电源控制装置、电力转换系统和电源控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供电源控制装置、电源控制系统和电源控制方法，该电源控制装置控制利用电力转换装置对来自多相交流电源的输出进行AC‑AC转换的电力转换装置，能够实现抑制输入到电力转换装置的输入电流的失真、抑制从电力转换装置输出的输出电流的脉动等的输出的稳定化，该电力转换装置在使用包含缓冲元件的开关电路的矩阵转换器的输出侧配设有谐振电路。控制电力转换装置，使得输入到电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、根据所述谐振电路的特性而导出的电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标。

Power control device, power conversion system and power control method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源控制装置、电力转换系统和电源控制方法
本专利技术涉及电源控制装置、具有这样的电源控制装置的电力转换系统和由这样的电力转换系统执行的电源控制方法，该电源控制装置对电力转换装置进行控制，该电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用多个开关电路进行AC-AC转换并通过谐振电路输出。
技术介绍
从多相交流电源接收输入并利用矩阵转换器(Matrixconverter)进行AC-AC转换而输出到负载侧的电力转换装置受到关注。矩阵转换器通过对与作为输入的多相交流电源的每个相连接的开关电路进行接通/断开(on/off)，在不转换为直流的情况下进行AC-AC转换，将交流输出到负载侧。矩阵转换器根据输出到负载侧的交流的电压、频率等而控制双向开关的切换。与使用在从交流转换为直流之后再次转换为交流的逆变器的电力转换相比，从交流转换为交流的矩阵转换器的转换损耗较小，并且无需逆变器，因此，存在容易实现小型化这样的优点。本申请人公开了如下软切换(softswitching)的技术：针对这样的矩阵转换器，通过在输出侧配设谐振电路，使电压与电流之间产生相位差，在电压或电流为零的状态下进行切换(参照专利文献1)。与通过在施加电压而流过电流的状态下强制性地进行接通/断开来进行转换处理的硬切换相比，软切换可期待抑制开关损耗、抑制转换效率的下降、抑制对半导体器件施加的应力(stress)等各种各样的效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-149857号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术人进一步改良上述的专利文献1所公开的技术，致力于将抑制输入到电力转换装置的输入电流的失真、抑制从电力转换装置输出的输出电流的脉动等涉及输出的稳定化的控制作为课题。本专利技术正是鉴于上述情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够重新评估用于切换控制的运算并使来自电力转换装置的输出稳定的电源控制装置。此外，本专利技术的另一目的在于提供使用本专利技术的电源控制装置的电力转换系统。并且，本专利技术的另一目的在于提供能够由本专利技术的电力转换系统实施的电源控制方法。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本申请记载的电源控制装置对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用分别具有能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制装置的特征在于，所述控制装置具有控制单元，该控制单元进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述电力转换装置的输出电流的振幅是根据目标输出电压波形而导出的，该目标输出电压波形是从根据所述输入电压和相位而导出的阶梯状波形中去除了高阶分量而得到的。并且，本申请记载的电源控制装置对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用分别具有能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制装置的特征在于，所述电源控制装置具有控制单元，该控制单元进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述瞬时无功功率是根据目标输出电压波形和周期性地发生变化的目标输出电流波形而导出的，该目标输出电压波形是根据所述输入电压和相位而导出。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的振幅是如下导出的：根据所述输入电压和相位、以及所述开关电路的切换时间比率导出阶梯状波形，并从所导出的阶梯状波形中去除高阶分量而导出目标输出电压波形的振幅和相位，根据导出的输出电压的振幅和相位、以及所述谐振电路的特性和以递归方式获得的输出频率而导出所述电力转换装置的输出电流的振幅。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的相位是如下导出的：根据所述输入电压、和相位、以及所述开关电路的切换时间比率导出阶梯状波形，从所导出的阶梯状波形中去除高阶分量从而导出目标输出电压波形的振幅和相位，根据所导出的目标输出电压波形的振幅和相位、以及所述谐振电路的特性和以递归方式获得的输出频率来导出输出电流的振幅和相位，根据所导出的阶梯状波形、以递归方式获得的输出频率、所述缓冲元件的充放电条件、所导出的输出电流的振幅、以及目标输出电压波形的相位和输出电流的相位而导出所述电力转换装置的输出电流的相位。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的相位是根据第1相位与第2相位的相位差而导出的，该第1相位是根据所述阶梯状波形、以递归方式获得的输出频率和作为所述缓冲元件的充放电条件的静电电容而导出的，该第2相位是根据目标输出电压波形的相位和输出电流的相位而导出的，所述控制单元将使所述相位差为0作为控制目标。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述瞬时无功功率是如下导出的：根据所述输入电压和相位、以及所述开关电路的切换时间比率导出阶梯状波形，从所导出的阶梯状波形中去除高阶分量而导出目标输出电压波形的振幅和相位，并根据所导出的目标输出电压波形的振幅和相位、以及所述谐振电路的特性和以递归方式获得的输出频率来导出输出电流的振幅和相位，根据所导出的目标输出电压波形的相位、输出电流的相位、输出电流的振幅、所述开关电路的切换时间比率和周期性地发生变化的目标输出电流波形来导出输入到所述电力转换装置的输入电流，并从所导出的输入电力、所述输入电压和相位导出所述瞬时无功功率。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述周期性地发生变化的目标输出电流波形是正弦波。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述开关电路的切换时间比率能够通过递归运算或读取预先设定的设定值来获得。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述控制单元将使所述瞬时无功功率为0作为控制目标。并且，本申请记载的电力转换系统的特征在于，具有：电力转换装置，其与多相交流电源的每个相连接，利用分别包含能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出；以及所述电源控制装置。并且，本申请记载的电源控制方法是一种对电力转换装置进行控制的电源控制方法，该电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制方法进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述电力转换装置的输出电流的振幅从根据目标输出电压波形导出的，该目标输出电压波形是从根据所述输入电压和相位而导出的阶梯状波形中去除了高阶分量而得到的。并且，本申请记载的电源控制方法是一种对电力转换装置进行控制的电源控制方法，该电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源控制装置，其对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用分别具有能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC‑AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制装置的特征在于，所述电源控制装置具有控制单元，该控制单元进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述电力转换装置的输出电流的振幅是根据目标输出电压波形而导出的，该目标输出电压波形是从根据所述输入电压和相位而导出的阶梯状波形中去除了高阶分量而得到的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.02 JP 2017-0397831.一种电源控制装置，其对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用分别具有能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制装置的特征在于，所述电源控制装置具有控制单元，该控制单元进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述电力转换装置的输出电流的振幅是根据目标输出电压波形而导出的，该目标输出电压波形是从根据所述输入电压和相位而导出的阶梯状波形中去除了高阶分量而得到的。2.一种电源控制装置，其对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与多相交流电源的每个相连接，利用分别具有能够充放电的缓冲元件的多个开关电路对来自所述多相交流电源的输入进行AC-AC转换并通过谐振电路输出，所述电源控制装置的特征在于，所述电源控制装置具有控制单元，该控制单元进行控制，使得输入到所述电力转换装置的多相交流电的输入电压和相位、以及根据所述谐振电路的特性而导出的所述电力转换装置的输出电流的振幅、输出电流的相位和瞬时无功功率尽可能地接近控制目标，所述瞬时无功功率是根据目标输出电压波形和周期性地发生变化的目标输出电流波形而导出的，该目标输出电压波形是根据所述输入电压和相位而导出的。3.根据权利要求1或2所述的电源控制装置，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的振幅是如下导出的：根据所述输入电压和相位、以及所述开关电路的切换时间比率导出阶梯状波形，并从所导出的阶梯状波形中去除高阶分量而导出目标输出电压波形的振幅和相位，根据导出的输出电压的振幅和相位以及所述谐振电路的特性和以递归方式获得的输出频率而导出所述电力转换装置的输出电流的振幅。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源控制装置，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的相位是如下导出的：根据所述输入电压和相位、以及所述开关电路的切换时间比率导出阶梯状波形，并从所导出的阶梯状波形中去除高阶分量从而导出目标输出电压波形的振幅和相位，根据所导出的目标输出电压波形的振幅和相位、以及所述谐振电路的特性和以递归方式获得的输出频率来导出输出电流的振幅和相位，根据所导出的阶梯状波形、以递归方式获得的输出频率、所述缓冲元件的充放电条件、所导出的输出电流的振幅、以及目标输出电压波形的相位和输出电流的相位而导出所述电力转换装置的输出电流的相位。5.根据权利要求4所述的电源控制装置，其特征在于，所述电力转换装置的输出电流的相位是根据第1相位与第2相位的相位差而导出的，该第1相位是根据所述阶梯状波形、以递归方式获得的输出频率和作为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：德崎裕幸，兵头贵志，小笠原悟司，小高涉，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，国立大学法人北海道大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP