矩阵转换器制造技术

本发明专利技术提供了矩阵转换器。所述矩阵转换器包括：电力转换单元，其设置在AC电源和旋转机器之间；和控制器，其用于通过控制电力转换单元执行其间的电力转换控制。所述电力转换单元包括多个双向开关，所述多个双向开关中的每一个双向开关均具有至少一个第一方向开关元件和至少一个第二方向开关元件。此外，所述控制器包括第一驱动控制单元和第二驱动控制单元，第一驱动控制单元通过同时接通第一方向开关元件和第二方向开关元件二者来执行电力转换，并且第二驱动控制单元通过接通第一方向开关元件和第二方向开关元件中的一个来执行所述电力转换。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了矩阵转换器。所述矩阵转换器包括：电力转换单元，其设置在AC电源和旋转机器之间；和控制器，其用于通过控制电力转换单元执行其间的电力转换控制。所述电力转换单元包括多个双向开关，所述多个双向开关中的每一个双向开关均具有至少一个第一方向开关元件和至少一个第二方向开关元件。此外，所述控制器包括第一驱动控制单元和第二驱动控制单元，第一驱动控制单元通过同时接通第一方向开关元件和第二方向开关元件二者来执行电力转换，并且第二驱动控制单元通过接通第一方向开关元件和第二方向开关元件中的一个来执行所述电力转换。【专利说明】矩阵转换器
这里公开的实施方式涉及一种矩阵转换器。
技术介绍
在电力转换器的领域中，由于矩阵转换器的能够实现抑制谐波电流和再生电力的有效使用的性能，导致矩阵转换器最近引起了关注。通常，已知的是矩阵转换器包括用于将AC电源的相分别与旋转机器的相连接的多个双向开关，并且通过控制双向开关来执行电力转换。此外，作为矩阵转换器的另一个示例，存在串联的多级矩阵转换器，其中，通过使用多个双向开关执行电力转换的电池(power cell)串联，并且设置在旋转机器的每个相。在这种矩阵转换器中，开发了一种如果AC电源的电压变低就停止电力转换的技术。例如，存在一种当在电机用其通过双向开关控制的相电压来驱动的情况下AC电源的电压变低时停止向旋转机器提供电力的技术(例如，参看日本专利申请公开N0.2005-287200)。然而，在使用旋转机器作为负载的矩阵转换器中，优选的是的即使当AC电源的电压变低时也不必停止而继续电力转换。
技术实现思路
考虑到以上情况，公开的实施方式提供了一种即使AC电源的电压变低也能够继续电力转换操作的矩阵转换器。根据实施方式的第一方面，提供了一种矩阵转换器，所述矩阵转换器包括:多个双向开关，其被配置为设置在交流(AC)电源的相和旋转机器的相之间，所述多个双向开关中的每一个双向开关均具有允许电流从所述旋转机器流到所述AC电源的至少一个第一方向开关元件和允许电流从所述AC电源流到所述旋转机器的至少一个第二方向开关元件；和控制器，其被配置为通过控制所述多个双向开关来执行所述AC电源和所述旋转机器之间的电力转换控制，其中，所述控制器包括第一驱动控制单元和第二驱动控制单元，所述第一驱动控制单元被配置为通过同时接通所述多个双向开关中的至少一个双向开关的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件二者来执行所述电力转换控制，并且所述第二驱动控制单元被配置为通过接通所述多个双向开关中的两个或更多个双向开关中的每一个双向开关的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件中的一个来执行所述电力转换控制。根据实施方式的第二方面，提供了一种矩阵转换器，该矩阵转换器包括:电力转换单元，其被配置为包括设置在旋转机器的各相的多个电池单元，所述多个电池单元中的每一个电池单元均具有多级串联的至少两个电池,所述电池中的每一个电池均包括多个双向开关，所述多个双向开关中的每一个双向开关均具有允许电流从所述旋转机器流到AC电源的至少一个第一方向开关元件和允许电流从所述AC电源流到所述旋转机器的至少一个第二方向开关元件；和控制器，其被配置为通过控制所述电力转换单元来执行所述AC电源和所述旋转机器之间的电力转换控制，其中，所述控制器包括第一驱动控制单元和第二驱动控制单元，所述第一驱动控制单元被配置为通过同时接通所述多个双向开关中的至少一个双向开关的至少的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件二者来执行所述电力转换控制，并且所述第二驱动控制单元被配置为通过接通所述多个双向开关中的两个或更多个双向开关中的每一个双向开关的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件中的一个来执行所述电力转换控制。