功率转换装置和三相AC电源装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的功率转换装置具有：转换装置，用于经由电抗器将AC功率供应到相对于三相AC系统的中性点的每个相；以及控制单元，其用于控制转换装置。转换装置每个都包括：升压电路，其用于将DC功率的DC输入电压升压；以及单相逆变器电路。控制单元致使转换装置执行操作，使得：当通过将三次谐波叠加在基波上形成的作为要输出的AC波形的目标电压的绝对值升高到输入的DC电压之上时，升压电路执行升压操作以生成具有目标电压的绝对值的电压并且单相逆变器电路只执行必要的极性反转，并且当目标电压的绝对值下降到输入的DC电压之下时，升压电路停止其升压操作并且单相逆变器电路进行操作以生成目标电压。

Power conversion device and three-phase AC power supply device

According to the invention of the power conversion device has a conversion device for AC power supply through the reactor with respect to each neutral point of three-phase AC system phase; and a control unit for controlling the switching device. Each of the switching devices includes a boost circuit for boosting the DC input voltage of the DC power and a single-phase inverter circuit. The control unit causes the conversion device operation, so that when the three harmonic superposition formed on the fundamental wave as the target voltage to the output of the AC waveform of the absolute value of the increase to DC input voltage boost circuit, performing a boosting operation to generate voltage circuit and single-phase inverter has the absolute value of the target voltage only executed the polarity reversal and when necessary, the absolute value of the target voltage drops below DC input voltage, boost circuit to stop its operation and boost single-phase inverter circuit operates to generate the target voltage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从DC功率生成AC功率并且与三相AC系统执行系统互连的三相AC电源装置，并且涉及用于三相AC电源装置的功率转换装置。
技术介绍
例如，由光伏板生成的作为DC电流的功率可经由作为功率转换装置的功率调节器与商用AC系统进行系统互连。可不仅针对单相AC系统，而且针对三相AC系统执行系统互连(例如，参见专利文献1(图2))。图23是在执行从DC电源到三相AC系统的系统互连的情况下使用的功率转换装置的电路图示例。在图23中，功率转换装置200基于从作为DC电源的光伏板201接收的DC功率来生成AC功率，并且将功率供应到三相AC系统220。功率转换装置200包括电容器202、升压电路203、用于平滑DC母线204的电压的平滑电路205、三相逆变器电路207、和三对AC电抗器208至210和电容器211至213。平滑电路205是通过出于得到耐压性质的目的将两个电容器206串联连接并且出于得到电容的目的将六组这样的两个电容器206并联连接来形成的。例如，平滑电路的整体电容是几毫法拉。在这个示例中，光伏板201、电容器202和升压电路203被设置用于三个系统，这些系统与DC母线204并联连接。例如，如果来自一个光伏板201的输入电压是DC200V并且其电流是30A，则可生成各系统的6kW功率和总共18kW的功率。三相AC系统220的线间电压是400V。对于光伏板201的输出，升压电路203执行最大功率点跟踪(MPPT)控制，以得到最佳操作点。升压电路203的输出被具有大电容的平滑电路205平滑，变成DC母线204的电压。该电压经受三相逆变器电路207进行的切换，由此生成包括高频分量的三相AC电压。高频分量被AC电抗器208至210和电容器211至213去除，由此得到允许系统与三相AC系统220互连的波形。这里，需要DC母线204的电压等于或高于AC400V(有效值)的波峰值即，大约566V，但考虑到一定余量，被设置成600V。在DC母线204的电压是600V的情况下，当三相逆变器电路207中的开关元件截止时，由于开关元件的浮动电感和电容带来的谐振，导致大大超过600V的电压被施加到开关元件。因此，为了可靠地防止开关元件被击穿，例如，需要是DC母线的电压的两倍高的1200V的耐压性质。另外，对于平滑电路205而言，也需要1200V的耐压性质，并且在图23中的配置中，对于各电容器而言，需要600V的耐压性质。引用列表[专利文献]专利文献1：日本特许专利公开No.2012-137830
技术实现思路
[技术问题]在如上所述的传统功率转换装置中，需要转换效率的进一步提高。为了提高转换效率，有效的是减少开关损失。通常，DC母线的电压越高，开关损失等越大。因此，如何减小DC母线的电压成为问题。另外，期望通过除了减小电压外的手段来减少开关损失和其他功率损失。鉴于以上问题，本专利技术的主要目的是减少由于用于与三相AC系统的系统互连的功率转换装置中的转换而导致的功率损失。[问题的解决方案]本专利技术提供了一种将DC功率转换成要供应到三相AC系统的AC功率的功率转换装置，所述DC功率是从彼此独立而没有共用正端子或负端子的第一DC电源、第二DC电源和第三DC电源输入的，所述功率转换装置包括：第一相转换装置，其被配置为基于从所述第一DC电源输入的所述DC功率，经由第一电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第一相；第二相转换装置，其被配置为基于从所述第二DC电源输入的所述DC功率，经由第二电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第二相；第三相转换装置，其被配置为基于从所述第三DC电源输入的所述DC功率，经由第三电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第三相；以及控制单元，其被配置为控制所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置。所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置均包括用于将所述DC功率的DC输入电压值升压的升压电路和单相逆变器电路。对于所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置中的每个，当通过将三次谐波叠加在基波上而得到的作为要输出的AC波形的电压目标值的绝对值超过输入的DC电压时，所述控制单元致使所述升压电路执行升压操作以生成所述电压目标值的绝对值并且致使所述单相逆变器电路只执行必要的极性反转，并且当所述电压目标值的绝对值小于所述输入的DC电压时，所述控制单元停止所述升压电路的升压操作并且致使所述单相逆变器电路进行操作以生成电压目标值。另外，本专利技术提供了一种连接到三相AC系统的三相AC电源装置，所述三相AC电源装置包括：第一DC电源、第二DC电源和第三DC电源，其彼此独立而不共用正端子或负端子；第一相转换装置，其被配置为基于从所述第一DC电源输入的DC功率，经由第一电抗器将AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第一相；第二相转换装置，其被配置为基于从所述第二DC电源输入的DC功率，经由第二电抗器将AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第二相；第三相转换装置，其被配置为基于从所述第三DC电源输入的DC功率，经由第三电抗器将AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第三相；以及控制单元，其被配置为控制所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置。所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置均包括用于将所述DC功率的DC输入电压值升压的升压电路和单相逆变器电路。对于所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置中的每个，当通过将三次谐波叠加在基波上而得到的作为要输出的AC波形的电压目标值的绝对值超过输入的DC电压时，所述控制单元致使所述升压电路执行升压操作以生成所述电压目标值的绝对值并且致使所述单相逆变器电路只执行必要的极性反转，并且当所述电压目标值的绝对值小于所述输入的DC电压时，所述控制单元停止所述升压电路的升压操作并且致使所述单相逆变器电路进行操作以生成所述电压目标值。[本专利技术的有利效果]本专利技术的功率转换装置和三相AC电源装置使得能够减少由于转换导致的功率损失。附图说明图1是示出连接到三相AC系统的三相AC电源装置的电路图。图2是更详细示出图1中的一个转换装置的内部电路的示图。图3是控制单元的框图。图4是示出DC输入电压检测值和升压电路电流检测值的时间变化的模拟结果示例的曲线图。图5是示出求平均处理单元对DC输入电压检测值进行求平均的方式的示图。图6是用于说明控制处理单元进行的控制处理的控制框图。图7是示出升压电路和单相逆变器电路的控制处理的流程图。图8是以下的曲线图：(a)示出在控制处理单元进行的反馈控制中计算的升压电路电流命令值和按照升压电路电流命令值执行控制时得到的升压电路电流检测值的模拟结果示例，和(b)示出在控制处理单元进行的反馈控制中计算的升压电路电流目标值和按照升压电路电压目标值执行控制时得到的升压电路电压检测值的模拟结果示例。图9是示出逆变器输出电压命令值的示例的示图。图10是以下的曲线图：(a)示出升压电路载波和升压电路参考波之间的比较，和(b)示出通过升压电路控制单元生成的用于驱动开关元件Qb的驱动波形。图11是以下的曲线图：(a)示出逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，所述功率转换装置将DC功率转换成要供应到三相AC系统的AC功率，所述DC功率是从彼此独立而没有共用正端子或负端子的第一DC电源、第二DC电源和第三DC电源输入的，所述功率转换装置包括：第一相转换装置，所述第一相转换装置被配置为基于从所述第一DC电源输入的所述DC功率，经由第一电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第一相；第二相转换装置，所述第二相转换装置被配置为基于从所述第二DC电源输入的所述DC功率，经由第二电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第二相；第三相转换装置，所述第三相转换装置被配置为基于从所述第三DC电源输入的所述DC功率，经由第三电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第三相；以及控制单元，所述控制单元被配置为控制所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置，其中，所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置每个都包括单相逆变器电路和用于将所述DC功率的DC输入电压值升压的升压电路，以及对于所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置中的每个，当通过将三次谐波叠加在基波上而得到的作为要输出的AC波形的电压目标值的绝对值超过输入的DC电压时，所述控制单元致使所述升压电路执行升压操作以生成所述电压目标值的绝对值并且致使所述单相逆变器电路只执行必要的极性反转，并且当所述电压目标值的绝对值小于所述输入的DC电压时，所述控制单元停止所述升压电路的升压操作并且致使所述单相逆变器电路进行操作以生成所述电压目标值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.08 JP 2014-1407501.一种功率转换装置，所述功率转换装置将DC功率转换成要供应到三相AC系统的AC功率，所述DC功率是从彼此独立而没有共用正端子或负端子的第一DC电源、第二DC电源和第三DC电源输入的，所述功率转换装置包括：第一相转换装置，所述第一相转换装置被配置为基于从所述第一DC电源输入的所述DC功率，经由第一电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第一相；第二相转换装置，所述第二相转换装置被配置为基于从所述第二DC电源输入的所述DC功率，经由第二电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第二相；第三相转换装置，所述第三相转换装置被配置为基于从所述第三DC电源输入的所述DC功率，经由第三电抗器将所述AC功率供应到相对于所述三相AC系统的中性点的第三相；以及控制单元，所述控制单元被配置为控制所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置，其中，所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置每个都包括单相逆变器电路和用于将所述DC功率的DC输入电压值升压的升压电路，以及对于所述第一相转换装置、所述第二相转换装置和所述第三相转换装置中的每个，当通过将三次谐波叠加在基波上而得到的作为要输出的AC波形的电压目标值的绝对值超过输入的DC电压时，所述控制单元致使所述升压电路执行升压操作以生成所述电压目标值的绝对值并且致使所述单相逆变器电路只执行必要的极性反转，并且当所述电压目标值的绝对值小于所述输入的DC电压时，所述控制单元停止所述升压电路的升压操作并且致使所述单相逆变器电路进行操作以生成所述电压目标值。2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述控制单元基于所述DC功率的输入功率值和所述三相AC系统的每个相的电压值来计算输出电流目标值，并且基于所述输出电流目标值来计算所述单相逆变器电路的电流目标值和电压目标值，以控制所述单相逆变器电路，以及基于所述DC输入电压值以及所述单相逆变器电路的所述电流目标值和所述电压目标值来计算所述升压电路的电流目标值，以控制所述升压电路，并且由此控制所述AC功率的输出。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥村俊明，绫井直树，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP