在电力变换装置中同时实现再生电流的吸收与直接型交流电力变换。变流器（４）与逆变器（６）夹隔着钳位电路（５）而连接。变流器（４）按照对梯形波与载波进行比较的第１换流模式、以及１２０度通电模式中的任意一个进行换流。钳位电路（５）的二极管（Ｄｃｌ）利用短路用开关（Ｑｃｌ）而短路。在功率因数降低、电源电压降低时，短路用开关（Ｑｃｌ）导通，钳位电路（５）的电容器（５１）、（５２）在直流电源线（ＬＬ、ＬＨ）之间串联连接。在短路用开关（Ｑｃｌ）导通的期间内，变流器（４）不是按照第１换流模式而是按照１２０度通电模式进行换流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力变换装置，特别涉及钳位电路(也包括缓冲器)直接型交流电力变换装置。
技术介绍
作为逆变器的有代表性的主电路结构，一般使用所谓的间接型交流电力变换电 路。在间接型交流电力变换电路中对交流进行整流，经由平滑电路转换成直流，通过电压型 转换器得到交流输出。另一方面，作为从交流电压直接得到交流输出的方式，公知有以矩阵变流器为代 表的直接型交流电力变换装置。直接型交流电力变换装置不需要对商用频率导致的电压脉 动进行平滑的大型电容器和/或电抗器，因此能够期待转换器的小型化，近年来，作为下一 代的电力变换器受到关注。例如，专利文献1至4中，公开了在直流环(DC link)中不经由平滑电路而直接从 交流转换为交流的技术。特别是在专利文献3、4中，根据彼此相位相差120度的三个梯形 波与载波之间的比较结果决定变流器进行换流的时机，由此试图简化变流器和逆变器的控 制。另外，在专利文献5中公开了这样的技术采用使用了要求的耐压较小的元件的 钳位电路，来试图解决直接型交流电力变换装置中的再生电流的问题。并且，作为与本专利技术相关的技术，举出专利文献6、7、8。专利文献6公开了对提供 的电流进行放大和滞相来减少电机的旋转位置估计误差的技术。专利文献7公开了在间接 型交流电力变换电路中应对电源的瞬停/再启动的技术。专利文献8记载了与变流器的自 然换流模式等效的使用二极管电桥的电力变换。并且，作为与本专利技术相关的文献，还举出非专利文献1至6。专利文献1 日本特开2004-222337号公报专利文献2 日本特开2004-266972号公报专利文献3 日本特开2007-312589号公报 专利文献4 国际公开第2007/123118号专利文献5 日本特开2007-295686号公报专利文献6 日本专利第3806872号公报专利文献7 日本特开平5-56682号公报专利文献8 日本专利第2524771号公报# # ^lJ i K 1 :Lixiang Wei, Thomas A Lipo,"A Novel MatrixConverter Topology With Simple Commutation", IEEE IAS 2001，vol. 3，2001，ppl749_1754.非专利文献2 伊藤里绘、高橋勲、「7卜U夕7 ^ > A—夕(二杉汁3入出力無効 電力O非干涉制御法」、電気学会半導体電力変換研究会SPC-01-121，2001非专利文献3 加藤康司、伊藤淳一、「昇压形AC/DC/AC直接形電力変換器O波形改善」、平成19年電気学会全国大会4-098(2007)、第4分冊153 154頁非专利文献4 加藤康司、伊藤淳一、「入力電流^着目L· t昇压形AC/DC/AC直接 形電力変換器O波形改善」、平成19年電気学会産業応用部門大会1-31，1-279 282页非专利文献5:竹下隆晴、外山浩司、松井信行、「電流形三相^ —夕 二 一夕O三角波比較方式PWM制御」、電気学会論文誌D、vol. 116,No. 1、第106 107页、1996非专利文献6 :Siyoung Kim, Seung-Ki Sul，Thomas A. Lipo, “ AC/ACPower Conversion Based on Matrix Converter Topology with UnidirectionalSwitches", IEEE trans, on Industry applications, vol. 36, No.1,2000,ppl39-145.当在按照电流型变流器-直流环-电压型逆变器的顺序连接的直接型交流电力变 换装置中应用专利文献3、4示出的技术时，变流器不能使直流环的电压翻转。因此，在负载 功率因数低的情况下不再能处理再生电流，在直流环中产生过电压。因此，考虑了这样的情况通过像专利文献5那样采用具有电容器的钳位电路，使 其吸收再生电流。更具体而言，利用对两个电容器的串联连接的充电，电容器的充电电压上 升，来自并联连接的放电电流增大，电流回流，进行钳位电压的平衡化(参照专利文献5的 图3)。该方式示出了下述情况如果负载功率因数为0. 5以上，则能够将钳位电压设为 电源电压的峰值的1. 4倍以下(参照专利文献5的图7)，能够充分应对正常运转中电动机 的负载功率因数。但是，采用专利文献6所示的位置检测方法，在进行功率因数大幅度降低的运转 时，不能用专利文献5钳位电路来充分应对。并且，根据通常在启动时就执行位置检测的情 况，有可能直流环中的钳位电压变为过电压，启动变得困难。另外，在发生专利文献7所示的电源瞬停的情况下，也有可能由于钳位电压不足 而导致难以继续运转。通过应用专利文献3、4所示的技术，在正常地向变流器提供电源电 压的情况下，对直流环施加最大相与最小相之间的电位差、最大相与中间相之间的电位差、 或最小相与中间相之间的电位差中的某一个。但是，当发生电源的瞬停时，这些电位差变 小，钳位电压变小。这种倾向因在从钳位电路流出放电电流时两个电容器被并联连接而变 得明显。
