電力變換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明具備根據(jù)電壓檢測部(101)所檢測到的電抗器(L)的兩端電壓VL來控制逆變器部(12)的控制部(100)。所述控制部(100)控制逆變器部(12)，使逆變器部(12)的輸入電壓相對于來自二極管電橋(11)的直流電壓的傳遞特性成為基于串聯(lián)連接的相位超前要素與二階延遲要素的衰減特性，并且將逆變器部(12)的輸入電壓相對于來自二極管電橋(11)的直流電壓的傳遞特性的衰減系數(shù)ζ設(shè)定為大于1。由此，提供既能夠抑制LC濾波器所引起的諧振又能夠抑制感性負載的諧波并且能夠?qū)Ω行载撦d進行響應(yīng)性良好的最優(yōu)控制的電力變換裝置。
【專利說明】電力變換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電力變換裝置的代表性主電路結(jié)構(gòu)，一般采用借助于整流電路和平滑電路將商用交流電壓變換為直流電壓并利用電壓型變換器獲得交流輸出的間接型交流電力變換裝置。另一方面，作為從交流電壓直接獲得交流輸出的方式，公知有三相無電容器逆變器，因為無需設(shè)置對商用頻率帶來的電壓脈動進行平滑的大型電容器或電抗器，所以能夠使電力變換裝置小型化。
[0003]作為現(xiàn)有的第I電力變換裝置，存在在直接型交流電力變換電路中，抑制向電源側(cè)的6倍諧波電流的裝置(例如，參照日本專利第4488122號(專利文獻I))。
[0004]另外，作為現(xiàn)有的第2電力變換裝置，存在檢測脈動電壓，為了補償電壓脈動而對電壓型逆變器進行調(diào)制，由此獲得與現(xiàn)有的逆變器同等的輸出電壓的裝置(例如，參照日本特公昭61-48356號(專利文獻2))。
[0005]在所述現(xiàn)有的第2電力變換裝置中，當(dāng)在電機負載中電機槽(motor slot)的諧波較大時，可以考慮通過增大電抗器容量、降低LC濾波器的諧振頻率，來抑制電源諧波，但是這樣將不能體現(xiàn)無電容器方式的特征。因此，在所述現(xiàn)有的第I電力變換裝置中，存在如下這樣的問題，當(dāng)在電機負載下在高次中廣泛產(chǎn)生諧波成分時，需要多個控制電路，而且從嚴(yán)格意義上說，如果不考慮相位特性則將無法完全消除諧波成分，控制電路會變得復(fù)雜。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利第4488122號
[0009]專利文獻2:日本特公昭61-48356號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的問題
[0011]因此，本發(fā)明的課題是提供如下的電力變換裝置:既能夠抑制LC濾波器導(dǎo)致的諧振又能夠抑制感性負載的諧波，能夠?qū)崿F(xiàn)針對感性負載響應(yīng)性良好的最優(yōu)控制。
[0012]解決問題的手段
[0013]為了解決所述課題，本發(fā)明的電力變換裝置的特征在于，具備:整流部，其將單相或多相的交流電壓整流為直流電壓；PWM控制的逆變器部，其將從所述整流部輸出的所述直流電壓變換為交流電壓進行輸出；電容元件，其連接在所述逆變器部的輸入端之間；電感元件，其與所述電容元件構(gòu)成LC濾波器；電壓檢測部，其檢測所述電感元件的兩端電壓；以及控制部，其根據(jù)由所述電壓檢測部檢測到的所述電感元件的兩端電壓，來控制所述逆變器部，所述LC濾波器的諧振頻率被設(shè)定為，使得從所述整流部輸出的所述直流電流中包含的脈動電流成分通過且使得頻率與所述逆變器部的載波頻率相同的電流成分衰減，并且，所述控制部以使得所述逆變器部的輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性成為基于串聯(lián)連接的相位超前要素和二階延遲要素的衰減特性的方式，控制所述逆變器部，并且所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性的衰減系數(shù)被設(shè)定為大于I。
[0014]根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，利用控制部來控制逆變器部，使得逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性成為串聯(lián)連接的基于相位超前要素與二階延遲要素的衰減特性，并且逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性的衰減系數(shù)被設(shè)定為大于1，由此既能夠抑制由LC濾波器引起的諧振又能夠有效地抑制感性負載帶來的諧波，并能夠?qū)﹄姍C等感性負載進行響應(yīng)性良好的最優(yōu)控制。
