CN103986339A - 电源转换系统的、电压调变装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源转换系统、电压调变装置及其方法。电压调变装置应用于电源转换系统中，该系统包含维也纳整流器、一组直流母线以及逆变器。电压调变装置包含：电网电压采样模块，用于采样电网电压；母线给定电压计算模块，用以根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；电压调变模块，用以根据直流母线电压值和直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；电流控制模块，用以接收来自该电网的一三相交流电流、有功电流给定信号和无功电流给定信号，输出三相控制电压；以及脉宽调变模块，用以接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出一脉冲控制信号至该维也纳整流器。本发明能够减轻过高的直流母线电压对系统的硬件造成的压力。

Description

电源转换系统的、电压调变装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种电压调变技术，且特别涉及一种电源转换系统、电压调变装置及其方法。

背景技术

随着节能减碳、绿色环保的要求，在工业系统中，变频调速的电机应用愈来愈广泛。近年来，高压变频系统需求大量增加，对性能的要求也愈来愈严格。在高压变频系统中，连接整流器与逆变器的直流母线电压越高，整流器与逆变器中的开关元件将承受大电压，其失效率也会随之上升。并且，直流母线电容的寿命亦容易缩短。再者，电机承受电压增高时，电机绕组绝缘器件会承受更大的考验。为了提高系统的可靠性，我们需要保证直流母线电压尽可能运行于较低的电平。

因此，如何设计一个新的电源转换系统的电压调变装置及其方法，来维持直流母线电压于较低的电压电平，并解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明的一态样是提供一种电压调变装置，应用于一电源转换系统中，该电源转换系统包含一维也纳整流器、一组直流母线以及一逆变器，其中该维也纳整流器转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压，该逆变器与该组直流母线电性连接且根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号，该电压调变装置包含：

一电网电压采样模块，电性连接至该电网，以采样一电网电压；

一母线给定电压计算模块，用以根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

一电压调变模块，用以接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

一电流控制模块，电性耦接至该电压调变模块，用以接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

一脉宽调变模块，用以接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出一脉冲控制信号至该维也纳整流器。

本发明的另一态样是提供一种电源转换系统，包含：一维也纳整流器，用以转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压；一组直流母线；一逆变器，与该组直流母线电性连接，以根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号；以及一电压调变装置。该电压调变装置包含：

一电网电压采样模块，电性连接至该电网，以采样一电网电压；

一母线给定电压计算模块，用以根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

一电压调变模块，用以接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

一电流控制模块，电性耦接至该电压调变模块，用以接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

一脉宽调变模块，用以接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出一脉冲控制信号至该维也纳整流器。

本发明的又一态样是提供一种电压调变方法，应用于一电源转换系统的一电压调变装置中，该电源转换系统包含一维也纳整流器、一组直流母线以及一逆变器，其中该维也纳整流器转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压，该逆变器与该组直流母线电性连接且根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号，该电压调变方法包含：

藉由电性连接至该电网的一电网电压采样模块采样一电网电压；

藉由一母线给定电压计算模块根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

藉由一电压调变模块接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

藉由电性耦接至该电压调变模块的一电流控制模块，接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

藉由一脉宽调变模块接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出脉冲控制信号至该维也纳整流器。

应用本发明的优点在于藉由电源转换系统中，电压调变装置的设计，限制直流母线电压值在稳定的范围内，从而减轻过高的直流母线电压对系统的硬件造成的压力，并在轻载或空载时以电压限幅的控制方式，避免直流母线电压受到瞬态扰动时产生的高电压电平，而轻易地达到上述的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例中，电源转换系统的方框图；

图2为本发明一实施例中，直流母线电压的电压波形图；

图3为本发明一实施例中，直流母线电压的电压波形图；

图4为本发明一实施例中，一种电压调变方法的流程图；

图5为本发明一实施例中，一种电压调变方法的流程图；

图6为本发明一实施例中，一种电压调变方法的流程图；以及

图7为本发明一实施例中，一种电压调变方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：电源转换系统            10：维也纳整流器

11：电网                   12：直流母线

120A、120B：直流母线电容   14：逆变器

15：负载电动机             16：电压调变装置

160：电网电压采样模块      161：电压调变模块

162：母线电压采样模块      163：电流控制模块

164：母线给定电压计算模块  165：波宽调变模块

167：整流器开关控制模块  400：电压调变方法

401-406：步骤            500：电压调变方法

501-508：步骤            600：电压调变方法

601-612：步骤            700：电压调变方法

701-712：步骤

具体实施方式

请参照图1。图1为本发明一实施例中，电源转换系统1的方框图。电源转换系统1包含维也纳整流器10、一组直流母线12、逆变器14以及电压调变装置16。

维也纳整流器10于一实施例中，包含多个开关元件(未绘示)，例如但不限于绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)，并藉由开关元件的导通与关闭，转换电网11的三相交流电压e_a、e_b及e_c为直流母线电压U_dc。

直流母线12用以传递直流母线电压U_dc。于一实施例中，电源转换系统1可包含电性连接于直流母线12的直流母线电容120A及120B，提供直流母线电压U_dc的支撑和滤波作用。

逆变器14藉由直流母线12与维也纳整流器10电性连接，以根据直流母线12传输的直流母线电压U_dc产生三相交流信号e’_a、e’_b及e’_c。于一实施例中，逆变器14更电性连接于负载电动机15，以藉由三相交流信号e’_a、e’_b及e’_c驱动负载电动机15。

电压调变装置16包含：电网电压采样模块160、母线电压采样模块162、母线给定电压计算模块164、电压调变模块161、电流控制模块163以及脉宽调变模块165。

电网电压采样模块160电性连接至电网11，以采样电网电压。母线电压采样模块162电性连接至直流母线12，以采样直流母线电压U_dc的数值。

母线给定电压计算模块162根据电网电压的线电压峰值计算直流母线电压给定值U_dcref。于一实施例中，母线给定电压计算模块162更根据电网11的电网额定电压有效值U_ACN计算直流母线电压给定范围，其中此直流母线电压给定范围包含上限值U_dcrefmax以及下限值U_dcrefmin。

于一实施例中，直流母线电压U_dc的数值越低，维也纳整流器10及逆变器14等承受的压力越小。然而为了能使维也纳整流器10正常工作，直流母线电压U_dc的数值须大于电网11的电压峰值。再兼顾到电压应力、电网电流谐波效果以及电流的调节能力等，直流母线电压给定值U_dcref可设为电网的线电压峰值的的k倍。于一实施例中，系数k的取值范围可以取在1.0～1.2之间。

于一实施例中，由于系统在电网电压达到电网额定电压有效值U_ACN的110％时仍须稳定工作，因此，直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax至少要大于。换言之，此直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax可以下式表示：

$U_{\mathrm{dcref}\max }>\sqrt{2}{U}_{\mathrm{ACN}}\×1.1$

另一方面，于一实施例中，考虑逆变器14额定输出电压的能力，直流母线电压给定范围的下限值U_dcrefmin至少需要。换言之，此直流母线电压给定范围的下限值U_dcrefmin可以下式表示：

$U_{\mathrm{dcref}\min }\≥\sqrt{2}{U}_{\mathrm{ACN}}$

因此，直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax及下限值U_dcrefmin可分别依系统在电网电压达到多少比例的电网额定电压有效值U_ACN仍须稳定工作，以及逆变器14额定输出电压的能力。

于一实施例中，直流母线电压给定值U_dcref的取值，及其与直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax以及下限值U_dcrefmin间的关系，可以下二式表示：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dcref}}=\sqrt{2}{U}_{\mathrm{AC}}\×k\\ U_{\mathrm{dcref}\min }\≤U_{\mathrm{dcref}}\≤U_{\mathrm{dcref}\max }\end{array}\right.$

当所计算的直流母线电压给定值U_dcref超出上限值U_dcrefmax以及下限值U_dcrefmin时，直流母线电压给定值U_dcref将被限制在直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax或下限值U_dcrefmin中。

于上述的实施例中，为保留以让系统缓冲的取值，于其他实施例中可视实际状况而调整为不同的数值，不为上述的范例所限。并且，于其他实施例中，系统在电网电压超过多少比例的电网额定电压有效值U_ACN仍需维持正常运作，亦可视实际状况而调整为不同的数值，不为上述的范例所限。

电压调变模块161根据直流母线电压U_dc的数值，与上述计算所得的直流母线电压给定值U_dcref以及直流母线电压给定范围，产生有功电流给定信号i_d*。电流控制模块163用以根据电网11的电流采样值i_a、i_b及i_c、有功电流给定信号i_d*和一无功电流给定信号(图中未示出)，输出三相控制电压V_a、V_b及V_c。一般来说，如果要求系统功率因数为1，则该无功电流给定信号为0。如果在Vienna结构下希望低次谐波能够控制得比较好，则需要令无功电流给定信号不为0，从而起到一定的补偿作用。

波宽调变模块165进一步根据三相控制电压V_a、V_b及V_c产生脉冲控制信号S_a、S_b及S_c至维也纳整流器10的开关元件，以控制维也纳整流器10的运作，俾控制直流母线电压U_dc的数值追踪直流母线电压给定值U_dcref。如上该，此直流母线电压给定值U_dcref被限制在直流母线电压给定范围的上限值U_dcrefmax或下限值U_dcrefmin中。

因此，本发明的电源转换系统1中，电压调变装置16可限制直流母线电压U_dc的数值在稳定的范围内，从而减轻过高的直流母线电压U_dc对系统的硬件造成的压力，延长系统硬件的寿命，并避免系统硬件在高压影响而损坏时造成的危险。

于一实施例中，电压调变装置16更包含整流器开关控制模块167。整流器开关控制模块167接收直流母线电压U_dc的数值，以与电压阈值U_{dc_highlimit}(未标示于图中)比较，俾于直流母线电压U_dc的数值大于电压阈值U_{dc_highlimit}时，控制波宽调变模块165直接关闭维也纳整流器10的开关元件，并于直流母线电压U_dc的数值小于电压阈值U_{dc_highlimit}时，停止控制波宽调变模块165。其中，电压阈值U_{dc_highlimit}为直流母线电压给定值U_dcref与限幅系数k_limit的乘积。其中，限幅系数k_limit与母线电压保护系数k_limitmax的关系为：

1<k_limit<k_limitmax

由于维也纳整流器10的能量只能单向流动，导致其无法像四象限运行变流器一样正常工作于空载状态。因此，为了保证维也纳整流器10在空载或轻载时，直流母线电压U_dc不产生过压的情形，整流器开关控制模块167可在维也纳整流器10过压前控制波宽调变模块165停止传送脉冲控制信号S_a、S_b及S_c至维也纳整流器10的开关元件，以阻止直流母线电容120A及120B能量的累积。

请参照图2。图2为本发明一实施例中，直流母线电压U_dc的电压波形图。其中，横轴为时间t，纵轴为直流母线电压U_dc的数值。

如图2所示，在时间t1前，逆变器14为带载运行并持续消耗能量的状态，维也纳整流器10可在电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165的控制下，将直流母线电压U_dc的数值控制在直流母线电压给定值U_dcref附近。

在时间t1时，逆变器14开始转变为轻载，甚至到无载而不消耗任何能量的状态。此时维也纳整流器10已无法藉由电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165进行控制，直流母线电压U_dc的数值将持续上升。整流器开关控制模块167将判断直流母线电压U_dc的数值大于电压阈值U_{dc_highlimit}。

因此，整流器开关控制模块167可在此时控制波宽调变模块165停止传送脉冲控制信号S_a、S_b及S_c至维也纳整流器10的开关元件。直流母线电压U_dc的数值将被限制在电压阈值U_{dc_highlimit}而不会继续升高。

到时间t2时，逆变器14再度转为带载运行的状态并消耗能量，直流母线电压U_dc的数值将因此下降。因此，整流器开关控制模块167可在此时停止控制波宽调变模块165。维也纳整流器10即可再次受电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165的控制。

于另一实施例中，为确保逆变器14带载运行时不会轻易触发上述的机制，以及使逆变器14在轻载或无载时，直流母线电压U_dc不会维持在过高的数值，整流器开关控制模块167依据状况采用不同的电压阈值U_{dc_highlimit}。

请参照图3。图3为本发明一实施例中，直流母线电压U_dc的电压波形图。其中，横轴为时间t，纵轴为直流母线电压U_dc的数值。

于本实施例中，整流器开关控制模块167依据状况采用第一电压阈值U_{dc_highlimit1}或第二电压阈值U_{dc_highlimit2}，其中第二电压阈值U_{dc_highlimit2}高于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}。

如图3所示，在时间t1前，电压阈值U_{dc_highlimit}的初始值为第二电压阈值U_{dc_highlimit2}。逆变器14为带载运行的状态，维也纳整流器10可在电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165的控制下，将直流母线电压U_dc的数值控制在直流母线电压给定值U_dcref附近。

在时间t1时，逆变器14开始转变为轻载，甚至到无载而不消耗任何能量的状态。此时维也纳整流器10已无法藉由电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165进行控制，直流母线电压U_dc的数值将持续上升。整流器开关控制模块167将判断直流母线电压U_dc的数值大于第二电压阈值U_{dc_highlimit2}。

因此，整流器开关控制模块167可在此时控制波宽调变模块165停止传送脉冲控制信号S_a、S_b及S_c至维也纳整流器10的开关元件。直流母线电压U_dc的数值将被限制在第二电压阈值U_{dc_highlimit2}而不会继续升高。同时，整流器开关控制模块167将判断直流母线电压U_dc的数值是否大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1。

当直流母线电压U_dc的数值大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1时，整流器开关控制模块167使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为第一电压阈值U_{dc_highlimit1}。因此，直流母线电压U_dc的数值将被限制在较低的第一电压阈值U_{dc_highlimit1}而不会继续升高。

到时间t2时，逆变器14再度转为带载运行的状态并消耗能量，直流母线电压U_dc的数值将因此下降。因此，整流器开关控制模块167可在此时停止控制波宽调变模块165。维也纳整流器10即可再次受电压调变模块161、电流控制模块163以及波宽调变模块165的控制。同时，整流器开关控制模块167将判断直流母线电压U_dc的数值是否大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第二时间间隔ΔT2。

当直流母线电压U_dc的数值小于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1时，整流器开关控制模块167使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为较高的第二电压阈值U_{dc_highlimit2}。则直流母线电压Udc的数值需高于第二电压阈值U_{dc_highlimit2}，才会再次触发整流器开关控制模块167的过压保护机制。

于一实施例中，上述第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}，可分别设定为直流母线电压给定值U_dcref与第一限幅系数k_limit1及第二限幅系数k_limit2的乘积，例如以下二式表示：

U_{dc_highlimit1}＝U_dcref·k_limit1

U_{dc_highlimit2}＝U_dcref·k_limit2

并且，第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}应小于该直流母线电压给定值U_dcref与一母线电压保护系数k_limitmax的乘积。亦即，第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}对应的正倍数与母线电压保护系数k_limitmax的关系为：

1<k_limit1<k_limit2<k_limitmax

于另一实施例中，上述第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}，可分别依据逆变器14的输出有功功率P_out来决定。

于此实施例中，整流器开关控制模块167将判断逆变器14的输出有功功率P_out是否小于一功率阈值P_load1超过如图3所示的第一时间间隔ΔT1，并于输出有功功率P_out小于功率阈值P_load1超过第一时间间隔ΔT1时，使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为第一电压阈值U_{dc_highlimit1}，且整流器开关控制模块167更判断输出有功功率P_out是否不小于功率阈值P_load1超过第二时间间隔ΔT2，以于输出有功功率P_out不小于功率阈值P_load1超过第二时间间隔ΔT2时，使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}的第二电压阈值U_{dc_highlimit2}。

因此，本发明的电源转换系统1中，电压调变装置16可在逆变器14位于轻载或空载的状态时，以电压限幅的控制方式，避免直流母线电压U_dc受到瞬态扰动时产生高电压电平，从而减轻过高的直流母线电压U_dc对系统的硬件造成的压力，延长系统硬件的寿命，并避免系统硬件在高压影响而损坏时造成的危险。

图4为本发明一实施例中，一种电压调变方法400的流程图。电压调变方法400可应用于如图1所示的电源转换系统1的电压调变装置16中。电压调变方法400包含下列步骤。

于步骤401，藉由电性连接至电网11的电网电压采样模块160采样电网电压。

于步骤402，藉由电性连接至直流母线12的母线电压采样模块162采样直流母线电压Udc的数值。

于步骤403，藉由母线给定电压计算模块162根据电网电压计算直流母线电压给定值U_dcref。

于步骤404，藉由电压调变模块161接收直流母线电压U_dc的数值和直流母线电压给定值U_dcref，输出有功电流给定信号i_d*。

于步骤405，藉由电性耦接至电压调变模块161的电流控制模块163，接收来自电网11的三相交流电流、有功电流给定信号(id*)和无功电流给定信号，输出三相控制电压V_a、V_b及V_c。

于步骤406，藉由脉宽调变模块165接收三相控制电压V_a、V_b及V_c及直流母线电压U_dc，并输出脉冲控制信号S_a、S_b及S_c至维也纳整流器10。

接着，流程将回至步骤401，以重新采样相关的电压值。

图5为本发明一实施例中，一种电压调变方法500的流程图。电压调变方法500可应用于如图1所示的电源转换系统1的电压调变装置16中。电压调变方法500包含下列步骤。

于步骤501，藉由电性连接至电网11的电网电压采样模块160采样电网电压，亦即三相交流电压e_a、e_b及e_c的数值。

于步骤502，藉由电性连接至直流母线12的母线电压采样模块162采样直流母线电压U_dc的数值。

于步骤503，由母线给定电压计算模块162计算直流母线电压给定值U_dcref，并计算电压阈值U_{dc_highlimit}。其中，电压阈值U_{dc_highlimit}为直流母线电压给定值U_dcref与限幅系数k_limit的乘积。

于步骤504，整流器开关控制模块167接收直流母线电压U_dc的数值，以与电压阈值U_{dc_highlimit}比较，并判断直流母线电压U_dc的数值是否大于该电压阈值U_{dc_highlimit}。

当直流母线电压U_dc的数值大于电压阈值U_{dc_highlimit}时，整流器开关控制模块167在步骤505控制波宽调变模块165直接关闭维也纳整流器10的开关元件。并且，流程将回至步骤501继续采样电压。

当直流母线电压U_dc的数值不大于电压阈值时U_{dc_highlimit}，整流器开关控制模块167不控制波宽调变模块165。流程可进行至步骤506-508。其中，步骤506-508与图4的步骤404-406相同，故不再此赘述。于步骤508后，流程将回至步骤501重新采样相关的电压值。

图6为本发明一实施例中，一种电压调变方法600的流程图。电压调变方法600可应用于如图1所示的电源转换系统1的电压调变装置16中。电压调变方法600包含下列步骤。

于电压调变方法600中，步骤601-602与图5中的步骤501-502相同，因此不再赘述。于步骤603，由母线给定电压计算模块162计算直流母线电压给定值U_dcref，并计算电压阈值U_{dc_highlimit}。于一实施例中，母线给定电压计算模块162计算第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}，并以第二电压阈值U_{dc_highlimit2}做为预设的电压阈值U_{dc_highlimit}。

于步骤604，整流器开关控制模块167接收直流母线电压U_dc的数值，以与电压阈值U_{dc_highlimit}比较，并判断直流母线电压Udc的数值是否大于该电压阈值U_{dc_highlimit}。

当直流母线电压U_dc的数值大于第二电压阈值U_{dc_highlimit}时，整流器开关控制模块167在步骤605控制波宽调变模块165直接关闭维也纳整流器10的开关元件。

接着，整流器开关控制模块167更于步骤606判断直流母线电压U_dc的数值是否大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1。当直流母线电压U_dc的数值大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1，整流器开关控制模块167将于步骤607使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为第一电压阈值U_{dc_highlimit1}。

而当步骤605中判断直流母线电压U_dc的数值并未大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第一时间间隔ΔT1，或是步骤606结束后，流程将回至步骤601重新采样相关的电压值。

而另一方面，当直流母线电压U_dc的数值不大于第二电压阈值U_{dc_highlimit}时，将进行步骤608-610。步骤608-610系与图5中的步骤506-508相同，因此不再赘述。于本实施例中，整流器开关控制模块167更于步骤611判断直流母线电压U_dc的数值是否不大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第二时间间隔ΔT2。

当直流母线电压Udc的数值不大于第一电压阈值U_{dc_highlimit1}超过第二时间间隔ΔT2，整流器开关控制模块167将于步骤612使电压阈值U_{dc_highlimit}设定为第二电压阈值U_{dc_highlimit2}。流程将回至步骤601重新采样相关的电压值。

图7为本发明一实施例中，一种电压调变方法700的流程图。电压调变方法700可应用于如图1所示的电源转换系统1的电压调变装置16中。电压调变方法700包含下列步骤。

于电压调变方法700中，步骤701-705、步骤707-710及步骤712系与图6中的步骤601-605、步骤607-610及步骤612相同，因此不再赘述。唯于本实施例中，步骤706及步骤711系分别以逆变器14的输出有功功率是否小于功率阈值超过第一时间间隔ΔT1，以及逆变器14的输出有功功率是否不小于功率阈值超过第二时间间隔ΔT2来判断是否将电压阈值U_{dc_highlimit}设定为第一电压阈值U_{dc_highlimit1}及第二电压阈值U_{dc_highlimit2}的依据。因此，电压调变方法700可藉由对逆变器14的输出有功功率大小的判断，达到如同图6的电压调变方法600中，动态调整电压阈值U_{dc_highlimit}的机制。

虽然本揭示内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本揭示内容，任何本领域的技术人员，在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (27)

1.一种电压调变装置，应用于一电源转换系统中，该电源转换系统包含一维也纳整流器、一组直流母线以及一逆变器，其中该维也纳整流器转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压，该逆变器与该组直流母线电性连接且根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号，该电压调变装置包含：

一电网电压采样模块，电性连接至该电网，以采样一电网电压；

一母线给定电压计算模块，用以根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

一电压调变模块，用以接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

一电流控制模块，电性耦接至该电压调变模块，用以接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

一脉宽调变模块，用以接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出一脉冲控制信号至该维也纳整流器。

2.如权利要求1所述的电压调变装置，还包括：

一整流器开关控制模块，用以接收该直流母线电压值和一直流母线电压阈值并进行比较，根据比较结果输出一开关控制信号，该脉宽调变模块根据该三相控制电压、该直流母线电压值以及该开关控制信号，输出该脉冲控制信号。

3.如权利要求1所述的电压调变装置，其中，该直流母线电压给定值为该电网的线电压峰值的k倍，k介于1.0～1.2之间。

4.如权利要求1所述的电压调变装置，还包括：

一母线电压采样模块，电性连接至该组直流母线，以采样该直流母线电压值。

5.如权利要求2所述的电压调变装置，其中，当该电压调变装置工作于空载或轻载时，该直流母线电压阈值为一第一电压阈值；当该电压调变装置工作于重载时，该直流母线电压阈值为一第二电压阈值，其中，该第一电压阈值小于该第二电压阈值。

6.如权利要求5所述的电压调变装置，其中，该第一电压阈值为直流母线电压给定值与第一限幅系数k_limit1的乘积，该第二电压阈值为直流母线电压给定值与第二限幅系数k_limit2的乘积，k_limit1和k_limit2的取值范围为1<k_limit1<k_limit2<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。

7.如权利要求5所述的电压调变装置，其中该整流器开关控制模块更判断该直流母线电压值大于该第一电压阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该直流母线电压值是否小于该第一电压阈值超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

8.如权利要求5所述的电压调变装置，其中该整流器开关控制模块更判断该逆变器的一输出有功功率小于一功率阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该输出有功功率不小于该功率阈值是否超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

9.如权利要求2所述的电压调变装置，其中，该直流母线电压阈值为该直流母线电压给定值与一限幅系数k_limit的乘积，其中，k_limit取值范围为1<k_limit<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。

10.一种电源转换系统，包含：

一维也纳整流器，用以转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压；

一组直流母线；

一逆变器，与该组直流母线电性连接，以根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号；以及

一电压调变装置，包含：

一电网电压采样模块，电性连接至该电网，以采样一电网电压；

一母线给定电压计算模块，用以根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

一电压调变模块，用以接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

一电流控制模块，电性耦接至该电压调变模块，用以接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

一脉宽调变模块，用以接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出一脉冲控制信号至该维也纳整流器。

11.如权利要求10所述的电源转换系统，该电压调变装置还包括：

一整流器开关控制模块，用以接收该直流母线电压值和一直流母线电压阈值并进行比较，根据比较结果输出一开关控制信号，该脉宽调变模块根据该三相控制电压、该直流母线电压值以及该开关控制信号，输出该脉冲控制信号。

12.如权利要求10所述的电源转换系统，其中该直流母线电压给定值为电网的线电压峰值的k倍，k介于1.0～1.2之间。

13.如权利要求10所述的电源转换系统，电压调变装置还包括：

一母线电压采样模块，电性连接至该组直流母线，以采样该直流母线电压值。

14.如权利要求13所述的电源转换系统，其中当该电压调变装置工作于空载或轻载时，该直流母线电压阈值为一第一电压阈值；当该电压调变装置工作于重载时，该直流母线电压阈值为一第二电压阈值，其中，该第一电压阈值小于该第二电压阈值。

15.如权利要求14所述的电源转换系统，其中该第一电压阈值为直流母线电压给定值与第一限幅系数k_limit1的乘积，该第二电压阈值为直流母线电压给定值与第二限幅系数k_limit2的乘积，k_limit1和k_limit2的取值范围为1<k_limit1<k_limit2<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。

16.如权利要求14所述的电源转换系统，其中该整流器开关控制模块更判断该直流母线电压值大于该第一电压阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该直流母线电压值是否小于该第一电压阈值超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

17.如权利要求14所述的电源转换系统，其中该整流器开关控制模块更判断该逆变器的一输出有功功率小于一功率阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该输出有功功率不小于该功率阈值是否超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

18.如权利要求11所述的电源转换系统，其中，该第一电压阈值为直流母线电压给定值与一限幅系数k_limit的乘积，其中，k_limit取值范围为1<k_limit<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。

19.一种电压调变方法，应用于一电源转换系统的一电压调变装置中，该电源转换系统包含一维也纳整流器、一组直流母线以及一逆变器，其中该维也纳整流器转换一电网的一三相交流电压为一直流母线电压，该逆变器与该组直流母线电性连接且根据该组直流母线传输的该直流母线电压产生一三相交流信号，该电压调变方法包含：

藉由电性连接至该电网的一电网电压采样模块采样一电网电压；

藉由一母线给定电压计算模块根据该电网电压计算该直流母线电压给定值；

藉由一电压调变模块接收一直流母线电压值以及该直流母线电压给定值，并根据该直流母线电压值和该直流母线电压给定值输出一有功电流给定信号；

藉由电性耦接至该电压调变模块的一电流控制模块，接收来自该电网的一三相交流电流、该有功电流给定信号和一无功电流给定信号，输出一三相控制电压；以及

藉由一脉宽调变模块接收该三相控制电压及该直流母线电压值，并输出脉冲控制信号至该维也纳整流器。

20.如权利要求19所述的电压调变方法，还包括：

藉由一整流器开关控制模块，接收该直流母线电压值和一直流母线电压阈值并进行比较，根据比较结果输出一开关控制信号，该脉宽调变模块根据该三相控制电压、该直流母线电压值以及该开关控制信号，输出该脉冲控制信号。

21.如权利要求19所述的电压调变方法，其中，该直流母线电压给定值为电网的线电压峰值的k倍，k介于1.0～1.2之间。

22.如权利要求19所述的电压调变方法，还包括：

藉由电性连接至该组直流母线的一母线电压采样模块采样该直流母线电压值。

23.如权利要求20所述的电压调变方法，其中，当该电压调变装置工作于空载或轻载时，该直流母线电压阈值为一第一电压阈值；当该电压调变装置工作于重载时，该直流母线电压阈值为一第二电压阈值，其中，该第一电压阈值小于该第二电压阈值。

24.如权利要求23所述的电压调变方法，其中，该第一电压阈值为直流母线电压给定值与第一限幅系数k_limit1的乘积，该第二电压阈值为直流母线电压给定值与第二限幅系数k_limit2的乘积，k_limit1和k_limit2的取值范围为1<k_limit1<k_limit2<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。

25.如权利要求23所述的电压调变方法，其中更包含：

藉由该整流器开关控制模块判断该直流母线电压值大于该第一电压阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该直流母线电压值是否小于该第一电压阈值超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

26.如权利要求23所述的电压调变方法，其中更包含：

藉由该整流器开关控制模块判断该逆变器的一输出有功功率小于一功率阈值是否超过一第一时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为该第一电压阈值；

并判断该输出有功功率不小于该功率阈值是否超过一第二时间间隔，若超过，则该直流母线电压阈值设定为大于该第一电压阈值的该第二电压阈值。

27.如权利要求20所述的电压调变方法，其中，该第一电压阈值为直流母线电压给定值与一限幅系数k_limit的乘积，其中，k_limit取值范围为1<k_limit<k_limitmax，k_limitmax为直流母线电压过压保护值所对应的母线电压保护系数。