直接型电力转换器用控制装置制造方法及图纸

在直接型电力转换器所具有的功率缓冲电路中，即使缓冲电容器的静电电容发生变化，也抑制其两端电压的变动。控制装置(10)具有充电控制部(103)。充电控制部(103)具有振幅确定部(103a)、充电指令生成部(103b)以及充电动作控制部(103c)。振幅确定部(103a)对针对缓冲电容器的两端电压(Vc)的平均值的指令值即平均电压指令值(Vc*)与两端电压(Vc)的偏差(ΔVc)至少进行比例积分控制，来确定输入到变流器的输入电流的振幅(Im)。充电指令生成部(103b)将根据放电占空比(dc)、整流占空比(drec)、功率的分配率而确定的函数(F(θ))乘以振幅(Im)，来确定充电指令(iL*)。充电动作控制部(103c)根据充电指令(iL*)控制对缓冲电容器进行充电的动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直接型电力转换器用控制装置
该专利技术涉及对具有经由直流链路而相互连接的变流器、逆变器、功率缓冲电路的直接型电力转换器进行控制的技术。
技术介绍
为了根据从单相交流电源输入的单相交流电压得到直流电压，一般使用全波整流电路作为变流器。但是，在全波整流电路的输出中存在具有该单相交流电压的频率的2倍的频率的功率脉动。因而，为了降低该功率脉动，在全波整流电路的输出侧与负载之间需要缓冲功率的功率缓冲电路。在后述的非专利文献1～3、专利文献1～4中，公开了使电容器经由开关元件与直流链路连接的技术。提出了如下技术：该电容器(以下也称为“缓冲电容器”)作为电压源而发挥功能，通过与电源电压一起驱动负载，来降低对缓冲电容器要求的静电电容(静電容量)并进行功率脉动的补偿。特别地，在非专利文献1～2、专利文献1～4中，也提出了如下技术：使用电抗器和开关实现升压斩波器的功能，使在缓冲电容器的两端产生的电压(以下称为“两端电压”)升压。在非专利文献2中示出了如下情况，为了实现上述升压斩波器的功能而导致流过电抗器的电抗器电流不连续(不连续模式)。电抗器电流的指令值(以下也称为“电抗器电流指令”)取决于输入至全波整流电路的输入电流。在非专利文献2中也示出了如下技术：得到两端电压的最大值与最小值来估计输入电流。此外，在专利文献2中公开了将两端电压的平均值控制为恒定的技术。在专利文献3中示出了电抗器电流不仅在不连续模式下流通，还在临界模式下流通的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-193678号公报专利文献2：日本特开2014-107935号公报专利文献3：日本特许第5454732号公报专利文献4：日本特开2014-96976号公报非专利文献非专利文献1：大沼、伊東、「充電回路付加アクティブバッファ付単相三相電力変換器の回路構成制御法」、平成22年電気学会全国大会、4-057(2010)(大沼、伊东、《增加了充电电路的具有活动缓冲区的单相三相电力转换器的电路结构控制方法》、2010年电气学会全国大会、4-057(2010))非专利文献2：大沼、伊東、「充電回路付加アクティブバッファ付単相三相電力変換器の実機検証」、平成22年電気学会産業応用部門大会、1-124(2010)(大沼、伊东、《增加了充电电路的具有活动缓冲区的单相三相电力转换器的实际验证》、2010年电气学会产业应用部门大会、1-124(2010))非专利文献3：大沼、伊東「新単相-三相電力変換器コンデンサ容量の低減法の基础検証」、電気学会半導体電力変換研資料、SPC-08-16(2008)(大沼、伊东《基于新的单相-三相电力转换器的电容器电容的降低方法及其验证、电气学会半导体电力转换研究资料、SPC-08-16(2008))
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，从小型化的观点考虑，缓冲电容器不期望应用薄膜电容器。因而，在作为缓冲电容器而采用的电容器的种类中，列举了陶瓷电容器、电解电容器作为选择项。在电解电容器中，静电电容的容许范围为±20％～±30％，变动大。而且，存在由于劣化而静电电容降低的倾向。当缓冲电容器的电压随着静电电容的变化而变动时，在输入电流的估计中，误差增大。这招致了两端电压的变动，当该变动显著时，认为直接型电力转换器陷入无法运转的状态。因此，本专利技术的目的在于提供即使缓冲电容器的静电电容发生变化，也使其两端电压的变动不显著的技术。用于解决课题的手段该专利技术的直接型电力转换器用控制装置是用于控制直接型电力转换器的控制装置(10)。所述直接型电力转换器具有：直流链路(7)，其包含第1电源线(LH)和第2电源线；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，使所述第1电源线比所述第2电源线电位高，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；功率缓冲电路(4)，其设置于所述第1电源线与所述第2电源线之间，按照将所述脉动功率(Pin)的交流成分(Pin＾)乘以分配率(k)而得的缓冲功率(Pbuf)来进行缓冲；以及逆变器(5)，其将所述第1电源线与所述第2电源线之间的直流电压(Vdc)转换为交流电压。所述功率缓冲电路包含：放电电路(4a)，其具有电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关(Sc、D42)相对于所述电容器在所述第1电源线侧串联地连接于所述第1电源线与所述第2电源线之间；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电。而且，所述控制装置具有逆变器控制部(101)、放电控制部(102)以及充电控制部(103)。所述逆变器控制部根据所述变流器与所述直流链路导通的占空比即整流占空比(drec)、所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)以及所述逆变器输出的电压的指令值(Vu*、Vv*、Vw*来输出对所述逆变器的动作进行控制的逆变器控制信号(SSup、SSvp、SSwp、SSun、SSvn、SSwn)。所述放电控制部根据所述放电占空比输出使所述开关导通的放电开关信号(SSc)。所述充电控制部包含：振幅确定部(103a)，其对针对所述电容器的两端电压的平均值的指令值即平均电压指令值(Vc*)与所述两端电压之间的偏差(ΔVc)至少进行比例积分控制，来确定输入到所述变流器的输入电流(Iin)的振幅(Im)；充电指令生成部(103b)，其将根据所述放电占空比、所述整流占空比、所述分配率而确定的所述单相交流电压的相位(ωt)的函数(F1(ωt)、F2(ωt)、F3(ωt))乘以所述振幅，来确定针对流过所述充电电路的电流(il)的充电指令(iL*)；以及充电动作控制部(103c)，其根据所述充电指令对所述充电电路的充电动作进行控制。例如所述放电占空比以及所述整流占空比被设定为，使得所述功率缓冲电路(4)在所述相位(ωt)的二倍的余弦值(cos(2ωt))为负的期间从所述直流链路接受功率，在所述余弦值为正的期间向所述直流链路授予功率。或者例如所述功率缓冲电路(4)从所述直流链路(7)接受的功率(Pl)以及所述功率缓冲电路(4)向所述直流链路授予的功率(Pc)都被设定为以所述单相交流电压(Vin)的频率的二倍的频率为基本频率进行变动。期望设所述输入电流(Iin)的波形为正弦波来确定所述函数。期望所述充电控制部(103)的响应性是所述单相交流电压(Vin)的频率的二倍的1/10以下。专利技术效果即使包含功率缓冲电路在内的放电电路所具有的电容器(缓冲电容器)的静电电容产生变化，也使其两端电压的变动不显著。该专利技术的目的、特征、形式以及优点通过以下的详细说明和附图将更加清楚。附图说明图1是示出本实施方式的直接型电力转换器的结构的框图。图2是例示出本实施方式的控制装置的结构的框图。图3是示意性地示出图1所示的直接电力转换器的功率的收支的框图。图4是示出图1所示的直接型电力转换器的等效电路的图。图5是示出缓冲电容器的两端电压的平均值、最大值、最小值以及变动量的关系的曲线图。图6是示出在采用与专利文献2的技术对应的技术的情况下，缓冲电容器的静电电容减少的情况下的各个量的状态的曲线图。图7是示出在采用与专利文献2的技术对应的技术的情况下，缓冲电容器的静电电容增大的情况下的各个量的状态的曲线图。图8是示出在第1实施方式中，缓冲电容器的静电电容减少的情况下的各个量的状态的曲线图。图9是示出在第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接型电力转换器用控制装置，其是用于控制直接型电力转换器的控制装置(10)，其中，所述直接型电力转换器具有：直流链路(7)，其包含第1电源线(LH)和第2电源线；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，使所述第1电源线比所述第2电源线电位高，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；功率缓冲电路(4)，其设置于所述第1电源线与所述第2电源线之间，按照将所述脉动功率(Pin)的交流成分(Pin＾)乘以分配率(k)而得的缓冲功率(Pbuf)来进行缓冲；以及逆变器(5)，其将所述第1电源线与所述第2电源线之间的直流电压(Vdc)转换为交流电压，所述功率缓冲电路包含：放电电路(4a)，其具有电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关(Sc、D42)相对于所述电容器在所述第1电源线侧串联地连接于所述第1电源线与所述第2电源线之间；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电，所述控制装置具有：逆变器控制部(101)；放电控制部(102)；以及充电控制部(103)，所述逆变器控制部根据所述变流器与所述直流链路导通的占空比即整流占空比(drec)、所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)以及所述逆变器输出的电压的指令值(Vu*、Vv*、Vw*来输出对所述逆变器的动作进行控制的逆变器控制信号(SSup、SSvp、SSwp、SSun、SSvn、SSwn)，所述放电控制部根据所述放电占空比输出使所述开关导通的放电开关信号(SSc)，所述充电控制部包含：振幅确定部(103a)，其对针对所述电容器的两端电压的平均值的指令值即平均电压指令值(Vc*)与所述两端电压之间的偏差(ΔVc)至少进行比例积分控制，来确定输入到所述变流器的输入电流(Iin)的振幅(Im)；充电指令生成部(103b)，其将根据所述放电占空比、所述整流占空比、所述分配率而确定的所述单相交流电压的相位(ωt)的函数(F1(ωt)、F2(ωt)、F3(ωt))乘以所述振幅，来确定针对流过所述充电电路的电流(il)的充电指令(iL*)；以及充电动作控制部(103c)，其根据所述充电指令对所述充电电路的充电动作进行控制。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 JP 2014-2108431.一种直接型电力转换器用控制装置，其是用于控制直接型电力转换器的控制装置(10)，其中，所述直接型电力转换器具有：直流链路(7)，其包含第1电源线(LH)和第2电源线；变流器(3)，其输入单相交流电压(Vin)，使所述第1电源线比所述第2电源线电位高，向所述直流链路输出脉动功率(Pin)；功率缓冲电路(4)，其设置于所述第1电源线与所述第2电源线之间，按照将所述脉动功率(Pin)的交流成分(Pin＾)乘以分配率(k)而得的缓冲功率(Pbuf)来进行缓冲；以及逆变器(5)，其将所述第1电源线与所述第2电源线之间的直流电压(Vdc)转换为交流电压，所述功率缓冲电路包含：放电电路(4a)，其具有电容器(C4)和开关(Sc、D42)，该开关(Sc、D42)相对于所述电容器在所述第1电源线侧串联地连接于所述第1电源线与所述第2电源线之间；以及充电电路(4b)，其对所述电容器进行充电，所述控制装置具有：逆变器控制部(101)；放电控制部(102)；以及充电控制部(103)，所述逆变器控制部根据所述变流器与所述直流链路导通的占空比即整流占空比(drec)、所述开关导通的占空比即放电占空比(dc)以及所述逆变器输出的电压的指令值(Vu*、Vv*、Vw*来输出对所述逆变器的动作进行控制的逆变器控制信号(SSup、SSvp、SSwp、SSun、SSvn、SSwn)，所述放电控制部根据所述放电占空比输出使所述开关导通的放电开关信号(SSc)，所述充电控制部包含：振幅确定部(103a)，其对针对所述电容器的两端电压的平均值的指令值即平均电压指令值(Vc*)与所述两端电压之间的偏差(ΔVc)至少进行比例积分控制，来确定输入到所述变流器的输入电流(Iin)的振幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：榊原宪一，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP