电力变换装置及电力变换装置的控制方法制造方法及图纸

实施方式的电力变换装置具备：控制装置(10)，使用规定的计算式计算电力变换器(100)的零相电压，将该零相电压向各相的电压指令值叠加，从而进行抑制上述电力变换器(100)的中性点电位的变动的控制。在有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，上述控制装置(10)使该电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。

Power conversion device and control method of power conversion device

【技术实现步骤摘要】
电力变换装置及电力变换装置的控制方法本申请以日本专利申请第2018－076321(申请日：2018年4月11日)为基础主张优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及电力变换装置及电力变换装置的控制方法。
技术介绍
对直流和交流进行变换的电力变换器也被称作逆变器或变换器，在社会中被在广泛的领域中使用。最基本的逆变器是由2个半导体开关元件形成的2电平(level)逆变器，用1个管脚输出2个电压水平。另一方面，存在以下这样的中性点钳位型(NPC(Neutral－Point－Clamped))逆变器：如图12所示，按照每一相，在1个管脚具备4个半导体开关元件和2个二极管(也可以是半导体开关元件)，具有各相所共用的直流分压电容器。在图12中表示了由三相的NPC逆变器100构成的电力变换装置1的例子。NPC逆变器100能够用1个管脚输出3个电压水平，有利于高耐压化、损失降低、高频降低，所以被用在各种各样的逆变器中。在图12的例子中，NPC逆变器100按照每一相在1个管脚具备6个半导体开关元件S1～S6，具有将直流电压vPN分压的直流分压电容器C1、C2。这里，设直流分压电容器C1、C2的中性点NP的电位为vn。NPC逆变器的中性点电位vn拥有随着逆变器的动作而以基波的3倍变动的性质。如果该中性点电位vn的变动较大，则作用在半导体开关元件上的电压变动，在电压较高时有可能因超过耐压而元件损坏，在电压较低时有可能得不出希望的电压而成为过调制。中性点电位vn的变动的大小与调制率和功率因数、电容器电容、负载电流有关。在设电容器电容和负载电流为一定值而计算由调制率和功率因数带来的中性点电位vn的变动的大小时，如图13的曲线图那样表示。在图13中，功率因数表示为电压与电流的相位差。可知调制率越高、此外功率因数越低(越接近于相位差＝π/2)，中性点电位vn的变动越大。抑制中性点电位vn的变动的最简单的方法是使电容器电容增加。但是，电容器电容的增加导致逆变器的体积、成本的增加，事故时的能量也变大。另一方面，中性点电位vn的变动可以通过控制而某种程度上得到抑制。具体而言，通过将下述的式(1)所示的零相电压v0叠加于各相的指令值vu，vv、vw，能够抑制中性点电位vn的变动。这里，vu、vv、vw表示被用1进行了标准化的各相的管脚的电压指令值，iu、iv、iw表示从各相的管脚输出的电流。sign表示符号函数。但是，对于这些方法，存在不能完全抑制变动的动作区域。如果同样地计算应用了现有技术的控制的情况下的中性点电位vn的变动，则成为图14那样。即，在调制率较低、功率因数较低的动作区域(接近于相位差＝π/2的动作区域)中能够大幅地抑制变动，但在其以外的区域中依然存在变动。因为这样，所以希望提示出一种技术，能够在更大的动作区域中抑制中性点电位的变动、能够防止电容器电容的增加。
技术实现思路
技术方案的电力变换装置具备：中性点钳位型的电力变换器；以及控制装置，该控制装置使用规定的计算式计算上述电力变换器的零相电压，将该零相电压向各相的电压指令值叠加，从而进行抑制上述电力变换器的中性点电位的变动的控制；在有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，上述控制装置使该电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。附图说明图1是表示第1实施方式的NPC逆变器的一例的图。图2是表示该实施方式的中性点电位变动抑制控制的功能结构的一例的图。图3是表示该实施方式的中性点电位变动抑制控制的动作的一例的图。图4是表示该实施方式的过调制限制控制的功能结构的一例的图。图5是表示该实施方式的中性点电位的变动的一例的图。图6是表示第2实施方式的中性点电位变动抑制控制的功能结构的一例的图。图7是表示该实施方式的中性点电位变动抑制控制的动作的一例的图。图8是表示该实施方式的中性点电位的变动的一例的图。图9是表示第3实施方式的逆变器/变换器结构的NPC电路的一例的图。图10是表示该实施方式的中性点电位变动抑制控制的功能结构的一例的图。图11是表示该实施方式的中性点电位的变动的一例的图。图12是表示现有技术的NPC逆变器的电路的一例的图。图13是表示现有技术的中性点电位的变动的一例的图。图14是表示应用了现有技术的中性点电位变动抑制控制的情况下的中性点电位的变动的一例的图。具体实施方式以下，参照附图来说明实施方式。[第1实施方式]首先，对第1实施方式进行说明。以下，省略与上述的以往的结构共同的部分的说明，以不同的部分为中心进行说明。图1是表示有关第1实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。另外，在该图1中，对于与上述的图12共同的要素赋予相同的标号。构成电力变换装置1的NPC逆变器100是与图12所示者同样的通常的三相的NPC逆变器。但是，并不限定于该例。例如，在本实施方式中作为中性点钳位型的电力变换器而例示NPC逆变器，但也可以将其替换为NPC变换器而实施。此外，中性点钳位既可以是T型中点钳位，也可以是其以外的类型。在该电力变换装置1中，还具备进行NPC逆变器100的通常动作的控制和抑制中性点电位vn的变动的控制(以下，称作“中性点电位变动抑制控制”)的控制装置10。控制装置10是使用规定的计算式计算NPC逆变器100的零相电压、并将该零相电压叠加于各相的电压指令值、从而进行抑制NPC逆变器100的中性点电位vn的变动的控制的装置。特别是，该控制装置10具有以下的功能：在有因零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，使该电压指令值的符号反转而进行零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。在通常的中性点电位变动抑制控制中，用式(1)求出零相电压v0，并叠加于各相的电压指令值vu、vv、vw。由此，某种程度抑制了中性点电位vn的变动。但是，式(1)中的各电压指令值有符号，有通过叠加零相电压而符号变化的情况。在此情况下，由于零相电压的计算源的条件变化了，所以不通过该零相电压发挥中性点电位vn的变动抑制效果。所以，在本实施方式中，在通过叠加零相电压而符号变化的情况下，使符号反转而进行零相电压的再计算，得到零相电压v0re。通过将该零相电压v0re叠加于各相的电压指令值vu、vv、vw，从而适当地发挥变动抑制效果。图2是表示由本实施方式的电力变换装置1所具备的控制装置10进行的NPC逆变器100的中性点电位变动抑制控制的功能结构的一例的图。控制装置10如图2所示，作为各种功能而具有运算部11～17、判定部18、运算部19～21、切换部SW11。运算部11以对于NPC逆变器100的基准的电压指令值vu、vv、vw和从NPC逆变器100得到的输出电流iu、iv、iw为输入，使用式(1)进行零相电压的计算，将其运算结果作为零相电压v0输出。运算部12对电压指令值vu、vv、vw分别加上从运算部11输出的零相电压v0，将其运算结果作为电压指令值vu0、vv0、vw0输出。运算部13求出从运算部12输出的加上零相电压v0后的电压指令值vu0、vv0、vw0中的中间值并输出。这里所述的中间值，例如在将加上零相电压v0后的电压指令值vu0、vv0、vw0按照值从高到低的顺序(或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换装置，其中，具备：中性点钳位型的电力变换器(100)；以及控制装置(10)，使用规定的计算式计算上述电力变换器(100)的零相电压，将该零相电压向各相的电压指令值叠加，从而进行抑制上述电力变换器(100)的中性点电位的变动的控制，在有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，上述控制装置(10)使该电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。

【技术特征摘要】
2018.04.11 JP 2018-0763211.一种电力变换装置，其中，具备：中性点钳位型的电力变换器(100)；以及控制装置(10)，使用规定的计算式计算上述电力变换器(100)的零相电压，将该零相电压向各相的电压指令值叠加，从而进行抑制上述电力变换器(100)的中性点电位的变动的控制，在有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，上述控制装置(10)使该电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。2.如权利要求1所述的电力变换装置，其中，上述控制装置(10)求出各相的电压指令值中的中间值，在通过上述零相电压的叠加而该中间值的符号变化的情况下，使该中间值的符号反转而进行上述零相电压的再计算。3.如权利要求1所述的电力变换装置，其中，即使是没有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况，上述控制装置(10)也在上述计算式的分母跨越0而符号变化的情况下使电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算。4.一种电力变换装置，其中，具备：第1电力变换器(101)及第2电力变换器(102)，共用中性点；以及控制装置(10’)，进行如下控制，即：使用规定的计算式求出上述第2电力变换器(102)的零相电压，并使用通过测量得到或通过计算得到的上述中性点的电流和规定的计算式而求出上述第1电力变换器(101)的零相电压，将所求出的上述第1电力变换器(101)的零相电压向上述第1电...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿山裕史，影山隆久，藤田崇，长谷川隆太，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP