值，計算電壓偏差率的偏差率計算手段；根據(jù)所述電壓偏差率修正所述輸出電壓，求修正輸出電壓的輸出電壓修正手段；根據(jù)所述修正輸出電壓進行所述電力變換器的輸出控制。
權(quán)利要求2所述的電力變換器控制裝置，還設(shè)置把由偏差率計算手段算出的電壓偏差率限制在預(yù)定值以下的限制手段；所述輸出電壓修正手段，根據(jù)所述限定手段所限制的電壓偏差率，修正輸出電壓。
權(quán)利要求3所述的電力變換器控制裝置包括設(shè)定電力變換器輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率的成分指令值的頻率成分指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率成分作為基準(zhǔn)頻率直流電壓加以檢測的頻率成分檢測手段；進行控制，使所述檢測的基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的頻率成分偏差控制手段；以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，把所述頻率成分偏差控制手段的控制結(jié)果變換為交流控制量的交流變換手段；把所述檢測得到的輸出電壓與所述交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果進行所述電力變換器的輸出控制。
權(quán)利要求4所述的電力變換器控制裝置，其頻率成分偏差控制手段具有對檢測的基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差不靈敏的不靈敏區(qū)。
權(quán)利要求5所述的電力變換器的控制裝置，包括設(shè)定電力變換器的輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率成分指令值的頻率成分設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率的正相序成分作為正相序dq軸電壓加以檢測的正相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述正相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的正相序偏差控制手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的基準(zhǔn)頻率的逆相序成分作為逆相序dq軸電壓加以檢測的逆相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述逆相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的逆相序偏差控制手段；把所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果變換為正相序dq軸電壓的逆相序dq軸正相序dq軸變換手段；把所述正相序偏差控制手段的控制結(jié)果和由所述逆相序dq軸正相序dq軸變換手段變換成正相序dq軸電壓的所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果相加，并以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，變換成正相序交流控制量的正相序dq軸交流變換手段；把所述檢測的輸出電壓與所述正相序交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果，進行所述電力變換器的輸出控制。


圖1是本發(fā)明實施例1的電力變換器控制裝置的構(gòu)成圖。
圖2是實施例1的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。
圖3是實施例2的電壓調(diào)整電路中1相的不平衡電壓率控制電路的構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明實施例3的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。
圖5是本發(fā)明實施例4的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。
圖6是本發(fā)明實施例5的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。
圖7是本發(fā)明實施例6的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。
圖8是已有技術(shù)例子的電力變換器的控制裝置構(gòu)成圖。
實施例1下文，參照附圖，說明本發(fā)明的實施例1。圖1是本發(fā)明的電力變換器控制裝置總體構(gòu)成圖。圖中，與圖8相同的標(biāo)號表示相同或相當(dāng)部分。在該圖，電壓調(diào)整電路20輸入電壓傳感器7的輸出(即，各相的電壓VLU、VLV、VLW)和電壓指令發(fā)生電路115輸出的VLd指令、VLq指令，輸出新的3相電壓檢測值VLU2、VLV2、VLW2。其它構(gòu)成與以往的瞬時控制逆變器控制電路相同。
圖2是實施例1的電壓調(diào)整電路20的構(gòu)成圖。電壓電路20包括根據(jù)電壓指令發(fā)生電路115輸出的VLd指令、VLq指令，分別對U相、V相、W相產(chǎn)生單相平均值指令的單相指令產(chǎn)生電路200，以及按照單相平均值指令運算各相U、V、W的不平衡電壓率的不平衡電壓率控制電路201U、201V、201W。
U相不平衡電壓率控制電路201U由對作為電壓傳感器7輸出的U相電壓VLU進行全波整流的單相全波整流器202、對全波整流輸出進行濾波，并檢測出每相平均值的低通濾波電路203、從低通濾波電路203輸出減去單相指令發(fā)生電路200輸出(單相平均值)，求出偏差率的減法器204、作為控制偏差的偏差控制手段，并進行比例積分控制的控制電路205、把控制電路205的輸出與單相平均值指令相加的加法器206、用單相平均值指令除加法器206輸出的除法器207、把除法器207的輸出與U相電壓VLU相乘的器208構(gòu)成。
單相全波整流器202和低通濾波電路203、減法器204和控制電路205、加法器206和除法器207、乘法器208分別構(gòu)成平均值檢測手段、偏差控制手段、偏差率計算手段、輸出電壓修正手段。又V相、W相的不平衡電壓率控制電路201V、201W與U相不平衡電壓率控制電路2 01U的構(gòu)成相同。
下文，對本實施例的動作加以說明。在單相指令發(fā)生電路200中，作以下計算后，輸出單相平均值指令。
SQR(VLd指令×VLd指令×CLq指令×CLq指令)×KC式中KC是3相有效值變換為單相平均值的增益，為2×SQR(2)/(SQR)(3×π))另一方面，在不平衡電壓率控制電路201U中，U相電壓VLU由全波整流器202作全波整流后，加至低通濾波器203，檢測出每1相的平均值。然后，該平均值饋送至減法器204與單相平均值相減。由相減結(jié)果運算自低通濾波器電路203輸出的平均值比單相平均值指令大還是小，運算結(jié)果輸出至控制電路205。
控制電路205根據(jù)單相平均值指令和平均值的偏差，進行比例+積分動作，求出相對于單相平均值指令的偏差率。由控制電路205求得的偏差率，在乘法器208中，與由電壓傳感器7檢測的相電壓VLU相乘，由此能放大減法電路116求得的平均電壓偏差。若該放大的電壓偏差輸入電壓控制電路100，能得到大的控制量。其它二相也作同樣處理，結(jié)果3相輸出電壓平均地平衡。
實施例2又，在上述實施例中，在各相設(shè)置不平衡電壓率控制電路201U、201V、201W，使3相電壓平衡。但象裝置起動/停止等時那樣，單相平均值指令變動時，由于控制電路205有積分要素，檢出的電壓偏差率大，從而電壓傳感器7檢測出的實際的相電壓VLU、VLV、VLW與不平衡電壓率控制電路201U、201V、201W的輸出電壓VLU2、VLV2、VLW2差異很大，變動復(fù)原前的過渡響應(yīng)欠佳。
因此，如圖3所示，在除法器207的輸出端設(shè)置作為限制手段的限制電路210，通過限制電路210向乘法器208輸出相除結(jié)果。這時，限制電路210將限制電平設(shè)置在正常想要控制的范圍(比僅用電壓控制電路100控制時產(chǎn)生的正常電壓不平衡率稍大，例如5％，的工作范圍)。
結(jié)果，過渡性電壓差異被抑制至最低限度，從而提高了控制性能。進而，在限制電路210的輸出側(cè)與控制電路205的控制信號輸入側(cè)間設(shè)置由乘法器212與減法器213構(gòu)成的逆變器電路211，使限制電路210的輸出與控制電路205的輸出關(guān)系始終一致。
逆運算電路211進行與自控制電路205至限制電路210所進行的處理相反的處理，因此能防止加上限制器時控制電路205內(nèi)的積分電路的過沖，進一步改善過渡性能。但，在控制電路205中沒有積分要素的場合，例如后述的實施例6的控制電路205A的場合，不需要該逆運算電路。
這里詳細說明各電路的動作。設(shè)控制電路205的控制結(jié)果(即輸出偏差)為A、單相平均值指令為B，則加法器206的輸出C為C＝A+B。該輸出C輸入除法器207，自除法器207輸出D＝(A+B)/B至限制電路210。
該輸出D經(jīng)限制電路210輸出E＝Limit[(A+B)/B]。逆運算電路211使B與限制電路210的輸出E相乘，然后用減法器213減去單相平均值指令B，其輸出AA＝Limit[A]送回控制電路205。
由此，控制電路205的輸出偏差修正為AA＝Limit[A]，與限制電路210的輸出E的關(guān)系一致，防止控制電路205內(nèi)的積分電路過沖。
實施例3上述實施例1、2，在各相設(shè)置不平衡電壓率控制電路201U、201V、201W，使3相電壓平衡。但是，該電路構(gòu)成用單相全波整器202與低通濾波電路203濾除基準(zhǔn)頻率以外的頻率成分。結(jié)果，只能取含3相間的基準(zhǔn)頻率成分電壓的平均均衡。因此，用示于圖4的電壓調(diào)整電路20A進行基準(zhǔn)頻率和基準(zhǔn)頻率以外的任意高次諧波成分的修正。
電壓調(diào)整電路20A備有作為發(fā)生想要抑制的高次諧波的基準(zhǔn)頻率的頻率成分指令設(shè)定手段的高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214；根據(jù)高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214的基準(zhǔn)頻率，把電壓傳感器7檢測到的3相電壓VLU、VLV、VLW變換為基準(zhǔn)頻率成分，并當(dāng)作基準(zhǔn)頻率正相序d軸電壓VLd、q軸電壓VLq的頻率成分檢測手段的高次諧波正相序3相/dq軸變換電路215；將基準(zhǔn)頻率成分的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq作為直流取出的低通濾波器216d、216q；從來自低通濾波器216d、216q的直流輸出分別減去高次諧波d軸指令、q軸指令(通常，由于不輸出高次諧波，該指令為零)的減法器217d、217q；從相減結(jié)果的差求出用于抑制3相電壓VLU、VLV、VLW的頻率成分中基準(zhǔn)頻率的修正量，并當(dāng)作頻率成分偏差控制手段的控制電路218d、218q；把用d軸電壓VLd、q軸電壓VLq表示的修正量變換成原來3相電壓，并當(dāng)作交流變換手段的高次諧波正相序dq軸/3相變換電路219；把自高次諧波正相序dq軸/3相變換電路219輸出的修正量與3相電壓VLU、VLV、VLW相加，并當(dāng)作加法手段的加法器220U、220V、220W。又，電壓調(diào)整電路20中，加法器220U、220V、220W以外的電路構(gòu)成特定高次諧波控制電路。
3相輸出電壓VLU2、VLV2、VLW2，如圖1所示，輸出至沒有圖示的3相/dq軸變換電路114，變換成基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq。
然后，對本實施例的動作加以說明。
電壓傳感器7檢測的3相電壓VLU、VLV、VLW輸入高次諧波正相序3相/dq軸變換電路215，變換成基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq。
這時，由高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214，在高次諧波正相序3相/dq軸變換電路215上產(chǎn)生想要抑制的基準(zhǔn)頻率，該基準(zhǔn)頻率成分的3相電壓VLU、VLV、VLW變換成基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq。
經(jīng)變換的基準(zhǔn)頻率正相序的d軸電壓VLd、q軸電壓VLq，施加于低通濾波器216d、216q，取出直流成分。又，低通濾波器216d、216q的輸出在減法器217q中，減去高次諧波d軸指令、q軸指令(通常，由于不輸出高次諧波，該指令為0)，求出偏差量。
這些偏差量分別輸入控制電路218d、218q，由這些偏差量求在3相電壓VLU、VLV、VLW的頻率成分中用于抑制基準(zhǔn)頻率數(shù)值的修正量。這些求得的修正量，在高次諧波正相序dq軸/3相變換器219中，變換成3相電壓，輸入至各加法器220U、220V、220W。
各加法器220U、220V、220W，把高次諧波正相序dq軸/3相變換器219輸出的3相電壓與3相電壓VLU、VLV、VLW相加。結(jié)果，3相電壓VLU、VLV、VLW將想要抑止的頻率成分加以擴大后，輸入至減法電路116。想要抑制的頻率成分作為大偏差量，從減法電路116輸出至控制電路110。由控制110輸出大的修正量，因而能抑制特定的高次諧波成分。
實施例4上述實施例3，其電壓調(diào)制電路20A構(gòu)成使特定的高次諧波成分減少。但是，如圖5所示，用多個特定頻率控制電路225、226構(gòu)成電壓調(diào)整電路20B，由此能從3相電壓VLU、VLV、VLW去除各式各樣的頻率成分。
在控制電路218d、218q的前面分別設(shè)置僅在高次諧波d軸指令及q軸指令與低通濾波器216d、216q輸出的基準(zhǔn)頻率成分直流值間偏差大于某種程度時才動作的、作為不靈敏區(qū)設(shè)定手段的不靈敏區(qū)電路223d、223q。
圖5為例如用2個特定高次諧波控制電路225、226構(gòu)成電壓調(diào)整電路20B的例子。為了從3相電壓VLU、VLV、VLW抑制各特定高次諧波成分，各特定高次諧波控制電路225、226，演算各個修正量，用高次諧波正相序dq軸/3相變換器219，把該修正量變換成3相電壓，輸出至加法器224U、224V、224W。
加法器224U、224V、224W把特定高次諧波控制電路225、226輸出的修正量加至3相電壓VLU、VLV、VLW后，得到的新的3相電壓VLU2、VLV2、VLW2作為檢測值。結(jié)果，從原來的3相電壓VLU、VLV、VLW中去除2種類型的高次諧波頻率成分。
又，用多個特定高次諧波控制電路225、226構(gòu)成電壓調(diào)整電路20B時，若不能完全去除其它電路的控制頻率，則電路間有發(fā)生干擾的可能。例如，用5次及7次諧波控制電路構(gòu)成特定頻率控制電路225、226時，由于5次諧波控制電路225中不能完全去除7次諧波成分，因而低通濾波器216d、216q輸出的直流成分中會混入若干7次諧波成分。
同樣，7次諧波控制電路226中不能完全去除5次諧波成分，因而沒有圖示的低通濾波器輸出的直流成分中會混入若干5次諧波成分。因而，若不設(shè)置不靈敏區(qū)域，則要消除5次諧波控制電路225中混入的7次諧波成分，又要消除7次諧波控制電路226中混入的5次諧波，因而兩控制電路225、226間有發(fā)生干擾的可能。
因此，設(shè)置不靈敏區(qū)電路223d、223q，允許有某種程度的高次諧波，由此謀求去除干擾成分。利用上述方法，進行逆變器控制，使之滿足負載側(cè)電壓高次諧波的指標(biāo)。
實施例5用實施例3、4的高次諧波正相序dq軸變換電路，僅3相共同產(chǎn)生的高次諧波成分能轉(zhuǎn)換成直流。因此，在將單相負載連接至3相輸出逆變器電路時，負載僅連接至兩線間，產(chǎn)生3相不平衡高次諧波。
如所周知，用正相序d、q軸變換，3相不平衡成分不能檢測作為直流成分，因此用實施例4的方法不能抑制3相不平衡高次諧波，從而不能良好地進行逆變器控制。抑制這種情況下產(chǎn)生的高次諧波的特定高次諧波控制電路20C示于圖6。
在圖6中，高次諧波正相序3相/dq軸變換電路228把由3相電壓VLU、VLV、VLW的高次諧波正相序成分在高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214產(chǎn)生的頻率成分，通過下述變換式，變換成正相序d、q軸成分。該正相序d、q軸成分包含目標(biāo)頻率正相序成分以外的成分并作為交流成分，因而用低通濾波器229濾除交流成分，并提取變成直流的目標(biāo)頻率正相序成分。經(jīng)低通濾波器229輸出的變?yōu)橹绷鞯哪繕?biāo)頻率正相序成分輸入減法器230，求出與高次諧波成分指令的偏差量。根據(jù)該偏差量，控制電路231求出抑制3相正相序電壓VLU、VLV、VLW中的特定高次諧波成分的修正量。
(式1)然后，高次諧波逆相序3相/dq軸變換電路232把用高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214從3相電壓VLU、VLV、VLW的高次諧波逆相序成分中產(chǎn)生的高次諧波成分，通過下述變換式，變換成逆相序d、q軸成分。該逆相序d、q軸成分包含目標(biāo)頻率逆相序成分以外的成分并把它作為交流成分，因而，用低通濾波器233濾除交流成分并提取變成直流的目標(biāo)頻率逆相序成分。經(jīng)低通濾波器233輸出的變?yōu)橹绷鞯哪繕?biāo)頻率逆相序成分輸入減法器234，求出與高次諧波成分指令的偏差量。根據(jù)該偏差量，控制電路235求出抑制3相逆相序電壓VLU、VLV、VLW中的特定高次諧波成分的修正量。
(式2)控制電路235輸出的逆相序dq軸成分的修正量由高次諧波逆相序dq軸/3相變換電路236恢復(fù)為3相電壓，然后由高次諧波正相序3相/dq軸變換電路237變換成正相序dq軸成分。經(jīng)變換的正相序dq軸成分與控制電路231輸出的正相序dq軸成分用加法器238相加后，由高次諧波正相序dq軸/3相變換器239變換成3相電壓。又，高次諧波正相序dq軸/3相變換器239變換的3相電壓在作為加法手段的加法器240U、240V、240W中，與3相電壓VLU、VLV、VLW相加。
下面對本實施例的動作加以說明。若3相均勻的頻率成分變換到正相序dq軸，則成為完全的直流。但是，若單相負載的負載電壓作3相正相序dq軸變換，則產(chǎn)生直流和2倍諧波的高次諧波成分。另一方面，若單相負載的負載電流作3相逆相序dq軸變換，則正相序變換時產(chǎn)生的直流成分變成2倍諧波的高次諧波成分，而2倍諧波的高次諧波成分變成直流成分。
在本實施例中，由高次諧波正相序3相/dq軸變換電路228和高次諧波逆相序3相/dq軸變換電路232，從3相電壓VLU、VLV、VLW檢測正相序高次諧波成分和逆相序高次諧波成分，施加至低通濾波器229、223，分別濾除2倍諧波，從而消除相互干擾。
在每一相，由減法器230、234求與高次諧波dq指令的差，根據(jù)該偏差量，控制電路231、235進行控制以求出修正量。但是，因為總的控制是正相序控制，因而作為逆相序控制的控制結(jié)果的控制電路235的輸出，經(jīng)高次諧波逆相序dq軸/3相變換電路236和高次諧波正相序3相/dq軸變換電路237，變換成正相序dq軸成分。
加法器238把控制電路231的運算結(jié)果與由高次諧波正相序3相/dq軸變換電路237輸出的、變換成正相序dq軸成分后的運算結(jié)果相加，由高次諧波正相序dq軸/3相變換電路239恢復(fù)成3相電壓作為運算結(jié)果。加法器240U、240V、240W把由高次諧波正相序dq軸/3相變換電路239輸出的運算結(jié)果與3相電壓VLU、VLV、VLW相加，作為新的3相電壓值VLU2、VLV2、VLW2。由此，去除了3相不平衡高次諧波成分。
如上所述，若把高次諧波檢測基準(zhǔn)發(fā)生電路214的基準(zhǔn)頻率作為基波，也能進行基準(zhǔn)頻率成分的3相平衡控制。進而，若用多個電路構(gòu)成新的電路，能完全消除要控制的3相不平衡及高次諧波成分。
實施例6圖7是本發(fā)明另一實施例的電壓調(diào)整電路的構(gòu)成圖。圖中，電壓調(diào)整電路20D具有作為偏差率控制手段的控制電路205A。控制電路205A作比例控制，其作為偏差的輸出如下式所示。
OUT＝Kp×IN式中Kp(Kp＞1)是比例增益，IN是控制電路205A的輸入(偏差值)。
這時，調(diào)整比例增益，使穩(wěn)態(tài)偏差滿足作為目標(biāo)的電壓平衡率和電壓失真率，而且在電壓指令和實際電壓間不產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)偏差。作為控制電路205A控制結(jié)果的偏差OUT，輸出至加法器206，與單相平均值指令相加。
除法器207用單相平均值指令除加法器206的輸出，求出(OUT+單相平均值指令)/單相平均值。乘法器208把除法器207的輸出與U相電壓VLU相乘。
本實施例的其它構(gòu)成，與圖2所示相同，其相當(dāng)部分附注相同符號并省略其說明。
在上述構(gòu)成的電壓調(diào)整電路20D中，控制電路205A輸入的偏差I(lǐng)N越大，輸出的偏差OUT越大。
例如，若設(shè)IN＝0.8，Kp＝5，則偏差OUT＝4，偏差OUT擴大5倍輸出。
根據(jù)該控制結(jié)果，由加法器206、除法器207求偏差率。例如，設(shè)單相平均值指令為100(V)，則偏差率為偏差率＝(4+100)/100＝1.04若通過乘法器208，把電壓傳感器7檢測的相電壓VLU(100+0.8＝100.8(V))與偏差率相乘，則可求出以下的值作為修正后的新的檢測電壓VLUC。
VLUC＝100.8×1.04≈104.8(V)如上文所述，本實施例的動作可提高電壓傳感器7的視在靈敏度，改善了3相輸出電壓的平衡度。
根據(jù)權(quán)利要求1發(fā)明，本發(fā)明所述的一種電力變換器的控制裝置，包括在電力變換器各相設(shè)定應(yīng)輸出的電壓指令值的電壓指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器各相的輸出電壓的電壓檢測手段；檢測所述檢測所得輸出電壓的平均值的平均值檢測手段；進行控制，使所述檢測得到的平均值與所述電壓指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的偏差控制手段；根據(jù)所述偏差控制手段的控制結(jié)果與所述電壓指令值，計算電壓偏差率的偏差率計算手段；根據(jù)所述電壓偏差率修正所述輸出電壓，求修正輸出電壓的輸出電壓修正手段；根據(jù)所述修正輸出電壓進行所述電力變換器的輸出控制。由此，即使逆變器的3相輸出連接不平衡負載，也不會對電流控制產(chǎn)生影響，能保持平衡的3相輸出電壓；同時，即使連接非線性負載，也能抑制高次諧波電壓成分，向負載提供穩(wěn)定的高精度3相電壓。
根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)明，電力變換器控制裝置進一步包括，限制由偏差率計算手段算出的電壓偏差率為預(yù)定值以下的限制手段；所述輸出電壓修正手段，根據(jù)所述限制手段所限制的電壓偏差率，修正輸出電壓。由此，能把實際檢測的電壓與修正輸出電壓的過渡性差異抑制至最低限度，能提高控制性能。
根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)明，所述的電力變換器控制裝置，包括設(shè)定電力變換器輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率的成分指令值的頻率成分指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率成分作為基準(zhǔn)頻率直流電壓加以檢測的頻率成分檢測手段；進行控制，使所述檢測的基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的頻率成分偏差控制手段；以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，把所述頻率成分偏差控制手段的控制結(jié)果變換為交流控制量的交流變換手段；把所述檢測得到的輸出電壓與所述交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果進行所述電力變換器的輸出控制。由此，能用基準(zhǔn)頻率成分降低想要抑制的特定的高次諧波成分。
根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)明，所述的電力變換器控制裝置中，所述頻率成分偏差控制手段具有對檢測所得基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差不靈敏的不靈敏區(qū)。由此，具有對逆變器進行控制，使之滿足負載側(cè)電壓高次諧波指標(biāo)等的效果。
根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)明，所述的電力變換器的控制裝置，包括設(shè)定電力變換器的輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率成分指令值的頻率成分設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率的正相序成分作為正相序dq軸電壓加以檢測的正相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述正相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的正相序偏差控制手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的基準(zhǔn)頻率的逆相序成分作為逆相序dq軸電壓加以檢測的逆相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述逆相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的逆相序偏差控制手段；把所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果變換為正相序dq軸電壓的逆相序dq軸正相序dq軸變換手段；把所述正相序偏差控制手段的控制結(jié)果和由所述逆相序dq軸正相序dq軸變換手段變換成正相序dq軸電壓的所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果相加，并以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，變換成正相序交流控制量的正相序dq軸交流變換手段；把所述檢測得到的輸出電壓與所述正相序交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果，進行所述電力變換器的輸出控制。具有能去除3相不平衡高次諧波成分的效果。
權(quán)利要求
1.一種電力變換器的控制裝置，其特征在于包括在電力變換器各相設(shè)定應(yīng)輸出的電壓指令值的電壓指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器各相的輸出電壓的電壓檢測手段；檢測所述檢測所得輸出電壓的平均值的平均值檢測手段；進行控制，使所述檢測得到的平均值與所述電壓指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的偏差控制手段；根據(jù)所述偏差控制手段的控制結(jié)果與所述電壓指令值，計算電壓偏差率的偏差率計算手段；根據(jù)所述電壓偏差率修正所述輸出電壓，求修正輸出電壓的輸出電壓修正手段；根據(jù)所述修正輸出電壓進行所述電力變換器的輸出控制。
2.如權(quán)利要求1所述的的電力變換器控制裝置，其特征在于，進一步包括，限制由偏差率計算手段算出的電壓偏差率為預(yù)定值以下的限制手段；所述輸出電壓修正手段，根據(jù)所述限定手段所限制的電壓偏差率，修正輸出電壓。
3.一種電力變換器控制裝置，其特征在于包括設(shè)定電力變換器輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率的成分指令值的頻率成分指令值設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率成分作為基準(zhǔn)頻率直流電壓加以檢測的頻率成分檢測手段；進行控制，使所述檢測的基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的頻率成分偏差控制手段；以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，把所述頻率成分偏差控制手段的控制結(jié)果變換為交流控制量的交流變換手段；把所述檢測得到的輸出電壓與所述交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果進行所述電力變換器的輸出控制。
4.如權(quán)利要求3所述的電力變換器控制裝置，其特征在于，所述頻率成分偏差控制手段具有對檢測的基準(zhǔn)頻率直流電壓與基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差不靈敏的不靈敏區(qū)。
5.一種電力變換器的控制裝置，其特征在于包括設(shè)定電力變換器的輸出電壓中應(yīng)控制的基準(zhǔn)頻率成分指令值的頻率成分設(shè)定手段；檢測所述電力變換器輸出電壓的電壓檢測手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的所述基準(zhǔn)頻率的正相序成分作為正相序dq軸電壓加以檢測的正相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述正相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的正相序偏差控制手段；把所述檢測得到的輸出電壓中的基準(zhǔn)頻率的逆相序成分作為逆相序dq軸電壓加以檢測的逆相序dq軸成分檢測手段；進行控制，使所述逆相序dq軸電壓與所述基準(zhǔn)頻率成分指令值的偏差越大則所輸出的輸出偏差越大的逆相序偏差控制手段；把所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果變換為正相序dq軸電壓的逆相序dq軸正相序dq軸變換手段；把所述正相序偏差控制手段的控制結(jié)果和由所述逆相序dq軸正相序dq軸變換手段變換成正相序dq軸電壓的所述逆相序偏差控制手段的控制結(jié)果相加，并以所述基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)，變換成正相序交流控制量的正相序dq軸交流變換手段；把所述檢測的輸出電壓與所述正相序交流控制量相加的加法手段；根據(jù)所述加法手段的相加結(jié)果，進行所述電力變換器的輸出控制。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電力變換器控制裝置,其電壓調(diào)整電路(201)在各相具有:取逆變器輸出電壓檢測值(VL
文檔編號H02J3/26GK1190279SQ9711400
公開日1998年8月12日 申請日期1997年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者真田和法 申請人:三菱電機株式會社