[0015]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，所述控制部在所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性中具有第I反饋回路和第2反饋回路，該第I反饋回路通過將由所述電壓檢測部檢測到的所述電感元件的兩端電壓針對所述逆變器部的輸入電流進行負反饋，來控制流過所述電感元件的電流，該第2反饋回路通過將所述逆變器部的所述輸入電壓針對所述逆變器部的輸入電流進行正反饋，來控制流過所述電容元件的電流，所述第I反饋回路的增益h和所述第2反饋回路的增益k2被設(shè)定為，所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性和流過所述電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的所述輸入電流的傳遞特性分別成為預(yù)先確定的傳遞特性。
[0016]根據(jù)所述實施方式，通過設(shè)定第I反饋回路的增益Ic1和第2反饋回路的增益k2，能夠分別地設(shè)定逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性的截止頻率和流過電感元件的直流電流相對于逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率，其中，該第I反饋回路通過將電感元件的兩端電壓針對逆變器部的輸入電流進行負反饋，來控制流過電感元件的電流，該第2反饋回路通過將逆變器部的輸入電壓針對逆變器部的輸入電流進行正反饋，來控制流過電容元件的電流。
[0017]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，在所述控制部中，所述第I反饋回路的增益h和所述第2反饋回路的增益k2被設(shè)定為，所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性的截止頻率與流過所述電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的低頻帶截止頻率相同。
[0018]根據(jù)所述實施方式，設(shè)定第I反饋回路的增益Ic1和第2反饋回路的增益k2，使逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性的截止頻率和流過電感元件的直流電流相對于逆變器部的輸入電流的傳遞特性的低頻帶截止頻率相同，由此難以受到PWM控制的采樣頻率(載波頻率)的影響，可設(shè)定更大的衰減系數(shù)。另外，還能夠減小電感元件的電感值，可實現(xiàn)電感元件的小型化。
[0019]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，關(guān)于所述控制部，在所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性中，在所述逆變器部的所述輸入電壓的所述第2反饋回路中具有脈動去除部，該脈動去除部利用所述整流部對所述單相或多相的交流電壓進行整流，來去除從所述整流部輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分。
[0020]根據(jù)所述實施方式，因為利用逆變器部的輸入電壓的第2反饋回路上的脈動去除部來去除從整流部輸出的直流電壓所包含的脈動電壓成分，所以可通過在第2反饋回路中僅使逆變器部的輸入電壓的高頻成分針對逆變器部的輸入電流進行正反饋，來控制流過電容元件的電流的諧波成分。
[0021]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，所述控制部使由所述電壓檢測部檢測到的所述電感元件的兩端電壓的所述第I反饋回路的增益匕約為零。
[0022]根據(jù)所述實施方式，即使由電壓檢測部檢測到的電感元件的兩端電壓的第I反饋回路的增益h約為零，也能夠通過設(shè)定逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性的截止頻率，來抑制LC濾波器所引起的諧振且有效地抑制感性負載導(dǎo)致的諧波。
[0023]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，具備與所述電感元件的兩端并聯(lián)連接的電阻，通過所述電阻的電阻值來設(shè)定由所述電壓檢測部檢測到的所述電感元件的兩端電壓的所述第I反饋回路的增益h。
