電力轉(zhuǎn)換器控制方法
【專利摘要】在對感性負載輸出交流電壓時，降低由流過該負載的電流的奇數(shù)次諧波成分引起的有效功率的脈動。逆變器（4）的調(diào)制率k具有直流成分k0和交流成分該交流成分具有逆變器4所輸出的交流電壓Vu、Vv、Vw的基本頻率(ωL/2π)的6n倍的頻率(6ωL/2π)。不僅負載電流iu、iv、iw的5次諧波成分，即使存在7次諧波成分，也能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定交流成分的大小與直流成分之比，降低由這些諧波成分引起的消耗功率的脈動。該脈動的降低有助于抑制電源諧波。
【專利說明】電力轉(zhuǎn)換器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在所謂的交流電力轉(zhuǎn)換器中降低負載電流的諧波的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為驅(qū)動電機等多相交流負載的電路可列舉出逆變器。關(guān)于該逆變器，作為實現(xiàn)高效率化和小型化的電路方式，已知具有矩陣換流器、直流環(huán)節(jié)而省去了基于大型的電容器和/或電抗器的平滑電路的結(jié)構(gòu)(以下，稱為“無電容器逆變器”)。
[0003]關(guān)于矩陣換流器，存在未設(shè)置直流環(huán)節(jié)的直接型矩陣換流器以及設(shè)置有直流環(huán)節(jié)的間接型矩陣換流器。但即使是直接型矩陣換流器，也如專利文獻3所介紹的那樣，可根據(jù)不帶有平滑電路而經(jīng)由虛擬的直流環(huán)節(jié)使虛擬的交流-直流轉(zhuǎn)換器和虛擬的直流-交流轉(zhuǎn)換器相結(jié)合而得到的結(jié)構(gòu)的動作進行控制。
[0004]另外，在專利文獻4中還介紹了一種上述的無電容逆變器，即使在直流環(huán)節(jié)設(shè)置有電容器，也將該電容器的電容選擇為比作為平滑電路發(fā)揮功能的電容小。在該技術(shù)中是以直流環(huán)節(jié)的電壓進行脈動為前提的。
[0005]由此，無論在形式上是否具有直流環(huán)節(jié)或者是否設(shè)置有電容器，在本申請中將進行交流電力轉(zhuǎn)換而不經(jīng)由實質(zhì)的平滑電路的電路稱為直接型交流電力轉(zhuǎn)換器。
[0006]因為直接型交流電力轉(zhuǎn)換不具有能量緩存器，所以在多相交流負載產(chǎn)生的諧波成分向電源側(cè)傳遞，電源電流的諧波增大。為了避免電源電流的諧波對周邊環(huán)境的不利影響，而要求降低該諧波。作為該要求的具體示例，例如有IEC61000-3-2的規(guī)定。在該規(guī)定中限制關(guān)于電源頻率的40次為止的諧波成分。
[0007]例如，在專利文獻I中指出了當(dāng)采用電機作為多相交流負載、采用集中式繞組作為該電機的電樞繞組的纏繞方式時，在流過電樞繞組的電流(電樞電流)中包含由從逆變器輸出的電壓和旋轉(zhuǎn)電機的感應(yīng)電動勢的電壓差引起的諧波成分特別是5次成分、7次成分。該諧波成分(與從逆變器輸出的電壓的基波成分相對的成分)導(dǎo)致電源電流的諧波的增大。
[0008]在專利文獻5中介紹了降低該5次成分、7次成分的技術(shù)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2005-27422號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2007-312589號公報
[0013]專利文獻3:日本特開2004-222338號公報
[0014]專利文獻4:日本專利第4067021號公報
[0015]專利文獻5:日本專利第4488122號公報
[0016]非專利文獻
[0017]非專利文獻1:Lixiang Wei, Thomas.A Lipo,“A Novel Matrix ConverterTopology With Simple Commutation"，IEEE IAS2001，vol.3，2001，ppl749_1754.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明所要解決的問題
[0019]但是，在專利文獻5所介紹的技術(shù)中，為了簡單而沒有考慮諧波成分的相位差，所以還存在對效果進行改善的余地。
[0020]因此，本申請的目的是當(dāng)對以電機進行了例示的感性負載輸出交流電壓時，降低由流過該負載的電流的奇數(shù)次諧波成分引起的有效功率的脈動。這與即使在具有直流環(huán)節(jié)的情況下而不具有平滑電容器的直接型電力轉(zhuǎn)換器中也能夠抑制直流環(huán)節(jié)的有效功率的脈動的情況相關(guān)聯(lián)，進而能夠抑制電源諧波。
[0021]解決問題的手段
[0022]本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換器控制方法是控制直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)的方法，該直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)具備:整流電路(3)，其輸入第I交流電壓(Vr、Vs、Vt)，輸出整流電壓(Vdc);以及電壓型逆變器(4)，其輸入上述整流電壓，并對負載施加三相的第2交流電壓(Vu, Vv, Vw)以對上述負載輸出三相的負載電流(Iu、Iv、Iw)。
[0023]然后，在其第I方式中，上述電壓型逆變器的調(diào)制率(k)具有直流成分CO和交流成分仆‘哪咖‘機‘丨柳如仆該交流成分^‘哪咖^/^^⑶的角頻率(6n.coL)是上述第2交流電壓的基本角頻率(ω J的6η倍。
[0024]另外，在其第2方式中，針對上述電壓型逆變器的電壓指令(Vd**、Vq**)具有直流成分(Vd*、Vq*)和交流成分((-Ju(,?.Eu丨).sin(6n(?)L+9如X-Ju如.Eu丨).cos(6nu)L+(%?)),該交流
成分((-JufoTEiuHir^ncoL+cpenX-JueneEuiycos^nwL +φ6η))的角頻率(6η.coj 是上述第 2
交流電壓的基本角頻率的6n倍。`
``[0025]在這些第I方式以及第2方式的任意一個中，當(dāng)將第I上述負載電流的基波成分、第(6n-l)次成分以及第(6n+l)次成分分別設(shè)為IUl、Iu6n^1, Iu6n+1，且將上述負載電流的上述基波成分、上述第^n-1)次成分以及上述第^n+l)次成分相對于上述第2交流電壓的基波成分的相位差分別設(shè)為Ψ1、Φ6η-1、Φ6?+1時,上述交流成分的振幅相對于上述直流成分
之比(_k6n/kQ)取由下式表示的比率:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種電力轉(zhuǎn)換器控制方法，控制直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9),該直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)具備: 整流電路(3)，其輸入第I交流電壓(Vr、Vs、Vt)，輸出整流電壓(Vdc);以及電壓型逆變器(4)，其輸入所述整流電壓，并對負載施加三相的第2交流電壓(Vu、Vv、Vw)以對所述負載輸出三相的負載電流(Iu、Iv、Iw)， 該電力轉(zhuǎn)換器控制方法的特征在于， 所述電壓型逆變器的調(diào)制率(k)具有直流成分(10和交流成分(k.t+(p6ll))，該交流成分(k(n/cos(6rra)i/t+(p6n))的角頻率(6η.是所述第2交流電壓的基本角頻率的6η倍，其中，η是自然數(shù)， 當(dāng)將所述負載電流的基波成分、第(6η-1)次成分以及第(6η+1)次成分分別設(shè)為IUl、Iu6lriUu6lri，且將所述負載電流的所述基波成分、所述第(6n-l)次成分以及所述第(6n+l)次成分相對于所述第2交流電壓的基波成分的相位差分別設(shè)為Tl、Φ6η-1 ' φ6ιι+1時，所述交流成分的振幅相對于所述直流成分之比(-1?/!?)取由下式表示的比率:-[m6n2+Iuh6n2+2.m6il.Iuil6ncos(0-x6n)]1 2/[Iui *cos((pi)](lHgn —[I(6n-1) +1(611+1) +2'I(6n-1).1(6n十l)COS((j)6i1-l_96n+l)])， 所述交流成分相對于所述第2交流電壓的基波成分的相位差(φ6 >取由下式表示的角度:
tarT1 [ {m6n.sin ( x 6n) +Iuh6n.sin ( x 6n)} / {m(6n).cos ( x 6n) +Iuh6n.cos ( x 6n)}]
(X6n=tan 1KI(Sn-1).8111(96^0+^+1)-8111(96^1)1/(1(6^1)-008(96^1)+ I(6n+1廣 cos(cp6n+1)}]， 且存在以下的關(guān)系:

1 /2
I Uh6n〈m6n ?
X 6n:任意。
2.一種電力轉(zhuǎn)換器控制方法,控制直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)，該直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)具備: 整流電路(3)，其輸入第I交流電壓(Vr、Vs、Vt)，輸出整流電壓(Vdc);以及電壓型逆變器(4)，其輸入所述整流電壓，并對負載施加三相的第2交流電壓(Vu、Vv、Vw)以對所述負載輸出三相的負載電流(Iu、Iv、Iw)， 該電力轉(zhuǎn)換器控制方法的特征在于， 針對所述電壓型逆變器的電壓指令(Vd**、Vq**)具有直流成分(Vd*、Vq*)和交'流成分Eui).sin(6ntoi+(p6?)(-Ju6n.Eui).cos(6nto1.+φ(,η))，該交'流成分((-Ju6ll-Bui)? sin(6nroL+96n)(-Ju6n.Eu1).cos(6no>L +φ6η))的角頻率(6η.ω J 是所述第 2 交流電壓的基本角頻率的6η倍，其中，η是自然數(shù)， 當(dāng)將所述負載電流的基波成分、第(6η-1)次成分以及第(6η+1)次成分分別設(shè)為IUl、Iu6lriUu6lri，且將所述負載電流的所述基波成分、所述第(6n-l)次成分以及所述第(6n+l)次成分相對于所述第2交流電壓的基波成分的相位差分別設(shè)為91、Φ6: Φο J時， 所述交流成分的振幅相對于所述直流成分之比(-JuJ取由下式表示的比率:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 在所述負載的實際工作之前預(yù)先求出所述交流成分相對于所述直流成分之比，作為關(guān)于所述負載的多個工作狀態(tài)的函數(shù)， 在所述實際工作中，根據(jù)所述函數(shù)來控制所述直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 在所述負載的實際工作之前預(yù)先求出所述交流成分相對于所述直流成分之比，作為關(guān)于所述負載的多個工作狀態(tài)的函數(shù)， 在所述實際工作中，根據(jù)所述函數(shù)來控制所述直接型交流電力轉(zhuǎn)換器(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 所述工作狀態(tài)包含所述負載消耗的多個電力狀態(tài)， 在所述實際工作中，采用與所述電力狀態(tài)對應(yīng)的所述比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 所述工作狀態(tài)包含所述負載消耗的多個電力狀態(tài)， 在所述實際工作中，采用與所述電力狀態(tài)對應(yīng)的所述比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 對于全部n, Iuh6n=O。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 在所述第2交流電壓的所述基本角頻率(ω)的規(guī)定的范圍內(nèi)，利用隨著所述基本角頻率增大而增大的增感量，來提高所述交流成分的振幅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力轉(zhuǎn)換器控制方法，其中， 對于全部n, Iuh6n=O。
【文檔編號】H02M7/48GK103828213SQ201280046664
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】藤田崇之 申請人:大金工業(yè)株式會社