電力轉換裝置、其控制裝置及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力轉換裝置、電力轉換裝置的控制裝置、以及電力轉換裝置的控制 方法。
【背景技術】
[0002] 以往，作為電力轉換裝置，已知將交流電源的電直接轉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] 該電力轉換裝置具有半導體開關等開關元件，由于通過開關該開關元件來進行電 力轉換，因此有可能產(chǎn)生由開關引起的高次諧波噪音。因此，在電力轉換裝置中，有時在輸 入側配置濾波器。
[0004] 如此在輸入側配置濾波器的情況下，有時因構成濾波器的電抗器和電容器所產(chǎn)生 的諧振而導致輸入電流中產(chǎn)生畸變。作為該畸變的抑制方法，例如存在如下技術：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致電力轉換控制的響應性下降。
[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 抑制技術進行諧振抑制的電力轉換裝置、電力轉換裝置的控制裝置、以及電力轉換裝置的 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換裝置具備電力轉換部、控制部、以及LC濾波 器。所述電力轉換部設在交流電源和負載之間。所述控制部控制所述電力轉換部而進行所 述交流電源和所述負載之間的電力轉換控制。所述LC濾波器設在所述交流電源和所述電 力轉換部之間。所述控制部具備指令生成部、振動分量獲取部、調(diào)整部、以及驅動部。所述 指令生成部生成作為所述電力轉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換裝置、電力轉 換裝置的控制裝置、以及電力轉換裝置的控制方法。
【附圖說明】
[0015] 圖1是表示第一實施方式涉及的電力轉換裝置的結構例的圖。
[0016] 圖2是表示圖1所示的雙向開關的結構例的圖。
[0017] 圖3是表示LC濾波器的結構例的圖。
[0018] 圖4是表示關于LC濾波器的一相部分的輸入輸出關系的圖。
[0019] 圖5A是表示使電源側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是表示控制部的結構例的圖。
[0026] 圖8是與數(shù)（20)相對應的框圖。
[0027] 圖9是表示電流推斷部的結構例的圖。
[0028] 圖10是表不振動分量獲取部的結構例的圖。
[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換裝置的控制部的結構例的一部分的 圖。
[0034] 圖16是表示第三實施方式涉及的電力轉換裝置的結構的圖。
[0035] 附圖標記說明
[0036] 1、1A、1B:電力轉換裝置，2 :三相交流電源，3 :三相負載，10 :電力轉換部，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 :開關驅動 部，36 :功率因數(shù)控制部，41、41B:dq坐標轉換部，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。
【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換裝置、電力轉換裝置的控制裝置、 以及電力轉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?電力轉換裝置的結構例]
[0040] 圖1是表示第一實施方式涉及的電力轉換裝置的結構例的圖。如圖1所示，第一 實施方式涉及的電力轉換裝置1是設在三相交流電源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] 電力轉換裝置1具備輸入端子Tr、Ts、Tt、輸出端子Tu、Tv、Tw、電力轉換部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Sru、 Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以下，有時統(tǒng)稱為雙向開關Sw) 〇
[0044] 雙向開關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 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Sw的結構例的圖。如圖2所示，雙向開關Sw具有開關元件 Q1和二極管D1的串聯(lián)連接電路、和開關元件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Sw只要是具有多個開關元件并能夠控制導通方向的結構就可以， 不限于圖2所示的結構。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Sw也可以是二極管Dl、D2的陰極彼此未連接的結構。
[0047]另外，開關元件Q1、Q2例如是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金屬-氧化物半導體場效應晶體管）、IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管）等的半導體開關元件。另外，開關元件Q1、Q2例如也可 以是包括氮化鎵（GaN)或者碳化硅（SiC)的寬帶隙半導體。此外，在開關元件Q1、Q2例如 為反向阻斷型IGBT的情況下，也可以不設置二極管D1、D2。
[0048]此外，門信號S1 ~S9 被輸入到雙向開關Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、 Stw的開關元件Q1的門極。另外，門信號S10~S18被輸入到雙向開關Sru、Ssu、Stu、Srv、 Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的開關元件Q2的門極。
[0049] 返回圖1，繼續(xù)說明電力轉換裝置1。LC濾波器11設在交流電源2的R相、S相及 T相和電力轉換部10之間，并除去由構成電力轉換部10的雙向開關Sw的開關而引起的開 關噪音。
[0050] 圖3是表示LC濾波器11的結構例的圖。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所示的結構。例如，LC濾波 器11也可以是未設置電阻Rr、Rs、Rt的結構。
[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)說明電力轉換裝置1。輸入電壓檢測部12檢測從交流電源2向電力 轉換裝置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 換控制。該控制部20具有作為執(zhí)行的運轉模式的動力運行運轉模式和再生運轉模式。
[0057] 在動力運行運轉模式的情況下，控制部20如下控制電力轉換部10,將從交流電