[0024]根據(jù)所述實施方式，通過與電感元件的兩端并聯(lián)連接的電阻的電阻值來設(shè)定由電壓檢測部檢測到的電感元件的兩端電壓的第I反饋回路的增益k1;由此難以受到PWM控制的采樣頻率(載波頻率)的影響，使控制的穩(wěn)定性提高。
[0025]另外，一個實施方式的電力變換裝置的特征是，所述控制部以使得所述逆變器部的所述輸入電壓相對于來自所述整流部的所述直流電壓的傳遞特性的截止頻率高于所述LC濾波器的諧振頻率、且使得流過所述電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率低于所述LC濾波器的諧振頻率的方式，控制所述逆變器部。
[0026]根據(jù)所述實施方式，在逆變器部的輸入電壓相對于來自整流部的直流電壓的傳遞特性中，可提高對由LC濾波器引起的諧振進行抑制的諧振抑制系統(tǒng)的截止頻率，在流過電感元件的直流電流相對于逆變器部的輸入電流的傳遞特性中，可降低對感性負載導(dǎo)致的諧波進行抑制的諧波抑制系統(tǒng)的截止頻率。
[0027]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，當(dāng)設(shè)所述電容元件的電容為C[F]、所述電感元件的電感為L [H]、所述電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容為Ck [F]、由所述電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容Ck以及所述LC濾波器的諧振頻率確定的所述電感元件的電感為LK[H]時，滿足如下的條件:
[0028]L/C〈LK/CK。
[0029]這里，所謂電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容就是被決定為既能夠根據(jù)電機等感性負載的電感、電源電感、電容元件的充電電壓、電機負載的功耗、直流環(huán)節(jié)電壓的脈動成分的頻率和電機勵磁電流來抑制諧波又能夠防止由于逆變器部的動作停止而導(dǎo)致的電路元件被破壞的電容值。此外，在并用吸收負載感應(yīng)電力的CD箝位電路等電路時，根據(jù)電容元件的容許脈動電流或溫升值來決定標(biāo)準(zhǔn)電容。
[0030]根據(jù)所述實施方式，既能夠抑制由LC濾波器引起的諧振和感性負載的諧波，又能夠使電感元件小型化。
[0031]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，當(dāng)設(shè)所述電容元件的電容為C[F]、所述電感元件的電感為L [H]、所述電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容為Ck [F]、由所述電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容Ck以及所述LC濾波器的諧振頻率確定的所述電感元件的電感為LK[H]時，滿足如下的條件:
[0032]L/C>LK/CK。
[0033]根據(jù)所述實施方式，既能夠抑制由LC濾波器引起的諧振又能夠抑制感性負載導(dǎo)致的高次諧波。
[0034]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，流過所述電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率大于利用所述整流部對所述單相或多相的交流電壓進行整流而從所述整流部輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分的反復(fù)頻率。
[0035]根據(jù)所述實施方式，使流過電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率大于從整流部輸出的直流電壓所包含的脈動成分的反復(fù)頻率，由此能夠?qū)崿F(xiàn)適合進行對包含在從整流部輸出的直流電壓內(nèi)的脈動電壓成分進行補償?shù)目刂频哪孀兤鞑康目刂啤?br> [0036]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，流過所述電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率小于利用所述整流部對所述單相或多相的交流電壓進行整流而從所述整流部輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分的反復(fù)頻率。
[0037]根據(jù)所述實施方式，使流過電感元件的直流電流相對于所述逆變器部的輸入電流的傳遞特性的截止頻率小于從整流部輸出的直流電壓所包含的脈動電壓成分的反復(fù)頻率，由此能夠成為適合進行恒流控制的逆變器部的控制。
