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、电力转换系统和电源控制方法，该电源控制装置能够对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进行控制，优化输出电流的相位，提高输出侧的功率因数从而提高输出的传输效率，该电力转换装置在使用具有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。电源控制装置进行控制，使得在从所述电力转换装置输出的正向的输出电压的绝对值增加的期间，由谐振电路产生相位差的输出电流成为负，或者在负向的输出电压的绝对值增加的期间，输出电流成为正，并且在缓冲元件进行放电的期间内，不产生输出电流的极性变化。

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，致力于将提高传输效率作为课题。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通过优化电流的相位来提高输出的传输效率的电源控制装置。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，所述电源控制装置具有：波形生成单元，其生成从所述电力转换装置输出的输出电压的阶梯状波形；相位差导出单元，其根据基于所述波形生成单元所生成的阶梯状波形的输出电压的基波的相位、表示所述波形生成单元所生成的阶梯状波形示出的输出电压的绝对值成为最大时的相位的上升相位、以及基于所述缓冲元件的放电所需的期间的放电相位差，导出从所述电力转换装置输出的输出电压的基波的相位与输出电流的相位之间的相位差；频率导出单元，其导出成为所述相位差导出单元所导出的相位差的频率；以及控制单元，其对所述电力转换装置的所述开关电路进行控制，使得成为所述频率导出单元所导出的频率。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述相位差导出单元根据对所述波形生成单元所生成的阶梯状波形进行傅里叶级数展开所得的结果来导出输出电压的基波的相位。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述相位差导出单元根据基于所述波形生成单元所生成的阶梯状波形的输出电压的变化、以及输出电流的大小，导出所述缓冲元件的放电相位差，其中，所述输出电流的大小是根据所述谐振电路的谐振电路特性、以及基于对所述波形生成单元所生成的阶梯状波形进行傅里叶级数展开所得的结果的输出电压的基波的振幅而求出的。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述控制单元根据所述相位差导出单元所导出的相位差，通过所述开关电路的切替控制对输出频率进行控制。此外，在所述电源控制装置中，其特征在于，所述电源控制装置具有：指令值读取单元，其读取所设定的输出电压指令值；以及电压检测单元，其检测从多相交流电源输入的各相的输入电压，所述波形生成单元根据所述指令值读取单元读取出的输出电压指令值和所述电压检测单元检测出的各相的输入电压，生成阶梯状波形。此外，所述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交流电源连接，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，所述电源控制装置进行控制，使得：在从所述电力转换装置输出的正向的输出电压的绝对值增加的期间，由所述谐振电路产生相位差的输出电流成为负，或者在负向的输出电压的绝对值增加的期间中，输出电流成为正，在所述缓冲元件进行放电的期间内不发生输出电流的极性变化。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；以及所述电源控制装置，其对所述电力转换装置进行控制。并且，在本申请记载的电源控制方法中，对电力转换装置进行控制，所述电力转换装置与交流电源连接，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，所述电源控制方法的特征在于，所述电源控制装置进行控制，使得：在从所述电力转换装置输出的正向的输出电压的绝对值增加的期间，由所述谐振电路产生相位差的输出电流成为负，或者在负向的输出电压的绝对值增加的期间，输出电流成为正，在所述缓冲元件进行放电的期间内不产生输出电流的极性变化。本申请记载的电源控制装置、电力转换系统和电源控制方法能够优化电流的相位。专利技术效果本专利技术根据表示使从电力转换装置作为阶梯状波形输出的电压的绝对值为最大时的相位的上升相位以及基于开关电路中包含的缓冲元件的放电所需的期间的相位，导出优选的相位差，并根据所导出的相位差来控制电力转换装置。由此，可优化电流的相位。因此，起到能够在优选的定时进行切换并能够提高输出侧的功率因数从而提高输出的传输效率等优异的效果。附图说明图1是示出本申请记载的电力转换系统的电路结构的一例的概略结构图。图2是示出本申请记载的电力转换系统中的三相交流电源的电压波形和开关元件的控制模式(pattern)的说明图。图3是随时间经过示出本申请记载的电力转换系统中的、电力转换装置的输出电压和输出电流的关系的曲线图。图4A是随时间经过示出本申请记载的电力转换系统中的电力转换装置具备的开关元件的动作状况的时序图。图4B是随时间经过示出本申请记载的电力转换系统中的电力转换装置具备的开关元件的动作状况的时序图。图5是随时间经过示出本申请记载的电力转换系统中的电力转换装置具备的开关元件以及输出电压和输出电流的状况的曲线图。图6是示意性示出来自本申请记载的电力转换系统具备的电力转换装置的输出波形的曲线图。图7是示出本申请记载的电力转换系统具备的电力转换装置的开关电路的一例的电路图。图8是示意性示出来自本申请记载的电力转换系统具备的电力转换装置的输出波形的曲线图。图9是示意性地示出本申请记载的电源控制装置的处理的框图。图10是示意性示出来自本申请记载的电力转换系统具备的电力转换装置的输出波形的曲线图。图11是示出本申请记载的电力转换系统具备的电力转换装置执行的相位计算处理的一例的流程图。图12是示出本申请本文档来自技高网...

【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：波形生成单元，其生成从所述电力转换装置输出的输出电压的阶梯状波形；相位差导出单元，其根据基于所述波形生成单元所生成的阶梯状波形的输出电压的基波的相位、表示所述波形生成单元所生成的阶梯状波形示出的输出电压的绝对值成为最大时的相位的上升相位、以及基于所述缓冲元件的放电所需的期间的放电相位差，导出从所述电力转换装置输出的输出电压的基波的相位与输出电流的相位之间的相位差；频率导出单元，其导出成为所述相位差导出单元所导出的相位差的频率；以及控制单元，其对所述电力转换装置的所述开关电路进行控制，使得成为所述频率导出单元所导出的频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.02 JP 2017-0397821.一种电源控制装置，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：波形生成单元，其生成从所述电力转换装置输出的输出电压的阶梯状波形；相位差导出单元，其根据基于所述波形生成单元所生成的阶梯状波形的输出电压的基波的相位、表示所述波形生成单元所生成的阶梯状波形示出的输出电压的绝对值成为最大时的相位的上升相位、以及基于所述缓冲元件的放电所需的期间的放电相位差，导出从所述电力转换装置输出的输出电压的基波的相位与输出电流的相位之间的相位差；频率导出单元，其导出成为所述相位差导出单元所导出的相位差的频率；以及控制单元，其对所述电力转换装置的所述开关电路进行控制，使得成为所述频率导出单元所导出的频率。2.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述相位差导出单元根据对所述波形生成单元所生成的阶梯状波形进行傅里叶级数展开所得的结果来导出输出电压的基波的相位。3.根据权利要求2所述的电源控制装置，其特征在于，所述相位差导出单元根据基于所述波形生成单元所生成的阶梯状波形的输出电压的变化、以及输出电流的大小，导出所述缓冲元件的放电相位差，其中，所述输出电流的大小是根据所述谐振电路的谐振电路特性、以及基于对所述波形生成单元所生成的阶梯状波形进行傅里叶级数展开所得的结果的输出电压的基波的振幅而求出的。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，所述控制单元根据所述相位差导出单元所导出的相位差，通过所述开关电路的切替控制...

【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