功率转换设备以及三相AC电源设备制造技术

一种功率转换设备，包括：用于每个相的转换设备(100)，所述转换设备将从DC电源(5)输入的DC电压转换成要输出到相对于三相AC的中性点的每个相的AC波形电压；以及控制单元(3)，用于控制每个转换设备(100)。每个转换设备(100)具有包括隔离变压器(12)的DC/DC转换器(10)以及电容器(14)，并且包括：第一转换单元(1)和第二转换单元(2)。所述第一转换单元(1)通过控制所述DC/DC转换器(10)的所述控制单元(3)，将所输入的DC电压转换成包含脉动波形的电压，所述脉动波形对应于通过在作为要输出的AC波形的基波上叠加三次谐波所获得的电压的绝对值。所述第二转换单元(2)被设置在所述第一转换单元(1)之后的级并且具有全桥逆变器(21)，并且通过控制所述全桥逆变器(21)的所述控制单元(3)，在每一个周期反转包含所述脉动波形的电压的极性，由此将包含所述脉动波形的电压转换成AC波形电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从DC功率生成三相AC功率的三相AC电源设备，并且涉及一种用于其的功率转换设备。
技术介绍
通过DC/DC转换器升高从DC电源输入的DC电压、通过逆变器将所得的电压转换成AC电压，并且输出AC电压的功率转换设备常被使用于独立电源、UPS(不间断电源)等。在这样的功率转换设备中，DC/DC转换器不断地执行开关操作，并且逆变器也不断地执行开关操作。此外，通过使用三相逆变器，能够将DC电源的电压转换成三相AC电压(例如，参见专利文献1(图7))。图25是在从DC电源向三相AC负载供电的情形下所使用的功率转换设备的电路图的示例。在图25中，功率转换设备200在从DC电源201所接收的DC功率的基础上生成AC功率，并且向三相AC负载220供电。功率转换设备220包括：电容器202；例如，三个升压电路203；平滑电路205，用于平滑DC总线204的电压；三相逆变器电路207；以及三对AC电抗器208至210与电容器211至213。通过将两个电容器206串联连接以便获得耐压性能并且将六组这样的两个电容器206并联连接以便获得电容，形成平滑电路205。例如，平滑电路的电容作为整体为若干mF。升压电路203升高已由隔离变压器203t通过开关而具有高频的电压，并且然后整流升高的电压。三个升压电路203被并联连接至共同的DC总线204。三个升压电路203的输出通过具有大电容的平滑电路205来平滑，以变成DC总线204的电压。该电压经由三相逆变器电路207来进行开关，由此生成包括高频分量的三相AC电压。通过AC电抗器208至210以及电容器211至213来消除高频分量，由此获得能够提供给三相AC负载220的三相AC电压(功率)。三相AC负载220的线间电压是400V。在此，DC总线204的电压需要等于或者高于AC400V的波峰值，其为400×(21/2)，即约566V，但考虑到一些余量而被设定于600V。在DC总线204的电压是600V的情形下，当三相逆变器电路207中的开关元件被关闭时，由于浮动电感的谐振以及开关元件的电容，远超过600V的电压被应用于开关元件。因此，为了可靠地防止开关元件的绝缘击穿，例如，需要1200V的耐压性能，这是DC总线的电压的两倍高。此外，平滑电路205也需要1200V的耐压性能，并且在图25的配置中，每个电容器都需要600V的耐压性能。引用列表[专利文献]专利文献1：日本专利号5260092
技术实现思路
[技术问题]在如上所述的常规功率转换设备中，需要在转换效率方面作出进一步改善。为了提高转换效率，减少开关损耗是有效的。一般而言，DC总线的电压越高，则开关损耗等越大。因此，问题在于，如何减小DC总线的电压。此外，还期望通过减小电压以外的方式来减少开关损耗以及其他功率损耗。鉴于上述问题，本专利技术的目的在于，减少由于在用于将从DC电源输入的DC电压转换成三相AC电压的三相AC电源设备中以及为此所使用的功率转换设备中的转换所致的功率损耗。[问题的解决方案]本专利技术提供一种功率转换设备，用于将从DC电源输入的DC电压转换成三相AC电压，该功率转换设备包括：第一相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于三相AC的中性点的第一相的具有AC波形的电压；第二相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第二相的具有AC波形的电压；第三相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第三相的具有AC波形的电压；以及控制单元，其被配置成控制所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备，其中，所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备中的每一个包括：第一转换单元，其具有包括隔离变压器的DC/DC转换器以及平滑电容器，所述第一转换单元被配置成，通过控制所述DC/DC转换器的所述控制单元，将所输入的DC电压转换成包含脉动电流波形的电压，所述电压对应于通过在作为待输出的AC波形的基波上叠加三次谐波所获得的电压的绝对值；以及第二转换单元，其被设置在所述第一转换单元之后的级并且具有全桥逆变器，所述第二转换单元被配置成，通过控制所述全桥逆变器的所述控制单元，在每一个周期反转包含所述脉动电流波形的电压的极性，由此将所述电压转换成具有所述AC波形的电压。此外，本专利技术提供一种三相AC电源设备，包括：DC电源；第一相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于三相AC的中性点的第一相的具有AC波形的电压；第二相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第二相的具有AC波形的电压；第三相转换设备，其被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第三相的具有AC波形的电压；以及控制单元，其被配置成控制所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备，其中，所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备中的每一个包括：第一转换单元，其具有包括隔离变压器的DC/DC转换器以及平滑电容器，所述第一转换单元被配置成，通过控制所述DC/DC转换器的所述控制单元，将所输入的DC电压转换成包含脉动电流波形的电压，所述电压对应于通过在作为待输出的AC波形的基波上叠加三次谐波所获得的电压的绝对值；以及第二转换单元，其被设置在所述第一转换单元之后的级并且具有全桥逆变器，所述第二转换单元被配置成，通过控制所述全桥逆变器的所述控制单元，在每一个周期反转包含所述脉动电流波形的电压的极性，由此将所述电压转换成具有所述AC波形的电压。[专利技术的有益效果]本专利技术的功率转换设备以及三相AC电源设备能够减少因转换所致的功率损耗。附图说明图1是示出根据第一实施例的三相AC电源设备的电路图。图2是详细示出用于图1中的一个相的转换设备的内部电路的示图。图3是示出用于全桥电路的栅极驱动脉冲的示图。图4是示出生成栅极驱动脉冲的方式的示例的示图。图5是示出生成用于第一转换单元中的输出波形的命令值的方式的曲线图。图6示出用于第一转换单元的输出波形的命令值(理想值)的四个周期，以及实际输出的输出波形的四个周期。图7示出用于构成第二转换单元的全桥逆变器的开关元件的栅极驱动脉冲。图8是示出输出的AC电压VAC的曲线图，其中，(a)示出目标电压(理想值)，并且(b)示出由电压传感器实际检测到的AC电压VAC。图9是波形图，其中，(a)示出从功率转换设备输出的U、V、W的相电压，并且(b)示出应用于三相AC负载的U-V、V-W、W-U的线间电压。图10是示出用于全桥电路的栅极驱动脉冲的示图。图11是示出生成用于第一转换单元中的输出波形的命令值的方式的另一示例的曲线图，其中，横轴指示时间并且纵轴指示电压。图12是曲线图，其中，(a)示出用于第一转换单元的输出波形的命令值(理想值)的四个周期，并且(b)示出实际输出的输出波形的四个周期。图13是示出输出的AC电压VAC的曲线图，其中，(a)示出目标电压(理想值)，并且(b)示出由电压传感器实际检测到的AC电压VAC。图14是波形图，其中，(a)示出从功率转换设备输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换设备，用于将从DC电源输入的DC电压转换成三相AC电压，所述功率转换设备包括：第一相转换设备，所述第一相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于三相AC的中性点的第一相的具有AC波形的电压；第二相转换设备，所述第二相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第二相的AC波形；第三相转换设备，所述第三相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第三相的具有AC波形的电压；以及控制单元，所述控制单元被配置成控制所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备，其中，所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备中的每一个包括：第一转换单元，所述第一转换单元具有包括隔离变压器的DC/DC转换器以及平滑电容器，所述第一转换单元被配置成，通过控制所述DC/DC转换器的所述控制单元，将输入的所述DC电压转换成包含脉动电流波形的电压，所述包含脉动电流波形的电压对应于通过在作为要输出的所述AC波形的基波上叠加三次谐波获得的电压的绝对值；以及第二转换单元，所述第二转换单元被设置在所述第一转换单元之后的级并且具有全桥逆变器，所述第二转换单元被配置成，通过控制所述全桥逆变器的所述控制单元，在每一个周期，反转包含所述脉动电流波形的电压的极性，由此将所述电压转换成具有所述AC波形的电压。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.29 JP 2014-1113491.一种功率转换设备，用于将从DC电源输入的DC电压转换成三相AC电压，所述功率转换设备包括：第一相转换设备，所述第一相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于三相AC的中性点的第一相的具有AC波形的电压；第二相转换设备，所述第二相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第二相的AC波形；第三相转换设备，所述第三相转换设备被配置成将从所述DC电源输入的DC电压转换成要输出到相对于所述中性点的第三相的具有AC波形的电压；以及控制单元，所述控制单元被配置成控制所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备，其中，所述第一相转换设备、所述第二相转换设备以及所述第三相转换设备中的每一个包括：第一转换单元，所述第一转换单元具有包括隔离变压器的DC/DC转换器以及平滑电容器，所述第一转换单元被配置成，通过控制所述DC/DC转换器的所述控制单元，将输入的所述DC电压转换成包含脉动电流波形的电压，所述包含脉动电流波形的电压对应于通过在作为要输出的所述AC波形的基波上叠加三次谐波获得的电压的绝对值；以及第二转换单元，所述第二转换单元被设置在所述第一转换单元之后的级并且具有全桥逆变器，所述第二转换单元被配置成，通过控制所述全桥逆变器的所述控制单元，在每一个周期，反转包含所述脉动电流波形的电压的极性，由此将所述电压转换成具有所述AC波形的电压。2.根据权利要求1所述的功率转换设备，其中，所述第一转换单元连续地将所述DC电压转换成具有所述脉动电流波形的电压。3.根据权利要求1所述的功率转换设备，其中，在从所述第一转换单元输出的电压等于或者低于所述脉动电流波形的波峰值的预...

【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