技术实现思路
因此，本申请的专利技术的目的在于，在电力变换装置中同时实现再生电流的吸收和 直接型交流电力变换。本专利技术的电力变换装置具有3个输入端(Pr、Ps、Pt)，其分别被输入三相交流电 的相电压；3个输出端(Pu、Pv、Pw)；第1直流电源线(LH)以及第2直流电源线(LL)；电流 型变流器(4)，其具有第1开关元件组，该第1开关元件组包括连接在各个所述输入端与 所述第1直流电源线之间的3个开关元件(Qrp、Qsp, Qtp)、以及连接在各个所述输入端与 所述第2直流电源线之间的3个开关元件(Qrn、Qsn, Qtn)；电压型逆变器(6)，其具有第2 开关元件组，该第2开关元件组包括连接在各个所述输出端与所述第1直流电源线之间的 3个开关元件(Qup、Qvp, Qwp)、以及连接在各个所述输出端与所述第2直流电源线之间的 3个开关元件(Qim、Qvn, Qwn)；以及钳位电路(5)，其具有钳位二极管(Del)，该钳位二极管包括分别与所述第1直流电源线和所述第2直流电源线连接的正极和负极；电容器(51 ； 52 ;51，52)，该电容器在所述第1直流电源线以及所述第2直流电源线之间与所述钳位二极 管串联连接；以及短路用开关(Qcl)，该短路用开关与所述钳位二极管并联连接。并且，在该第1方式中，所述变流器按照利用3个梯形波与载波之间的比较结果而 确定的第1换流模式和120度通电模式中的任意一个进行换流，所述3个梯形波均为360度 周期，且彼此相位相差120度。在所述第1换流模式下，各个所述梯形波具有一对在120度 区间内连续的平坦区间、以及一对连接这一对平坦区间的60度区间的倾斜区域。在所述第 1换流模式下，所述变流器根据在一对所述平坦区间之间转变的所述梯形波与所述载波之 间的比较进行换流。以在采用了所述第1换流模式的状态下所述短路用开关导通为契机， 采用所述120度通电模式，在所述短路用开关变为非导通的时刻以后，采用所述第1换流模 式。本专利技术的电力变换装置的第2方式为，在该第1方式中，在与所述输出端连接的负 载(7)的功率因数小于预定值时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力变换装置，该电力变换装置具有：３个输入端（Ｐｒ、Ｐｓ、Ｐｔ），其分别被输入三相交流电的相电压；３个输出端（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）；第１直流电源线（ＬＨ）以及第２直流电源线（ＬＬ）；电流型变流器（４），其具有第１开关元件组，该第１开关元件组包括：连接在各个所述输入端与所述第１直流电源线之间的３个开关元件（Ｑｒｐ、Ｑｓｐ、Ｑｔｐ）、以及连接在各个所述输入端与所述第２直流电源线之间的３个开关元件（Ｑｒｎ、Ｑｓｎ、Ｑｔｎ）；电压型逆变器（６），其具有第２开关元件组，该第２开关元件组包括：连接在各个所述输出端与所述第１直流电源线之间的３个开关元件（Ｑｕｐ、Ｑｖｐ、Ｑｗｐ）、以及连接在各个所述输出端与所述第２直流电源线之间的３个开关元件（Ｑｕｎ、Ｑｖｎ、Ｑｗｎ）；以及钳位电路（５），其具有：钳位二极管（Ｄｃｌ），该钳位二极管包括分别与所述第１直流电源线和所述第２直流电源线连接的正极和负极；电容器（５１；５２；５１，５２），该电容器在所述第１直流电源线以及所述第２直流电源线之间与所述钳位二极管串联连接；以及短路用开关（Ｑｃｌ），该短路用开关与所述钳位二极管并联连接，所述变流器按照利用３个梯形波与载波之间的比较结果而确定的第１换流模式和１２０度通电模式中的任意一个进行换流，所述３个梯形波均为３６０度周期，且彼此相位相差１２０度，在所述第１换流模式下，各个所述梯形波具有一对在１２０度区间内连续的平坦区间、以及一对连接这一对平坦区间的６０度区间的倾斜区域，在所述第１换流模式下，所述变流器根据在一对所述平坦区间之间转变的所述梯形波与所述载波之间的比较进行换流，以在采用了所述第１换流模式的状态下所述短路用开关导通为契机，采用所述１２０度通电模式，在所述短路用开关变为非导通的时刻以后，采用所述第１换流模式。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【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：JP[]
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