利用所公开的配置，可以提供一种即使AC电源的电压变低也能够继续执行电力转换操作的矩阵转换器。【专利附图】【附图说明】图1示出根据第一实施方式的矩阵转换器的配置。图2示出图1中示出的双向开关的配置。图3描述图1中示出的第二驱动控制单元的特定配置的示例。图4呈现电网无功电流命令和电网电压值之间的关系的示例。图5示出电流型反相器模型。图6示出电网的电压相位和转换器开关驱动信号之间的关系。图7呈现发电机的电压相位和反相器开关驱动信号之间的关系。图8描述图1中示出的多个双向开关的配置。图9示出根据第二实施方式的串联的多级矩阵转换器的配置。图10呈现图9中示出的电池的特定配置的示例。图11示出图9中示出的第二驱动控制单元的配置的示例。图12呈现图11中示出的电网脉冲图形产生器、GeGr开关驱动信号产生器和GrGe开关驱动信号产生器的特定配置。图13描述次级绕组的电压相位和转换器开关驱动信号之间的关系。图14呈现发电机的电压相位和反相器开关驱动信号之间的关系。图15描述示出双向开关的控制状态的第一示例。图16描述示出双向开关的控制状态的第二示例。图17描述示出双向开关的控制状态的第三示例。图18给出示出双向开关的控制状态的第四示例。图19示出根据第三实施方式的串联的多级矩阵转换器的配置示例。图20示出图19中示出的第二驱动控制单元的特定配置的示例。图21描述图20中示出的电网脉冲图形产生器、GeGr开关驱动信号产生器和GrGe开关驱动信号产生器的特定配置。【具体实施方式】下面，将参照附图详细描述这里公开的矩阵转换器的实施方式。然而，本公开不受下面示出的实施方式的限制。(第一实施方式)图1是示出根据第一实施方式的矩阵转换器的配置的示图。在本实施方式中，例如，矩阵转换器转换由作为AC发电机(ACG)的旋转机器所产生的电力以将其提供给AC电源。这里，旋转机器可以是例如AC电机，不限于ACG。此外，将使用例如电网作为AC电源来描述实施方式，但AC电源不限于此。例如，在下面的描述中，例如，将描述使用同步发电机作为旋转机器3的示例的情况。如图1所示，根据第一实施方式的矩阵转换器I设置在三相交流电的电网2和旋转机器3之间，并且执行电网2和旋转机器3之间的电力转换。旋转机器3的旋转轴设置有用于检测旋转机器3的旋转位置的位置检测器4。由位置检测器4检测的旋转机器3的旋转位置e G被输入到矩阵转换器I。矩阵转换器I具有包括LC滤波器23和切换单元22的电力转换单元10、电流检测器24、电压检测器25、停电检测器26和控制器30。此外，矩阵转换器I具有电网侧端子Tr、Ts和Tt以及发电机侧端子Tu、Tv和Tw。电网2连接到电网侧端子Tr、Ts和Tt，并且旋转机器3连接到发电机侧端子Tu、Tv和Tw。切换单元22包括用于将电网2的R相、S相和T相中的每一个连接到旋转机器3的U相、V相和W相中的每一个的双向开关Swl至Sw9。双向开关Swl至Sw3将电网2的R相、S相和T相中的每一个连接到旋转机器3的U相。双向开关Sw4至Sw6将电网2的R相、S相和T相中的每一个连接到旋转机器3的V相。双向开关Sw7至Sw9将电网2的R相、S相和T相中的每一个连接到旋转机器3的W相。双向开关Swl至Sw9中的每一个具有例如如图2所示的配置。如图2所示，按反向并联的方式将包括单向开关元件13和二极管15的串联部分与包括单向开关元件14和二极管16的串联部分进行连接来配置双向开关S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵转换器，该矩阵转换器包括：多个双向开关，其被配置为设置在交流AC电源的相和旋转机器的相之间，所述多个双向开关中的每一个双向开关均具有允许电流从所述旋转机器流到所述AC电源的至少一个第一方向开关元件和允许电流从所述AC电源流到所述旋转机器的至少一个第二方向开关元件；和控制器，其被配置为通过控制所述多个双向开关来执行所述AC电源和所述旋转机器之间的电力转换控制，其中，所述控制器包括第一驱动控制单元和第二驱动控制单元，所述第一驱动控制单元被配置为通过同时接通所述多个双向开关中的至少一个双向开关中的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件二者来执行所述电力转换控制，并且所述第二驱动控制单元被配置为通过接通所述多个双向开关中的两个或更多个双向开关中的每一个双向开关中的所述第一方向开关元件和所述第二方向开关元件中的一个来执行所述电力转换控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：武田弘太郎，渡边英司，田中贵志，猪又健太朗，原英则，中拓也，吉永亘，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP