本发明专利技术涉及一种抑制电源总线的电压变动的电力转换装置。该装置具备变动补偿电路(12)和控制电路(14)。所述变动补偿电路(12)具备：第一电容器(C1)，其连接到电源总线；第二电容器(C2)，其在所述第一电容器(C1)与接地之间与它们串联在一起；辅助电容器(Cc)；以及转换器(16)，其连接到所述第二电容器(C2)和所述辅助电容器(Cc)，包含开关元件，具有降压功能。控制电路(14)具备计算变动补偿电路(12)中的瞬时有效功率(ip)的有效功率计算部。控制电路(14)使用瞬时有效功率(ip)来控制辅助电容器(Cc)的电压(Vc)。的电压(Vc)。的电压(Vc)。
【技术实现步骤摘要】
电力转换装置
[0001]本申请主张2020年6月17日于日本提交的专利申请No.2020
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104196的优先权和利益。这些日本专利申请的全部公开内容通过引用并入至本文。
[0002]本专利技术涉及电力转换装置。详细而言，涉及抑制带有单相交流与直流之间的转换的电力系统的直流电源总线的电压变动的装置。
技术介绍
[0003]近年来，由于大容量蓄电池、太阳电池的普及，对带有单相交流与直流之间的转换的电源系统的需求不断高涨。车载蓄电池的充电系统、使用蓄电池的家庭用电源系统就是这样的例子。在车载蓄电池的充电系统中，来自外部电源的单相交流经过ACDC转换器及功率因数改善(PFC)而被转换为直流。该直流由DCDC转换器转换至所期望的电压而被送至车载蓄电池。此外，在使用蓄电池的家庭用电源系统中，身为直流电源的蓄电池的电压由DCDC转换器转换至所期望的电压，进而由逆变器转换为单相交流。
[0004]在这些电源系统中，为了抑制直流电源总线的电压变动，通常会对该电源总线连接大容量的电解电容器。例如，对连结PFC与DCDC转换器的电源总线、连结DCDC转换器与逆变器的电源总线连接电解电容器。与其他电容器相比，电解电容器能实现大容量，另一方面，由于体积较大，因此有系统大型化、寿命短等问题。
[0005]为了实现电源系统的小型化及长寿命化，业界提倡可以代替电解电容器使用的有源功率解耦(APD)方式的电力转换装置。在该装置中，可以利用小容量的电容器来抑制电压变动，因此可以使用小型、长寿命的薄膜电容器或陶瓷电容器。该装置的例子在“"A Voltage Control Method for an Active Capacitive DC
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link Module with Series
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Connected Circuit",2017 IEEE 3rd International Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia,IFEEC
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ECCE Asia,Page 221
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225.”(后面记作文献1)中有报告。
[0006]文献1的装置由变动补偿电路和控制电路构成。变动补偿电路具备与电源总线相连的第一电容器、与该电容器串联的第二电容器、以及辅助电容器。辅助电容器与第二电容器由逆变器连接在一起。电源总线电压及辅助电容器电压从变动补偿电路被送至控制电路。使逆变器的开关元件导通断开的PWM信号从控制电路被送至变动补偿电路。控制电路以辅助电容器电压变为规定的目标电压、第二电容器变为对电源总线电压的变动进行补偿的电压的方式变更PWM信号的占空比。占空比变更后的来自变动补偿电路的电源总线电压及辅助电容器电压被反馈至控制电路。通过重复这一动作，电源总线的电压变动得到抑制。变动补偿电路和控制电路构成了反馈控制系统。
[0007]在文献1的装置中，为了高精度地补偿电源电压的变动，以与目标电压的差减小的方式控制辅助电容器的电压就比较重要。但是，辅助电容器的电压控制为非线性模型。若在辅助电容器的电压控制中使用比例积分控制(PI控制)等以往的代表性的控制方法，则容易
发生振荡。这导致高精度地抑制电源总线的电压的变动变得困难。
[0008]本专利技术的目的在于提供一种能够高精度地抑制电源总线的电压的变动的APD方式的电力转换装置。
技术实现思路
[0009]本专利技术涉及一种抑制带有单相交流与直流之间的转换的电力系统的直流电源总线的电压变动的电力转换装置。该装置具备变动补偿电路和控制电路。所述变动补偿电路具备：第一电容器C1，其连接到电源总线；第二电容器C2，其在所述第一电容器C1与接地之间并与它们串联在一起；辅助电容器Cc；转换器，其连接到所述第二电容器C2和所述辅助电容器Cc，包含开关元件，具有降压功能；第一电压计，其测量所述电源总线的电压Vd；第二电压计，其测量所述辅助电容器Cc的电压Vc；以及电流计，其测量所述转换器的输出电流Ia。所述控制电路以所述电压Vd、电压Vc以及电流Ia为输入来生成开关控制信号，所述开关控制信号以所述电压Vd变为规定的目标电压VD、所述电压Vc变为规定的目标电压VC的方式来控制所述开关元件的导通和断开。所述控制电路具备计算所述变动补偿电路中的瞬时有效功率ip的有效功率计算部，使用所述瞬时有效功率ip来控制所述电压Vc。
[0010]本专利技术者等人关注到以下事实：关系到辅助电容器的充放电的是变动补偿电路的功率中的有效功率。发现：通过将变动补偿电路的瞬时有效功率用于辅助电容器的电压控制，即便使用PI控制等以往的控制方法，也能抑制振荡而高精度地控制辅助电容器的电压。
[0011]在本专利技术的电力转换装置中，控制电路具备计算变动补偿电路中的瞬时有效功率ip的有效功率计算部。使用瞬时有效功率ip来控制辅助电容器的电压Vc。该装置能够高精度地抑制电源总线的电压的变动。
[0012]优选地，所述控制电路具备：pq计算部，其根据所述电压Vd及所述电流Ia来计算所述变动补偿电路中的瞬时有效功率ip及瞬时无效功率iq；Pp决定部，其根据所述瞬时有效功率ip、所述电压Vc以及所述目标电压VC来决定用于使所述电压Vc变为所述目标电压VC的、成为中间操作量的瞬时有效功率Pp；以及Qp决定部，其决定用于使所述瞬时无效功率iq变为零的、成为中间操作量的瞬时无效功率Qp，根据所述瞬时有效功率Pp和瞬时无效功率Qp来生成所述开关控制信号。
[0013]优选地，所述控制电路还具备：IA计算部，其根据所述瞬时有效功率Pp及瞬时无效功率Qp来计算所述转换器的输出电流IA；V2p决定部，其根据通过所述计算求出的电流IA及所述电流Ia来决定用于使它们的差分变为零的成为中间操作量的所述第二电容器C2的电压V2p；以及开关控制信号生成部，其根据所述电压V2p及所述电压Vc来生成所述开关控制信号。
[0014]优选地，所述V2p决定部具备比例谐振控制部，所述比例谐振控制部针对所述单相交流的频率的2倍的频率ω0的变动而具有增益的峰值。
[0015]优选地，所述控制电路还具备减少由所述第二电容器C2和所述转换器决定的振荡频率的分量的振荡频率分量的减少电路，来自所述变动补偿电路的所述电流Ia通往所述减少电路，所述减少电路的输出作为所述电流Ia用于开关控制信号的生成。
[0016]优选地，所述减少电路为陷波滤波器或二阶广义积分器。
[0017]优选地，所述转换器为逆变器或降压斩波器。
[0018]本专利技术涉及一种抑制带有单相交流与直流之间的转换的电力系统的直流电源总线的电压变动的电力转换装置用的变动补偿电路的控制方法。所述变动补偿电路具备：第一电容器C1，其连接到电源总线；第二电容器C2，其在所述第一电容器C1与接地之间与它们串联在一起；辅助电容器Cc；转换器，其连接到所述第二电容器C2和所述辅助电容器Cc，包含开关元件，具有降压功能；第一电压计，其测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电力转换装置，其抑制带有单相交流与直流之间的转换的电力系统的直流电源总线的电压变动，其特征在于，具备变动补偿电路和控制电路，所述变动补偿电路具备：第一电容器C1，其连接到电源总线；第二电容器C2，其在所述第一电容器C1与接地之间与它们串联在一起；辅助电容器Cc；转换器，其连接到所述第二电容器C2和所述辅助电容器Cc，包含开关元件，并具有降压功能；第一电压计，其测量所述电源总线的电压Vd；第二电压计，其测量所述辅助电容器Cc的电压Vc；以及电流计，其测量所述转换器的输出电流Ia，所述控制电路以所述电压Vd、电压Vc以及电流Ia为输入来生成开关控制信号，所述开关控制信号以所述电压Vd变为规定的目标电压VD、所述电压Vc变为规定的目标电压VC的方式来控制所述开关元件的导通和断开，所述控制电路具备计算所述变动补偿电路中的瞬时有效功率ip的有效功率计算部，使用所述瞬时有效功率ip来控制所述电压Vc。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制电路具备：pq计算部，其根据所述电压Vd及所述电流Ia来计算所述变动补偿电路中的瞬时有效功率ip及瞬时无效功率iq；Pp决定部，其根据所述瞬时有效功率ip、所述电压Vc以及所述目标电压VC来决定用于使所述电压Vc变为所述目标电压VC的、成为中间操作量的瞬时有效功率Pp；以及Qp决定部，其决定用于使所述瞬时无效功率iq变为零的、成为中间操作量的瞬时无效功率Qp，根据所述瞬时有效功率Pp和瞬时无效功率Qp来生成所述开关控制信号。3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制电路还具备：IA计算部，其根据所述瞬时有效功率Pp及瞬时无效功率Qp来计算所述转换器的输出电流IA；V2p决定部，其根据通过计算求出的所述电流IA及所述电流Ia来决定用于使它们的差分变为零的、成为中间操作量的所述第二电容器C2的电压V2p；以及开关控制信号生成部，其根据所述电压V2p及所述电压Vc来生成所述开关控制信号。4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，所述V2p决定部具备比例谐振控制部，所述比例谐振控制部针对所述单相交流的频率的2倍的频率ω0的变动而具有增益的峰值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制电路还具备振荡频率分量的减少电路，所述振荡频率分量的减少电路减少由所述第二电容器C2和所述转换器决定的振荡频率的分量，
来自所述变动补偿电路的所述电流Ia通往所述减少电路，所述减少电路的输出作为所述电流Ia用于开关控制信号的生成。6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其特征在于，所述减少电路为陷波滤波器或二阶广义积分器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，所述转换器为逆变器或降压斩波器。8.一种控制方法，其是电力转...
【专利技术属性】
技术研发人员：畑岸幸浩，竹中慎之助，
申请(专利权)人：金刚石捷步拉电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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