[0038]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，所述電感元件連接在所述整流部的一個輸出端與所述逆變器部的一個輸入端之間。
[0039]根據(jù)所述實施方式，因為在整流部的一個輸出端與逆變器部的一個輸入端之間連接的電感元件中流動諧振電流以及諧波電流的交流成分，所以通過由電壓檢測部檢測出的該電感元件的兩端電壓，來獲得適合逆變器部的諧振抑制以及諧波抑制的控制的電壓信號。
[0040]另外，在一個實施方式的電力變換裝置中，所述電感元件連接在提供所述交流電壓的交流電源的輸出端與所述整流部的輸入端之間。
[0041]根據(jù)所述實施方式，在向整流部輸入單相的交流電壓的結(jié)構(gòu)中，因為在連接于提供交流電壓的交流電源的輸出端和整流部的輸入端之間的電感元件中流過諧振電流以及諧波電流的交流成分，所以利用電壓檢測部來檢測該電感元件的兩端電壓，由此能夠獲得適合逆變器部的控制的電壓信號。另外，在向整流部輸入多相交流電壓的結(jié)構(gòu)中，因為在與提供交流電壓的交流電源的輸出端和整流部的輸入端之間按照每一相連接的電感元件中分別流過各相的諧振電流以及諧波電流的交流成分，所以利用電壓檢測部來分別檢測各電感元件的兩端電壓，由此可獲得適合逆變器部的諧振抑制以及諧波抑制的控制的電壓信號。
[0042]發(fā)明效果
[0043]由以上內(nèi)容可知，根據(jù)本發(fā)明的電力變換裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)既能夠抑制LC濾波器的諧振又能夠抑制感性負載的諧波，并且能夠?qū)崿F(xiàn)針對感性負載響應(yīng)性良好的最優(yōu)控制的電力變換裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明第I實施方式的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0045]圖2是示出所述電力變換裝置的等效電路的圖。
[0046]圖3是所述電力變換裝置的框線圖。
[0047]圖4是示出所述電力變換裝置的傳遞函數(shù)的圖。
[0048]圖5是示出集中繞組6極電機的諧波電流的例子的圖。
[0049]圖6是示出所述電力變換裝置的等效電路的圖。
[0050]圖7是示出所述電力變換裝置的電抗器電流相對于直流環(huán)節(jié)電流的傳遞特性的框線圖。
[0051]圖8是示出所述電力變換裝置的等效電路的圖。
[0052]圖9是所述電力變換裝置的框線圖。
[0053]圖10是示出針對所述電力變換裝置的衰減系數(shù)的諧振抑制系統(tǒng)的截止頻率以及針對衰減系數(shù)的諧波抑制系統(tǒng)的截止頻率的特性的圖。
[0054]圖11是示出所述電力變換裝置的諧振抑制系統(tǒng)的特性的波特線圖。
[0055]圖12是示出所述電力變換裝置的諧波抑制系統(tǒng)的特性的波特線圖。
[0056]圖13是示出所述電力變換裝置的諧振抑制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性的圖。
[0057]圖14是示出所述電力變換裝置的電機的諧波抑制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性的圖。
[0058]圖15是示出所述電力變換裝置的衰減特性ζ =0.5時的輸入電流波形與直流環(huán)節(jié)部的直流電壓波形以及衰減特性? =1.5時的輸入電流波形與直流環(huán)節(jié)部的直流電壓波形的圖。
[0059]圖16是示出所述電力變換裝置的衰減特性ζ =0.5時的輸入電流波形與直流環(huán)節(jié)部的直流電壓波形以及衰減特性? =4.0時的輸入電流波形與直流環(huán)節(jié)部的直流電壓波形的圖。
[0060]圖17是示出所述電力變換裝置的電壓檢測增益相對于諧波頻率的特性的圖。
[0061]圖18是示出所述電力變換裝置的仿真波形的圖。
[0062]圖19是示出所述電力變換裝置的針對衰減系數(shù)的諧振抑制系統(tǒng)的截止頻率以及針對衰減系數(shù)的諧波抑制系統(tǒng)的截止頻率的特性的圖。
[0063]圖20是本發(fā)明第2實施方式的電力變換裝置的框線圖。
[0064]圖21是示出第I實施方式的電力變換裝置的諧振抑制系統(tǒng)的特性的波特線圖。
[0065]圖22是示出第2實施方式的電力變換裝置的諧振抑制系統(tǒng)的特性的波特線圖。
[0066]圖23是用于說明所述電力變換裝置的穩(wěn)定性的波特線圖。
[0067]圖24是用于說明所述電力變換裝置的穩(wěn)定性的波特線圖。
[0068]圖25是示出用于說明第I實施方式的電力變換裝置的增益余量的傳遞函數(shù)的圖。
