電力轉(zhuǎn)換裝置及其控制裝置和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及電力轉(zhuǎn)換裝置及其控制裝置和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，作為電力轉(zhuǎn)換裝置，公知有將交流電源的電力直接轉(zhuǎn)換為任意的頻率/電 壓的交流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置及進(jìn)行對交流電源的電力再生的再生轉(zhuǎn)換器等。
[0003] 這樣的電力轉(zhuǎn)換裝置具有半導(dǎo)體開關(guān)等開關(guān)元件，通過使該開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)來 進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，因此，有時(shí)會產(chǎn)生開關(guān)引起的高頻噪聲。因此，在電力轉(zhuǎn)換裝置中，有時(shí)在輸 入側(cè)配置有濾波器。
[0004] 這樣，在輸入側(cè)配置有濾波器的情況下，由于構(gòu)成濾波器的電抗器和電容器的諧 振，有時(shí)在輸入電流中產(chǎn)生畸變。作為該畸變的抑制方法，例如存在如下技術(shù)：提取輸出電 流中包含的振動成分，根據(jù)該振動成分來調(diào)整輸出電流指令（參照例如專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開第2013/080744號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的問題
[0009] 在根據(jù)輸出電流中包含的振動成分而調(diào)整輸出電流指令的技術(shù)中，由于諧振抑制 控制與電流控制的干涉，電力轉(zhuǎn)換控制的響應(yīng)性有可能下降。
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施方式的一個方式是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種能夠 利用新的諧振抑制技術(shù)進(jìn)行諧振抑制的電力轉(zhuǎn)換裝置、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置和電力轉(zhuǎn) 換裝置的控制方法。
[0011] 用于解決問題的手段
[0012] 本發(fā)明的實(shí)施方式的一個方式的電力轉(zhuǎn)換裝置具有電力轉(zhuǎn)換部、控制部和濾波 器。所述電力轉(zhuǎn)換部設(shè)置在交流電源和負(fù)載之間。所述控制部控制所述電力轉(zhuǎn)換部的輸出 電壓，由此進(jìn)行所述交流電源與所述負(fù)載之間的電力轉(zhuǎn)換控制。所述濾波器設(shè)置在所述交 流電源所述電力轉(zhuǎn)換部之間。所述控制部包含指令生成部、估計(jì)部、電壓誤差運(yùn)算部和輸出 電壓控制部。所述指令生成部生成輸出電壓指令。所述估計(jì)部根據(jù)所述電力轉(zhuǎn)換部的輸出 電流，估計(jì)所述輸出電壓。所述電壓誤差運(yùn)算部對由所述估計(jì)部估計(jì)的所述輸出電壓與所 述輸出電壓指令之間的電壓誤差進(jìn)行計(jì)算。所述輸出電壓控制部根據(jù)所述電壓誤差，以抑 制所述濾波器的諧振的方式控制所述輸出電壓。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)實(shí)施方式的一個方式，提供能夠進(jìn)行諧振抑制的電力轉(zhuǎn)換裝置、電力轉(zhuǎn)換裝 置的控制裝置和電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法。
【附圖說明】
[0015] 圖1是示出第1實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016] 圖2是示出圖1所示的雙向開關(guān)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0017] 圖3是針對濾波器的1相而示出輸入/輸出的關(guān)系的圖。
[0018] 圖4是示出基于輸入電流進(jìn)行的阻尼（久'y匕°>夕）控制的例子的圖。
[0019] 圖5是估計(jì)輸出電壓誤差的估計(jì)器的框圖。
[0020] 圖6是示出輸出電壓控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0021] 圖7是示出進(jìn)行dq坐標(biāo)下的處理的控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0022] 圖8A是示出d軸阻尼控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0023] 圖8B是示出q軸阻尼控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0024] 圖9是示出控制部的輸出電壓的控制處理的流程的流程圖的一例。
[0025] 圖10是示出第2實(shí)施方式的指令生成部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0026] 圖11是示出進(jìn)行dq坐標(biāo)下的處理的指令生成部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0027] 標(biāo)號說明
[0028] 1電力轉(zhuǎn)換裝置
[0029] 2三相交流電源
[0030] 3三相交流負(fù)載
[0031]10電力轉(zhuǎn)換部
[0032] 11濾波器
[0033] 12輸入電壓檢測部
[0034]13輸出電流檢測部
[0035]20、20A控制部
[0036]21、21A指令生成部
[0037]22阻尼控制部
[0038]23開關(guān)驅(qū)動部
[0039]24估計(jì)部
[0040]25電壓誤差運(yùn)算部
[0041]26輸出電壓控制部
[0042] 33、56、66放大器（乘法部的一例）
[0043]31、54、64、73高通濾波器（諧振電壓提取部的一例）
[0044]32、55、65、74低通濾波器（諧振電壓提取部的一例）
[0045] 76、78、79諧振成分去除部
【具體實(shí)施方式】
[0046] 以下，根據(jù)附圖，對本申請公開的電力轉(zhuǎn)換裝置、電力轉(zhuǎn)換裝置的控制裝置和電力 轉(zhuǎn)換裝置的控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，作為電力轉(zhuǎn)換裝置的一例，以矩陣轉(zhuǎn) 換器為例進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明不受限于該實(shí)施方式。
[0047][1?第1實(shí)施方式]
[0048][1. 1?電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例]
[0049] 圖1是示出第1實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，第1實(shí)施 方式的電力轉(zhuǎn)換裝置1是設(shè)置在三相交流電源2 (以下簡單記作交流電源2)與三相交流負(fù) 載3(以下簡單記作負(fù)載3)之間的矩陣轉(zhuǎn)換器。
[0050] 交流電源2例如為電力系統(tǒng)。負(fù)載3例如為交流電動機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。以下，將 交流電源2的R相、S相和T相記作輸入相，將負(fù)載3的U相、V相和W相記作輸出相。
[0051] 電力轉(zhuǎn)換裝置1具有輸入端子Tr、Ts、Tt、輸出端子Tu、Tv、Tw、電力轉(zhuǎn)換部10、濾 波器11、輸入電壓檢測部12、輸出電流檢測部13和控制部20。
[0052]電力轉(zhuǎn)換部 10 具有多個雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以 下有時(shí)統(tǒng)稱為雙向開關(guān)Sw)，這些開關(guān)連接交流電源2的各相和負(fù)載3的各相。
[0053] 雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的U相。 雙向開關(guān)Srv、SSV、Stv分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的V相。雙向開關(guān) Srw、Ssw、Stw分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的W相。
[0054] 圖2是示出雙向開關(guān)Sw的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖2所示，雙向開關(guān)Sw具有開關(guān)元件 Q1和二極管D1的串聯(lián)連接電路以及開關(guān)元件Q2和二極管D2的串聯(lián)連接電路，這些串聯(lián)連 接電路反相并聯(lián)連接。
[0055] 此外，雙向開關(guān)Sw不限于圖2所示的結(jié)構(gòu)。例如，在圖2所示的例中，二極管D1、 D2的陰極彼此連接，但雙向開關(guān)Sw也可以構(gòu)成為使二極管D1、D2的陰極彼此不連接。
[0056]此外，開關(guān)元件Q1、Q2例如為MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）或IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor:絕緣柵雙極晶體管）等半導(dǎo)體開關(guān)元件。此外，開關(guān)元件Q1、Q2例如也可以是 包含氮化鎵（GaN)或碳化硅（SiC)的寬禁帶半導(dǎo)體。此外，在開關(guān)元件Q1、Q2例如為反向 截止型IGBT的情況下，也可以不設(shè)置二極管D1、D2。
[0057]此外，柵極信號S1 ~S9 輸入到雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、 Stw的開關(guān)元件Q1的柵極。此外，柵極信號S10~S18輸入到雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、 Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的開關(guān)元件Q2的柵極。
[0058] 返回圖1，繼續(xù)進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換裝置1的說明。濾波器11被設(shè)置在交流電源2的R 相、S相、T相與電力轉(zhuǎn)換部10之間，去除構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換部10的雙向開關(guān)Sw的開關(guān)引起的 開關(guān)噪聲。
[0059] 濾波器11為包含3個電抗器Lr、Ls、Lt和3個電容器Crs、Cst、Ctr的LC濾波器。 電抗器Lr、Ls、Lt分別連接在交流電源2的R相、S相、T相與電力轉(zhuǎn)換部10之間。
[0060] 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T相和R相 之間。此外，濾波器11不限于圖1所示的結(jié)構(gòu)，也可以是其它的結(jié)構(gòu)。
[0061] 輸入電壓檢測部12檢測從交流電源2向電力轉(zhuǎn)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(shí)電壓值Vr、Vs、Vt(以下記作輸入相電壓Vr、Vs、Vt)。此外，以 下，有時(shí)將輸入相電壓Vr、Vs、Vt記作輸入相電壓Vrst。此外，有時(shí)將從交流電源2的R相、 S相、T相分別流向電力轉(zhuǎn)換部10的電流Ir、Is、It記作輸入相電流Irst或輸入電流Iin。
[0062] 輸出電流檢測部13檢測分別流過電力轉(zhuǎn)換部10和負(fù)載3的U相、V相、W相之間 的電流的瞬時(shí)值Iu、Iv、Iw(以下記作輸出相電流Iu、Iv、Iw)。輸出電流檢測部13例如利 用作為磁電轉(zhuǎn)換元件的霍爾元件來檢測電流。
[0063] 此外，以下，有時(shí)將輸出相電流Iu、Iv、Iw記作輸出相電流Iuvw或輸出電流1〇。此 外，有時(shí)將從電力轉(zhuǎn)換部10分別向負(fù)載3的U相、V相、W相輸出的電壓Vu、Vv、Vw(以下記 作輸出相電壓Vu、Vv、Vw)記作輸出相電壓Vuvw