CN105322807A - 矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法 - Google Patents

矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能适当地控制电力系统侧的功率因数的矩阵变换器、发电系统及功率因数控制方法。实施方式涉及的矩阵变换器具备电力转换部和控制部。电力转换部具有多个双向开关且设置在电力系统和旋转电机之间。控制部控制从电力转换部流向旋转电机的励磁电流，以控制电力系统侧的功率因数。

Description

矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法
技术领域
本发明涉及矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法。
背景技术
以往，作为电力转换装置，已知有将交流电源(例如，电力系统)的电压直接转换为任意频率、电压的矩阵变换器。这样的矩阵变换器例如能够抑制高次谐波电流、有效利用再生电力，因而作为新式电力转换装置而受到关注(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-354815号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，矩阵变换器有时很难适当地控制电力系统侧的功率因数。例如，在转换电力系统的电压并向发电机输出、从而将发电机的功率提供给电力系统的矩阵变换器中，当在电力系统侧设置滤波器时，有时很难通过构成滤波器的电容器的超前电流来将电力系统侧的功率因数保持为1。
本发明实施方式的一种方式就是鉴于上述状况而作出的，其目的在于提供一种能够适当地控制电力系统侧的功率因数的矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法。
用于解决问题的技术方案
实施方式的一种方式所涉及的矩阵变换器具备电力转换部和控制部。所述电力转换部具有多个双向开关，且设置在电力系统和旋转电机之间。所述控制部控制从所述电力转换部流向所述旋转电机的励磁电流，以控制所述电力系统侧的功率因数。
发明效果
根据实施方式的一种方式，提供了一种能适当地控制电力系统侧的功率因数的矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的发电系统结构的一例的图。
图2是表示双向开关的一例的图。
图3是表示已调整功率因数角时的转速、有功功率、无功功率以及系统侧功率因数的关系例的图。
图4是表示基于励磁电流的系统侧功率因数的控制的说明图。
图5是表示矩阵变换器的控制部结构的一例的图。
图6是表示切换向旋转电机输出的电压的一例的图。
图7是表示控制部的处理流程的一例的流程图。
图8是表示矩阵变换器的控制部结构的其他例的图。
附图标记说明
1矩阵变换器
2旋转电机
3电力系统
4位置检测器
10电力转换部
11滤波器
12、13电流检测部
14电压检测部
15控制部
20相位检测器
21dq坐标转换器
22q轴电流指令生成器
23d轴电流指令生成器
24、25、34、41减法器
26q轴电流控制器
27d轴电流控制器
28坐标转换器
29驱动控制器
30功率因数指令生成器
31限制器
32无功电流指令输出器
33无功电流抽出器
35、42PI控制器
51转速检测器
52判定器
53d轴电流指令生成器
100发电系统
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明公开的矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法的实施方式。此外，以下示出的实施方式并非限定本发明。
[1.发电系统]
图1是表示实施方式涉及的发电系统结构的一例的图。如图1所示，实施方式涉及的发电系统100具备矩阵变换器1和旋转电机2。矩阵变换器1设置在旋转电机2和三相交流的电力系统3之间，进行旋转电机2和电力系统3之间的电力转换。
在以下的实施方式中，作为旋转电机2的一例，例如说明同步电动机等交流发电机(ACG)。但旋转电机2不限于交流发电机，例如也可以是交流电动机。另外，在旋转电机2的旋转轴Ax上设置位置检测器4，用于检测表示旋转电机2的转子位置(机械角)的旋转位置θG，由该位置检测器4检测出的旋转位置θG被输入到矩阵变换器1。
[2.矩阵变换器1]
如图1所示，矩阵变换器1具备：电力转换部10；滤波器11；电流检测部12、13；电压检测部14；控制部15；端子TR、TS、TT；以及端子TU、TV、TW。旋转电机2与端子TU、TV、TW连接，电力系统3与端子TR、TS、TT连接。
电力转换部10具备将电力系统3的R相、S相以及T相的各相与旋转电机2的U相、V相以及W相的各相连接的多个双向开关Sw1～Sw9。双向开关Sw1～Sw3是分别将电力系统3的R相、S相、T相与旋转电机2的U相连接的双向开关。
双向开关Sw4～Sw6是将电力系统3的R相、S相、T相与旋转电机2的V相分别连接的双向开关。双向开关Sw7～Sw9是将电力系统3的R相、S相、R相与旋转电机2的W相分别连接的双向开关。
双向开关Sw1～Sw9例如具有图2所示那样的结构。图2是表示各双向开关Sw1～Sw9的结构例的图。如图2所示，各双向开关Sw1～Sw9是由开关元件16与二极管18形成的串联连接体、和开关元件17与二极管19形成的串联连接体呈反向并联连接而构成。
开关元件16、17例如为MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)等的半导体开关元件。另外，开关元件16、17也可以为下一代半导体开关元件的SiC、GaN。
另外，双向开关Sw1～Sw9不限于图2所示的结构。例如，在图2所示的例子中，二极管18、19的阴极彼此并不连接，但双向开关Sw1～Sw9也可以为二极管18、19的阴极彼此连接的结构。另外，开关元件16、17为反向阻断IGBT时，也可以不设置二极管18、19。
返回图2继续矩阵变换器1的说明。滤波器11设置在电力系统3的R相、S相以及T相与电力转换部10之间，抑制从电力转换部10向电力系统3的噪声的影响。具体而言，滤波器11包括三个电抗器和三个电容器，用于除去构成电力转换部10的双向开关Sw1～Sw9的开关所引起的开关噪声。另外，滤波器11不局限于图1所示的LC滤波器的结构，也可以为其他的结构。
电流检测部12设置在电力系统3与滤波器11之间，对在矩阵变换器1与电力系统3的R相、S相、T相的各相之间流动的电流的瞬时值IR、IS、IT(以下记为系统侧电流IR、IS、IT)进行检测。另外，电流检测部12例如利用作为磁电转换元件的霍尔元件来检测电流。
电流检测部13设置在电力转换部10与旋转电机2之间，对在矩阵变换器1与电力系统2的U相、V相、W相的各相之间流动的电流的瞬时值IU、IV、IW(以下记为旋转电机侧电流IU、IV、IW)进行检测。另外，电流检测部13例如利用作为磁电转换元件的霍尔元件来检测电流。
电压检测部14设置在电力系统3与电力转换部10之间，对电力系统3的R相、S相、T相的各相的电压值VR、VS、VT(以下记为系统侧电压VR、VS、VT)进行检测。
控制部15控制电力转换部10。例如，控制部15基于旋转位置θG、系统侧电流IR、IS、IT、旋转电机侧电流IU、IV、IW、以及系统侧电压VR、VS、VT，控制电力转换部10。
控制部15通过调整输入功率因数角θin来控制电力系统3侧的功率因数λgrid(以下记为：系统侧功率因数λgrid)。输入功率因数角θin是从电力转换部10提供给电力系统3侧的电力的功率因数角。另外，系统侧功率因数λgrid是由矩阵变换器1提供给电力系统3侧的功率的功率因数角，是从电力系统3观察到的功率因数。
控制部15在旋转电机2的转速ωG较高的情况下，能够通过调整输入功率因数角θin来进行系统侧功率因数λgrid的调整。另一方面，旋转电机2的转速ωG较低时，在输入功率因数角θin的调整中，有时很难调整系统侧功率因数λgrid。以下、关于这一点进行说明。
矩阵变换器1如图1所示，在电力转换部10和电力系统3之间设置滤波器11，通过该滤波器11，电力系统3上超前无功电流流动，产生超前无功功率Qini。这样的超前无功功率Qini有时在旋转电机2的转速ωG较低时，即使变更输入功率因数角θin，抵消超前无功功率Qini的滞后无功电流也不从电力转换部10流向电力系统3侧。
例如，从旋转电机2提供给矩阵变换器1的发电功率(有功功率)PG和、从矩阵变换器1提供给电力系统3的无功功率Qgrid、输入功率因数角θin、超前无功功率Qini满足下式(1)所示的关系。此外，电力转换部10的损失可以忽略。
Qgrid＝PG×tan(θin)－Qini···(1)
旋转电机2的转速ωG较低时，发电功率PG较小，因此即使调整输入功率因数角θin，在上述式(1)中，PG×tan(θin)有时也不会大于超前无功功率Qini。在这种情况下，无功功率Qgrid为负的状态。为此，通过输入功率因数角θin的调整很难将系统侧功率因数λgrid控制为“1”、或者控制成滞后功率因数。
图3是表示已调整输入功率因数角θin时的转速ωG、发电功率PG、无功功率Qgrid以及系统侧功率因数λgrid的关系例的图。图3所示的例子中，在通过调整输入功率因数角θin的功率因数控制中，以旋转电机2的额定转速的大约30％以上的转速ωG，能使系统侧功率因数λgrid为“1”。另一方面，以旋转电机2的额定转速的大约小于30％的转速ωG，不能使系统侧功率因数λgrid为“1”。
为此，控制部15通过控制从电力转换部10流向旋转电机2的励磁电流，来控制系统侧功率因数λgrid。图4是基于励磁电流的系统侧功率因数λgrid的控制的说明图。
如图4所示，旋转电机2具有例如绕组电阻R，由于流过与转速ωG相应频率的电流，因绕组电阻R而产生功率损失PR。在例如旋转电机2具有铜绕组的情况下，这样的功率损失PR为铜损。
控制部15通过控制电力转换部10，以使得从电力转换部10向旋转电机2流过励磁电流，从而产生功率损失PR。由此，由旋转电机2产生的功率是在旋转电机2的发电功率PG上加上功率损失PR的功率。
控制部15通过将这样产生的功率损失PR从电力转换部10作为无功功率提供给电力系统3侧，由此能够使消减超前无功功率Qini的滞后无功电流从电力转换部10流向电力系统3侧。因此，即使是在转速ωG较低的情况下，也能够精确地调整系统侧功率因数λgrid。
例如，发电系统100是风力发电，在旋转电机2上连接转子(例如，风车的螺旋桨)的情况下，风较弱时，转子的转速较低，因此旋转电机2的转速ωG较低。即使是在这样的情况下，发电系统100通过控制从电力转换部10流向旋转电机2的励磁电流，来控制系统侧功率因数λgrid，所以能够精确调整系统侧功率因数λgrid。为此，例如能够根据电力系统3侧要求的功率因数来调整系统侧功率因数λgrid。
此外，为了产生功率损失PR，流向旋转电机2的为励磁电流。为此，旋转电机2虽未产生转矩，但通过双向开关Sw1～Sw9的开关，能够将旋转电机2上产生的功率作为滞后无功功率从电力转换部10提供给电力系统3侧。
[3.控制部15的结构]
图5是表示控制部15结构的一例的图。如图5所示，控制部15包括：相位检测器20；dq坐标转换器21；q轴电流指令生成器22；d轴电流指令生成器23；减法器24、25；q轴电流控制器26；d轴电流控制器27；坐标转换器28；驱动控制器29；功率因数指令生成器30；以及限制器31。
控制部15例如包括具有CPU(CentralProcessingUnit)、ROM(ReadOnlyMemory)、RAM(RandomAccessMemory)、输入输出端口等的微型计算机或ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)或FPGA(FieldProgrammableGateArray)等集成电路来实现。
微型计算机的CPU通过读取并执行存储在ROM上的程序，能够执行上述各部位20～31的一部分或者全部的功能。另外，通过ASIC或FPGA等电路也能实现上述各部位20～31的一部分或者全部的功能。
相位检测器20例如由位置检测器4检测出的旋转位置θG上乘以旋转电机2的极数，来检测旋转电机2的电角度相位θ。
dq坐标转换器21根据旋转电机侧电流IU、IV、IW求出d轴电流Id和q轴电流Iq。例如，dq坐标转换器21将旋转电机侧电流IU、IV、IW转换成固定坐标上的正交的两轴的αβ成分，根据电角度相位θ，将αβ轴坐标系的成分转换成dq轴坐标系的成分，由此求出d轴电流Id和q轴电流Iq。此外，d轴是与旋转电机2的磁通平行的轴，q轴是与d轴正交的轴。
q轴电流指令生成器22生成q轴电流指令Iq*。q轴电流指令生成器22例如使用转矩-电流转换系数K，求出与转矩指令T*对应的q轴电流指令Iq*。q轴电流指令Iq*是在旋转电机2流过的转矩电流的目标值。
d轴电流指令生成器23生成d轴电流指令Id*(励磁电流指令的一例)。d轴电流指令Id*是在旋转电机2上流动的励磁电流的目标值。通过这样的d轴电流指令Id*，在旋转电机2上流过励磁电流。此外，关于d轴电流指令生成器23，将在后面进行详细描述。
减法器24从q轴电流指令Iq*减去q轴电流Iq，减法器25从d轴电流指令Id*减去d轴电流Id。
q轴电流控制器26例如是PI(比例积分)控制器，通过比例积分控制，生成q轴电压指令Vq*，以使得q轴电流指令Iq*和q轴电流Iq的偏差为零。另外，d轴电流控制器27例如是PI控制器，通过比例积分控制，生成d轴电压指令Vd*，以使得d轴电流指令Id*和d轴电流Id的偏差为零。此外，q轴电流控制器26以及d轴电流控制器27例如也可以具有PID控制器而取代PI控制器。
坐标转换器28根据q轴电流控制器26的q轴电压指令Vq*和d轴电流控制器27的d轴电压指令Vd*，求出电压指令的振幅M以及相位指令θa*。坐标转换器28使用例如下式(2)，求出电压指令的振幅M，使用下式(3)求出相位指令θa*。
M＝(Vd*2+Vq*2)1/2···(2)
θa*＝tan-1(Vq*/Vd*)···(3)
进而，坐标转换器28根据电压指令的振幅M、相位指令θa*以及电角度相位θ，生成U相的电压指令Vu*、V相的电压指令Vv*以及W相的电压指令Vw*。坐标转换器28使用例如下式(4)～(6)，求出电压指令Vu*、Vv*、Vw*。
Vu*＝M×Sin(θ+θa*)···(4)
Vv*＝M×Sin(θ+θa*－2π/3)···(5)
Vw*＝M×Sin(θ+θa*+2π/3)···(6)
驱动控制器29根据电压指令Vu*、Vv*、Vw*、系统侧电压VR、VS、VT、以及输入功率因数角指令θin*，生成门信号Sg1～Sg18。门信号Sg1～Sg18分别输入双向开关Sw1～Sw9的各开关元件的门极，由此控制电力转换部10。
例如，驱动控制器29在系统侧电压VR、VS、VT的大小的大小关系没有变化的期间，按由大到小的顺序将系统侧电压VR、VS、VT的大小设为输入相电压Ep、Em、En。驱动控制器29根据输入功率因数角指令θin*，将电压指令Vu*、Vv*、Vw*转换成与输入相电压Ep、Em、En的各电压值对应的PWM(PulseWidthModulation：脉宽调制)信号。驱动控制器29对PWM信号实施换流控制处理，生成门信号Sg1～Sg18。
图6是表示切换输入到旋转电机2的输入相电压Ep、Em、En的一例的图。如图6所示，根据门信号Sg1～Sg18对双向开关Sw1～Sw9的控制，在PWM信号的一个周期Tc，从输出到旋转电机2的输入相电压例如按En→Em→Ep→Em→En切换。此外，输出到旋转电机2的输入相电压的切换不限定于En→Em→Ep→Em→En。
回到图5，接着说明控制部15。功率因数指令生成器30生成输入功率因数角指令θin*(功率因数指令的一例)。这样的功率因数指令生成器30具备：无功电流指令输出器32、无功电流抽出器33、减法器34、以及PI控制器35。
无功电流指令输出器32输出无功电流指令IQ*(目标值的一例)。这样的无功电流指令IQ*例如为零时，在功率因数指令生成器30中，生成输入功率因数角指令θin*，以使得系统侧功率因数λgrid为“1”。
另外，无功电流指令输出器32在作为目标的系统侧功率因数λgrid(以下记为目标功率因数)为“1”以外的情况下，例如，将与目标功率因数对应的电力系统3侧的无功电流IQ的值设为无功电流指令IQ*。例如，无功电流指令输出器32在设定了目标功率因数的情况下，根据设定的目标功率因数和发电功率PG，将与目标功率因数对应的电力系统3侧的无功电流IQ的值设为无功电流指令IQ*。此外，无功电流指令输出器32例如根据振幅M或q轴电流指令Iq*等，检测或推断发电功率PG。
无功电流抽出器33检测无功电流IQRST。无功电流抽出器33例如根据系统侧电压VR、VS、VT求出系统侧电压相位θRST，根据这样的系统侧电压相位θRST，抽出系统侧电流IR、IS、IT中包含的无功电流IQRST。
无功电流抽出器33能够例如检测系统侧电流IR、IS、IT的有效值IRST，使用下式(7)能够求出无功电流IQRST。另外，无功电流抽出器33能够通过推断无功电流IQRST来检测无功电流IQRST。例如，无功电流抽出器33能够将使用观测器的推断结果作为无功电流IQRST的检测值来取得。
IQRST＝IRST×Sin(θRST)···(7)
减法器34从无功电流指令IQ*减去无功电流IQRST。PI控制器35根据比例积分控制，生成输入功率因数角指令θin*，以使得无功电流指令IQ*和无功电流IQRST的偏差成为零。驱动控制器29生成门信号Sg1～Sg18，以使得输入功率因数角θin与输入功率因数角指令θin*一致。此外，功率因数指令生成器30例如也可以具有PID控制器而取代PI控制器35。
此外，功率因数指令生成器30根据无功电流指令IQ*以及无功电流IQRST而生成输入功率因数角指令θin*，但是也可以根据无功功率指令QRST*(目标值的一例)和无功功率QRST来生成输入功率因数角指令θin*。在这种情况下，功率因数指令生成器30取代无功电流指令输出器32而使用生成无功功率指令QRST*的无功功率指令生成器，另外，也可以使用检测无功功率QRST的无功功率抽出器来取代无功电流抽出器33。此外，无功功率QRST的检测包括推断无功功率QRST。在这种情况下，通过使无功功率指令QRST*为零，生成输入功率因数角指令θin*，以使得系统侧功率因数λgrid成为“1”。此外，无功功率抽出器例如通过无功电流IQRST和系统侧电压VR、VS、VT来求出无功功率QRST。
限制器31根据下限值θth1和上限值θth2来限制并输出输入功率因数角指令θin*，以使得输入功率因数角指令θin*在规定范围内。例如，限制器31在将输入功率因数角指令θin*限制在－30度～+30度的范围内的情况下，将下限值θth1设定为－30度，将上限值θth2设定在+30度。
d轴电流指令生成器23根据从功率因数指令生成器30输出的输入功率因数角指令θin*和从限制器31输出的输入功率因数角指令θin*之差，生成d轴电流指令Id*。在限制器31限制由功率因数指令生成器30生成的输入功率因数角指令θin*的情况下，生成d轴电流指令Id*以控制系统侧功率因数λgrid。这样，d轴电流指令生成器23根据输入功率因数角指令θin*的基于限制器31的限制前后的差来生成d轴电流指令Id*。
这样的d轴电流指令生成器23包括：减法器41和PI控制器42。减法器41从由功率因数指令生成器30输出的输入功率因数角指令θin*减去由限制器31输出的输入功率因数角指令θin*。
PI控制器42在输入功率因数角指令θin*为规定范围外的情况下，生成d轴电流指令Id*，以使得基于限制器31的限制前后的输入功率因数角指令θin*一致。由此，以控制系统侧功率因数λgrid的方式在旋转电机2中流过励磁电流，与该励磁电流产生的功率损失PR相对应的无功电流从电力转换部10提供给电力系统3侧。d轴电流指令生成器23也可以例如具有PID控制器而取代PI控制器42。
此外，输入功率因数角指令θin*例如在限制器31未限定的范围内，不进行基于d轴电流指令Id*的系统侧功率因数λgrid的控制，通过基于输入功率因数角指令θin*的输入功率因数角θin的控制，来控制系统侧功率因数λgrid。因此，例如，通过调整下限值θth1和上限值θth2，能够改变基于d轴电流指令Id*的系统侧功率因数λgrid的控制定时。
[4.基于控制部15的处理流程]
图7是表示控制部15的处理流程的一例的流程图。由控制部15反复执行图7所示的处理。
如图7所示，控制部15生成q轴电流指令Iq*(步骤S10)。另外，控制部15检测或推断从矩阵变换器1流向电力系统3的无功电流IQRST或无功功率QRST，生成与无功电流IQRST或无功功率QRST对应的输入功率因数角指令θin*(步骤S11)。
控制部15判断输入功率因数角指令θin*是否在下限值θth1和上限值θth2之间的范围(以下记为非限制范围)内(步骤S12)。控制部15在判断为输入功率因数角指令θin*不在非限制范围内时(步骤S12；否)，基于输入功率因数角指令θin*和下限值θth1或上限值θth2，生成d轴电流指令Id*(步骤S13)。
在步骤S13中，控制部15在例如输入功率因数角指令θin*比下限值θth1小的情况下，生成d轴电流指令Id*，以使得输入功率因数角指令θin*和下限值θth1之差为零。另外，控制部15在例如输入功率因数角指令θin*比上限值θth2大的情况下，生成d轴电流指令Id*，以使得输入功率因数角指令θin*和上限值θth2之差为零。
另一方面，在判定为输入功率因数角指令θin*在非限制范围内的情况下(步骤S12；是)，控制部15将d轴电流指令Id*设定为零(步骤S14)。
控制部15在步骤S13、S14的处理结束后，根据生成的q轴电流指令Iq*、d轴电流指令Id*以及输入功率因数角指令θin*，生成门信号Sg1～Sg18，由此控制电力转换部10(步骤S15)。因而，控制部15能够适当地控制系统侧功率因数λgrid。
[5.其他实施方式]
在上述实施方式中，控制部15在输入功率因数角指令θin*小于下限值θth1或者超过上限值θth2的情况下，生成d轴电流指令Id*，以控制励磁电流，但是也可以根据转速ωG生成d轴电流指令Id*。
图8是表示矩阵变换器1的控制部15结构的其他例的图。如图8所示，控制部15具备：转速检测器51、判定器52、以及d轴电流指令生成器53。此外，在以下，对于与图5所示的控制部15具有相同功能的构成要素，标记相同附图标记而省略其重复的说明。
转速检测器51根据旋转位置θG检测旋转电机2的转速ωG。例如，转速检测器51能够对旋转位置θG进行微分从而求出转速ωG。
判定器52判定转速ωG是否在预先设定的阈值ωth(规定值的一例)以下。当判定器52判定转速ωG不是在阈值ωth以下时，将表示第一模式的判定信息Sm通知给d轴电流指令生成器53，当判定转速ωG在阈值ωth以下时，将表示第二模式的判定信息Sm通知给d轴电流指令生成器53。
此外，阈值ωth例如设定为比通过调整输入功率因数角θin而使无功功率Qgrid为零的发电功率PG所需的转速ωG要大的值。例如，矩阵变换器1因输入功率因数角θin的调整而变成如图3所示的特性的情况下，将阈值ωth设定为例如在旋转电机2的额定速度的30％～33％的范围内。
d轴电流指令生成器53在判定器52通知了表示第一模式的判定信息Sm的情况下，设定为零并输出d轴电流指令Id*。另一方面，由判定器52通知了表示第二模式的判定信息Sm的情况下，d轴电流指令生成器53根据对应于无功电流IQRST或无功功率QRST而生成的输入功率因数角指令θin*，来生成d轴电流指令Id*。例如，d轴电流指令生成器53在第二模式的情况下，生成与输入功率因数角指令θin*对应大小的d轴电流指令Id*。
此外，d轴电流指令生成器53在第二模式的情况下，能够输出预先设定的非零的固定值的d轴电流指令Id*。另外，d轴电流指令生成器53在第二模式的情况下，能够输出与转速ωG对应的d轴电流指令Id*。
另外，在上述实施方式中，主要说明了矩阵变换器1从电力转换部10向电力系统3侧流过滞后无功电流的例子，但也可以是从电力转换部10向电力系统3侧流过超前无功电流。例如，利用配置在电力转换部10和电力系统3之间的元件等而使滞后无功电流向电力系统3流动时，控制部15生成d轴电流指令Id*，以使得从电力转换部10向电力系统3侧流过超前无功电流。
对于本领域的技术人员而言，还可以得出进一步的效果以及其他变形例。因而，本发明的范围并不限于上面详细说明的特定的、具有代表性的实施方式。所以在不脱离权利要求书及其等同物所定义的发明的总括性精神或者范围内，可以进行各种变更。

Claims (8)

1.一种矩阵变换器，其特征在于，具备：
电力转换部，其具有多个双向开关，且设置在电力系统和旋转电机之间；以及
控制部，其控制从所述电力转换部流向所述旋转电机的励磁电流，以控制所述电力系统侧的功率因数。
2.如权利要求1所述的矩阵变换器，其特征在于，
所述控制部具备：
检测器，其检测从该矩阵变换器向所述电力系统提供的无功功率或无功电流；以及
电流指令生成器，其根据由所述检测器检测出的所述无功功率或所述无功电流生成励磁电流指令。
3.如权利要求2所述的矩阵变换器，其特征在于，
所述控制部具备：
功率因数指令生成器，其生成所述电力系统侧的功率因数指令，以使得所述无功电流或所述无功功率成为规定值；以及
限制器，其将所述功率因数指令限制在预先设定的范围内，
所述电流指令生成器根据所述功率因数指令和所述限制器的输出之差来生成所述励磁电流指令。
4.如权利要求2所述的矩阵变换器，其特征在于，
在所述旋转电机的转速在规定值以下时，所述电流指令生成器根据所述无功功率或所述无功电流生成所述励磁电流指令。
5.一种发电系统，其特征在于，
具备权利要求1～4中任意一项所述的矩阵变换器、和作为所述旋转电机的发电机。
6.一种功率因数控制方法，其特征在于，包括：
检测工序，检测从矩阵变换器向电力系统提供的无功电流或无功功率，其中所述矩阵变换器具备具有多个双向开关且设置在所述电力系统和旋转电机之间的电力转换部，以及
控制工序，根据所述无功电流或所述无功功率控制从所述电力转换部流向所述旋转电机的励磁电流，以控制所述电力系统侧的功率因数。
7.如权利要求6所述的功率因数控制方法，其特征在于，
控制所述功率因数的工序包括：
根据检测出的所述无功功率或所述无功电流生成励磁电流指令的工序；以及
根据所述励磁电流指令来控制所述电力转换部的工序。
8.如权利要求7所述的功率因数控制方法，其特征在于，
所述功率因数控制方法包括：
生成所述电力系统侧的功率因数指令，以使得所述无功电流或所述无功功率成为规定值的工序；以及
将所述功率因数指令限制在预先设定的范围内的工序，
生成所述励磁电流指令的工序包括如下工序：根据所述功率因数指令在所述限制的前后之差来生成所述励磁电流指令。
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