[0069]圖26是用于說明第I實施方式的電力變換裝置的增益余量的波特線圖。
[0070]圖27是示出用于說明第2實施方式的電力變換裝置的增益余量的傳遞函數(shù)的圖。
[0071]圖28是用于說明第2實施方式的電力變換裝置的增益余量的波特線圖。
[0072]圖29是示出用于說明所述第2實施方式的變形例的電力變換裝置的穩(wěn)定性的傳遞函數(shù)的圖。
[0073]圖30是 示出用于說明所述電力變換裝置的穩(wěn)定性的傳遞函數(shù)的圖。
[0074]圖31是示出用于說明所述第2實施方式的電力變換裝置的諧波抑制系統(tǒng)的特性的傳遞函數(shù)的圖。[0075]圖32A是示出在所述第2實施方式的電力變換裝置中應(yīng)用直流截止用高通濾波器時的傳遞函數(shù)的圖。
[0076]圖32B是示出在所述第2實施方式的電力變換裝置中應(yīng)用直流截止用高通濾波器和脈動去除部時的傳遞函數(shù)的圖。
[0077]圖33是示出脈動電壓的振幅特性的圖。
[0078]圖34是在電力變換裝置中應(yīng)用直流截止用高通濾波器和脈動去除部時的波特線圖。
[0079]圖35是示出第2實施方式的電力變換裝置的針對衰減系數(shù)的諧振抑制系統(tǒng)的截止頻率以及針對衰減系數(shù)的諧波抑制系統(tǒng)的截止頻率的特性的圖。
[0080]圖36A是示出第I實施方式的電力變換裝置的頻率特性的圖。
[0081]圖36B是示出第2實施方式的電力變換裝置的頻率特性的圖。
[0082]圖36C是示出僅直流電壓反饋的電力變換裝置的頻率特性的圖。
[0083]圖37是示出在第1、第2實施方式的電力變換裝置的電源電壓中疊加了諧波時的仿真波形的圖。
[0084]圖38是示出第1、第2實施方式的電力變換裝置的電源電壓發(fā)生電壓下降時的仿真波形的圖。
[0085]圖39是示出疊加了第1、第2實施方式的電力變換裝置的電機諧波電流疊加時的仿真波形的圖。
【具體實施方式】
[0086]以下，利用圖示的實施方式來詳細地說明本發(fā)明的電力變換裝置。
[0087][第I實施方式]
[0088]圖1示出本發(fā)明第I實施方式的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該電力變換裝置具備:作為由構(gòu)成三相二極管橋式電路的6個二極管Dl?D6構(gòu)成的整流部的一例的二極管電橋11 ;以及由構(gòu)成三相橋式電路的6個開關(guān)元件SI?S6構(gòu)成的逆變器部12。另外，所述電力變換裝置具備:作為連接于二極管電橋11的正極側(cè)輸出端和逆變器部12的正極側(cè)輸入端之間的電感元件的一例的電抗器L ;以及作為連接于所述逆變器部12的輸入端之間的電容元件的一例的電容器C。由所述電抗器L和電容器C構(gòu)成LC濾波器。此外，所述電力變換裝置具備:電壓檢測部101，其檢測電抗器L的兩端電壓；以及控制部100，其根據(jù)來自所述電壓檢測部10的表示電抗器L的兩端電壓的 '信號，對逆變器部12的各個開關(guān)元件SI?S6輸出PWM信號。
[0089]利用所述二極管電橋11將來自三相交流電源10的三相交流電壓整流為直流，利用逆變器部12將整流后的直流電壓變換為規(guī)定的三相交流電壓并輸出。在該第I實施方式中，作為逆變器部12的負載連接了電機13。
[0090]圖1所示的電力變換裝置的直流環(huán)節(jié)部的LC濾波器的電容器C的電容小至現(xiàn)有的幾十分之一以下，為了使逆變器裝置的載波電流成分衰減，LC濾波器的諧振頻率也設(shè)定為幾kHz左右，比現(xiàn)有的高出一個數(shù)量級以上，電抗器L的電感也設(shè)定為較小的值。
[0091]因此，直流環(huán)節(jié)部的電抗器L、電容器C沒有使商用頻率成分平滑的作用，在直流環(huán)節(jié)部產(chǎn)生以相電壓的最小相為基準(zhǔn)的最大相的電位，并在商用頻率的6倍頻率下進行脈動。另外，關(guān)于輸入電流也同樣，在最大相與最小相之間的線間流動直流電流，所以在逆變器部的輸入電流恒定的情況下，成為120°通電波形。
[0092]圖2示出所述電力變換裝置的等效電路。在圖2中，14是簡易地示出連接有負載的逆變器部的電流源，Vs是從二極管電橋11輸出的直流電壓，Vc是電容器C的兩端電壓，Il是流過電抗器L的電流，Ic是流過電容器C的電流，1是流過直流環(huán)節(jié)部的電流。
[0093]圖3的㈧~(C)是在將電抗器L的兩端電壓 '用于諧振抑制時求出諧振抑制系統(tǒng)的特性的框線圖，示出電容器C的兩端電壓Vc (即逆變器部12的輸入電壓)相對于從二極管電橋11輸出的直流電壓Vs的傳遞特性。
[0094]當(dāng)按照圖3的(A)~圖3的(C)的順序進行等效變換時可知，最終成為由圖3的(C)所示的二次系統(tǒng)和相位超前構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)。這樣，控制部100控制逆變器部12，以使得成為圖3的(C)所示的串聯(lián)連接相位超前要素和二階延遲要素的衰減特性。
[0095]另外，圖4示出圖3的框線圖的傳遞函數(shù)G(S)，因為第二項是二次系統(tǒng)，所以能夠利用增益k來改善衰減特性，因為第一項是相位超前，所以能夠通過這兩項來成為接近于穩(wěn)定的一階延遲系統(tǒng)的特性。在圖4中，Vs是從二極管電橋11輸出的直流電壓，Vc是電容器C的兩端電壓，L是電抗器L的電感，C是電容器C的電容，s是拉普拉斯變量。
[0096]接著，圖5示出集中繞組6極電機的諧波電流的例子。在圖5中，橫軸表示諧波的次數(shù)，縱軸表示諧波電流的含有率。此外，在圖5中按照驅(qū)動集中繞組6極電機的交流電源的每種頻率[Hz],即 90Hz、120Hz、151Hz、180Hz、211Hz、239Hz、271Hz、300Hz、331Hz 來示出諧波電流的含有率。
[0097]另外，如下式⑴~式`⑶所示，示出由集中繞組電機引起的諧波電流與有效功率之間的關(guān)系，示出5次成分、7次成分都導(dǎo)致6倍的電力脈動的情況。該結(jié)果意味著在圖1所示的電力變換裝置中，在直流環(huán)節(jié)電流中產(chǎn)生了 6倍的諧波電流的情況。
[0098](5次諧波)
elM = 42ELu coscV
[0099]eLb = 42ELb (cos ? - 2λ./ 3)...(I)
eLc = 42ELc (cos caLt + 2π / 3)
ha =^I1mCosSoji!
[0100]iLb =V2/Zi) cos-2^:/3) >...(2)
iLc = 4^1 Lc cos + 2^-/3)
PLa =ELuhu COS6(DLt +ElJlu COS^i
[0101]Pu = ELbha cos6(e>Lt — 2π/3) + ELJLo cos4(0)Lt — 2π/3、 >...(3)
PLu = ElJLa cos6(aLt+ 2π/3) +ELaIΣαοο$4(ω^ + 2π/3)
[0102]Pl=3ElIlcos6 ω Lt+ELaILacos4 ω Lt
[0103]+ELbILbcos4 (ω Lt_2 Ji /3) +ELcILccos4 (ω Lt+2 Ji /3)
[0104]=3ELILcos6 coLt...(4)
[0105](7次諧波)
【權(quán)利要求】
1.一種電力變換裝置，其特征在于，具有: 整流部(11)，其將單相或多相的交流電壓整流為直流電壓； PWM控制的逆變器部(12)，其將從所述整流部(11)輸出的所述直流電壓變換為交流電壓進行輸出； 電容元件(C)，其連接在所述逆變器部(12)的輸入端之間； 電感元件(L)，其與所述電容元件(C)構(gòu)成LC濾波器； 電壓檢測部(101)，其檢測所述電感元件(L)的兩端電壓；以及控制部(100)，其根據(jù)由所述電壓檢測部(101)檢測到的所述電感元件(L)的兩端電壓，來控制所述逆變器部(12)， 所述LC濾波器的諧振頻率被設(shè)定為，使得從所述整流部(11)輸出的所述直流電流中包含的脈動電流成分通過且使得頻率與所述逆變器部(12)的載波頻率相同的電流成分衰減， 并且，所述控制部(100)以使得所述逆變器部(12)的輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性成為基于串聯(lián)連接的相位超前要素和二階延遲要素的衰減特性的方式，控制所述逆變器部(12)，并且所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性的衰減系數(shù)被設(shè)定為大于I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制部(100)在所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性中具有第I反饋回路和第2反饋回路，該第I反饋回路通過將由所述電壓檢測部(101)檢測到的所述電感元件(L)的兩端電壓針對所述逆變器部(12)的輸入電流進行負反饋，來控制流過所述電感元件(L)的電流，該第2反饋回路通過將所述逆變器部(12)的所述輸入電壓針對所述逆變器部(12)的輸入電流進行正反饋，來控制流過所述電容元件(C)的電流， 所述第I反饋回路的增益ki和所述第2反饋回路的增益k2被設(shè)定為，所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性和流過所述電感元件(L)的直流電流相對于所述逆變器部(12)的所述輸入電流的傳遞特性分別成為預(yù)先確定的傳遞特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 在所述控制部(100)中，所述第I反饋回路的增益匕和所述第2反饋回路的增益1^2被設(shè)定為，所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性的截止頻率與流過所述電感元件(L)的直流電流相對于所述逆變器部(12)的輸入電流的傳遞特性的低頻帶截止頻率相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電力變換裝置，其特征在于， 關(guān)于所述控制部(100)，在所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性中，在所述逆變器部(12)的所述輸入電壓的所述第2反饋回路中具有脈動去除部，該脈動去除部利用所述整流部(11)對所述單相或多相的交流電壓進行整流，來去除從所述整流部(11)輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分。
5.根據(jù)權(quán)利 要求2至4中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制部(100)使由所述電壓檢測部(101)檢測到的所述電感元件(L)的兩端電壓的所述第I反饋回路的增益ki約為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 該電力變換裝置具有與所述電感元件(L)的兩端并聯(lián)連接的電阻(R)， 通過所述電阻(R)的電阻值來設(shè)定由所述電壓檢測部(101)檢測到的所述電感元件(L)的兩端電壓的所述第I反饋回路的增益匕。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述控制部(100)以使得所述逆變器部(12)的所述輸入電壓相對于來自所述整流部(11)的所述直流電壓的傳遞特性的截止頻率高于所述LC濾波器的諧振頻率、且使得流過所述電感元件(L)的直流電流相對于所述逆變器部(12)的輸入電流的傳遞特性的截止頻率低于所述LC濾波器的諧振頻率的方式，控制所述逆變器部(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 當(dāng)設(shè)所述電容元件(C)的電容為C[F]、所述電感元件(L)的電感為L[H]、所述電容元件(C)的標(biāo)準(zhǔn)電容為Ck[F]、由所述電容元件(C)的標(biāo)準(zhǔn)電容Ck以及所述LC濾波器的諧振頻率確定的所述電感元件(U的電感SLK[H]時，滿足如下的條件:
L/C〈LK/CK。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 當(dāng)設(shè)所述電容元件(C)的電容為C[F]、所述電感元件(L)的電感為L[H]、所述電容元件(C)的標(biāo)準(zhǔn)電容為Ck[F]、由所述電容元件(C)的標(biāo)準(zhǔn)電容Ck以及所述LC濾波器的諧振頻率確定的所述電感元件(U的電感SLK[H]時，滿足如下的條件:
L/C>LK/CK。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 流過所述電感元件(L)的直流電流相對于所述逆變器部(12)的輸入電流的傳遞特性的截止頻率大于利用所述整流部(11)對所述單相或多相的交流電壓進行整流而從所述整流部(11)輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分的反復(fù)頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 流過所述電感元件(L)的直流電流相對于所述逆變器部(12)的輸入電流的傳遞特性的截止頻率小于利用所述整流部(11)對所述單相或多相的交流電壓進行整流而從所述整流部(11)輸出的所述直流電壓中包含的脈動電壓成分的反復(fù)頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述電感元件(L)連接在所述整流部(11)的一個輸出端與所述逆變器部(12)的一個輸入端之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述電感元件(L)連接在提供所述交流電壓的交流電源的輸出端與所述整流部(11)的輸入端之間。
【文檔編號】H02M7/5387GK103828212SQ201280046530
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】榊原憲一, 太田圭祐 申請人:大金工業(yè)株式會社