电力变换装置以及其控制方法制造方法及图纸

一种电力变换装置，具备：具有3个电位的与直流电源连接的中性点箝位型的电力变换装置单元、和控制上述电力变换装置单元的开关元件的导通截止的控制机构，上述控制机构通过单脉冲控制来驱动上述电力变换装置单元，控制相对于系统电压的基准相位的、上述电力变换装置单元的输出电压的相位差，从而控制上述电力变换装置单元的输出电流的有效电流成分，并且基于用于消除上述电力变换装置单元的输出电压的规定的奇数次高次谐波成分的相位角、以及上述基准相位与上述相位差之和，控制上述开关元件的导通截止。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及电力变换(powerconversion)装置及其控制方法。
技术介绍
输出大电力的电力变换装置对高电压进行变换。因此，需要使用耐压高的开关元件或将耐压不高的开关元件(switchingelements)串联连接而提高耐压。进而，需要使用转换器(transformer)将电力变换装置多级化而提高输出电压。开关元件的耐压高的情况下，该开关元件的开关损失大。因此，有时进行如下控制，即：输出频率的每1周期将开关元件仅开关一次(单脉冲(onepulse))，使相位偏离，从而将特定的高次谐波消除。这种将特定高次谐波消除的单脉冲控制具有如下优点，即：能够降低因开关开关元件而造成的损失并且能够降低高次谐波。作为这样的技术有日本公开专利公报特开2014－100025号公报(以下称为专利文献1)。专利技术的概要专利技术要解决的课题在NPC(Neutral-Point-Clamped)(中性点箝位型)电力变换装置中采用PWM(PulseWidthModulation)控制时，输出电压更接近正弦波，能够大幅降低高次谐波成分(harmonicscomponent)。但是，以大电力使用该电力变换装置的情况下，因开关开关元件而造成的损失变得更大。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是提供一种能够降低开关损失并且能够消除特定高次谐波成分的电力变换装置以及其控制方法。技术方案中的电力变换装置具备：具有3个电位的与直流电源连接的中性点箝位型的电力变换装置单元、和控制上述电力变换装置单元的开关元件的导通截止的控制机构，通过单脉冲控制来驱动上述电力变换装置单元，控制相对于系统电压的基准相位的、上述电力变换装置单元的输出电压的相位差，从而控制上述电力变换装置单元的输出电流的有效电流成分，并且基于用于消除上述电力变换装置单元的输出电压的规定的奇数次高次谐波成分的相位角、以及上述基准相位与上述相位差之和，控制上述开关元件的导通截止。根据本专利技术，能够降低电力变换装置的开关损失，并且能够消除输出电压的特定高次谐波成分。附图说明图1是表示实施方式中的电力变换装置的电路构成的一例的图。图2是表示实施方式中的电力变换装置单元CNVU的电路构成的一例的图。图3是表示实施方式中的电力变换装置单元CNVU的输出电压和开关元件的状态的关系的一例的图。图4是表示实施方式中的电力变换装置单元CNVU和相位的关系的一例的图。图5是表示实施方式中的电力变换装置单元的控制装置的功能构成例的框图。图6是表示使用实施方式中的电力变换装置来抑制中性点电位变动的开关方法的一例的流程图。图7是表示实施方式中的电力变换装置单元CNVU的开关元件状态和输出电压的时序图的一例的图。具体实施方式以下，使用附图说明实施方式。图1是表示实施方式中的电力变换装置的电路构成的一例的图。该电力变换装置将直流电压变换为任意的频率以及电压而驱动三相(UVW相)交流负载10。U相的电力变换装置单元CNVU输入直流电压VDC。该电力变换装置单元CNVU的输出端子与转换器TR的U相1次侧绕组连接。V相、W相的电力变换装置单元CNVV、CNVW也还输入与U相共通的直流电压VDC，这些电力变换装置单元的输出端子1对1地与转换器TR的V相、W相1次侧绕组连接。图1所示的电力变换装置单元的控制装置20基于电压指令值以及各部的电压值、电流值以及相位，将门指令(gateinstruction)输出到构成各相的电力变换装置单元的开关元件，从而控制各相的电力变换装置单元。接着，以U相为例说明各相的电力变换装置单元的详细构成。图2是表示实施方式中的电力变换装置单元CNVU的电路构成的一例的图。如图1所示，在电力变换装置单元的直流侧，高电位侧的电容器CP和低电位侧的电容器CN被串联连接。此外，电力变换装置单元CNVU具有：图2所示的8个自熄灭(日语：自己消弧)型开关元件SU1、SU2、SU3、SU4、SU5、SU6、SU7、SU8、与所有开关元件1对1地反向并联连接的8个回流二极管DU1、DU2、DU3、DU4、DU5、DU6、DU7、DU8、和与电容器CP、CN的相互连接点(中性点N)连接的4个箝位二极管DU9、DU10、DU11、DU12。该电力变换装置单元CNVU是将开关元件SU1、SU2、SU3、SU4从高电位侧朝向低电位侧串联连接、并且将SU5、SU6、SU7、SU8从高电位侧朝向低电位侧串联连接而构成2个引脚(leg)、并将箝位二极管的相互连接点与中性点N连接的NPC(中性点箝位型)全桥(fullbridge)电力变换装置。另外，开关元件SU2、SU3的连接点电压VUA和开关元件SU6、SU7的连接点电压VUB的电位差VUA－VUB被向转换器TR输出。以下，以U相为例说明NPC引脚的构成。对于U相的NPC引脚来说，4个自熄灭型开关元件SU1、SU2、SU3、SU4从高电位侧朝向低电位侧串联连接，回流二极管DU1、DU2、DU3、DU4与这些开关元件1对1地反向并联连接。进而，在开关元件SU1的发射极与中性点N之间连接着箝位二极管DU9，在中性点N与开关元件DU3的发射极之间连接着箝位二极管DU10。箝位二极管DU9的阳极与中性点N连接，箝位二极管DU9的阴极与开关元件SU1的发射极连接。箝位二极管DU10的阳极与开关元件SU3的发射极连接，箝位二极管DU10的阴极与中性点N连接。开关元件SU2的发射极以及开关元件SU3的集电极与转换器TR的U相1次侧绕组端子连接。开关元件SU6的发射极以及开关元件SU7的集电极与转换器TR的U相1次侧绕组端子连接。由此，由自熄灭形开关元件SU1、SU2、SU3、SU4、回流二极管DU1、DU2、DU3、DU4、箝位二极管DU9、DU10构成U相的NPC引脚。V相，W相的NPC引脚构成与U相的NPC引脚相同。V相、W相的各电力变换装置单元CNVV、CNVW的构成与U相的电力变换装置单元相同。详细说明如上述那样构成的实施方式的作用。这里，以U相的电力变换装置单元CNVU为例来说明电力变换装置单元单体的电压输出方法。电力变换装置单元CNVU如上述那样是全桥构成。若通过控制装置20对构成该电力变换装置单元CNVU的开关元件SU1、SU2、SU3、SU4、SU5、SU6、SU7、SU8进行导通/截止(ON/OFF)控制从而使直流电压为VD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，其特征在于，具备：中性点箝位型的电力变换装置单元，具有3个电位，与直流电源连接；以及控制机构，对上述电力变换装置单元的开关元件的导通截止进行控制，上述控制机构通过单脉冲控制来驱动上述电力变换装置单元，控制相对于系统电压的基准相位的、上述电力变换装置单元的输出电压的相位差，从而控制上述电力变换装置单元的输出电流的有效电流成分，并且基于用于消除上述电力变换装置单元的输出电压的规定的奇数次高次谐波成分的相位角、以及上述基准相位与上述相位差之和，控制上述开关元件的导通截止。

【技术特征摘要】
2014.12.24 JP 2014-2604411.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
中性点箝位型的电力变换装置单元，具有3个电位，与直流电源连接；
以及
控制机构，对上述电力变换装置单元的开关元件的导通截止进行控制，
上述控制机构通过单脉冲控制来驱动上述电力变换装置单元，控制相
对于系统电压的基准相位的、上述电力变换装置单元的输出电压的相位差，
从而控制上述电力变换装置单元的输出电流的有效电流成分，并且基于用
于消除上述电力变换装置单元的输出电压的规定的奇数次高次谐波成分的
相位角、以及上述基准相位与上述相位差之和，控制上述开关元件的导通
截止。
2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
用于消除上述规定的奇数次高次谐波成分的相位角，是用于消除5次
高次谐波成分的第一相位角以及用于消除7次高次谐波成分的第二相位角，
上述第一相位角是0.09rad，上述第二相位角是0.54r...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川隆太，河野真也，藤田崇，石月照之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP