CN113039696A - 电力变换装置 - Google Patents

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M·巴尼沙姆希
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Abstract

电力变换装置具备电力变换电路和电力变换控制电路。电力变换控制电路基于三相交流输出电压的正相序电压及三相交流输出电流的正相序电流计算正相序电流指令信号，通过将三相交流输出电压的计测值及三相交流输出电流的计测值分别进行dq变换，计算作为负相序电压的d轴成分的第一轴负相序电压值、作为负相序电压的q轴成分的第二轴负相序电压值、作为负相序电流的d轴成分的第一轴负相序电流值和作为负相序电流的q轴成分的第二轴负相序电流值，基于第二轴负相序电压值计算作为负相序电流中的d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值，并且基于第一轴负相序电压值计算作为负相序电流中的q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值，基于第一轴负相序电流指令值、第二轴负相序电流指令值、第一轴负相序电流值和第二轴负相序电流值计算负相序电流指令信号，并且基于正相序电流指令信号和负相序电流指令信号生成开关控制信号。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及电力变换装置。
背景技术
以往，如例如在下述的非专利文献1中记载那样，已知有与并网电力系统有关的各种技术。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：“Technical requirements for the connection and operationof customer installations to the high voltage network(TCR high voltage)－English translation of VDE－AR－N 4120：2018－11”，2018年11月，VDE Verband derElektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
发明内容
发明要解决的课题
并网电力系统与电力系统并网而运转。并网电力系统具备输出直流电力的直流电源和将直流电力变换为交流电力的电力变换装置。
在并网电力系统中，在电力变换装置的输出侧发生不平衡短路。在不平衡短路的种类中，包括在UVW的三相之中发生的二相间短路和UVW的三相的某个接地的短路。如果发生不平衡短路，则从电力变换装置输出的负相序输出电压增大。优选的是减小负相序输出电压，但关于实施怎样的控制能够可靠地减小负相序输出电压，通过现有技术还没有充分地了解。
本申请是为了解决上述那样的问题而做出的，目的是提供一种在不平衡短路的发生时能够适当地减小负相序输出电压的电力变换装置。
用来解决课题的手段
有关本技术方案的电力变换装置具备：电力变换电路，构建为，按照开关控制信号将直流电力变换为三相交流电力；以及电力变换控制电路，构建为，基于上述电力变换电路的三相交流输出电压及三相交流输出电流生成上述开关控制信号；上述电力变换控制电路构建为，基于上述三相交流输出电压的正相序电压及上述三相交流输出电流的正相序电流，计算正相序电流指令信号；通过将上述三相交流输出电压的计测值及上述三相交流输出电流的计测值分别进行dq变换，计算作为负相序电压的d轴成分的第一轴负相序电压值、作为上述负相序电压的q轴成分的第二轴负相序电压值、作为负相序电流的d轴成分的第一轴负相序电流值、和作为上述负相序电流的q轴成分的第二轴负相序电流值；基于上述第二轴负相序电压值计算作为上述负相序电流中的d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值，并且基于上述第一轴负相序电压值计算作为上述负相序电流中的q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值，基于上述第一轴负相序电流指令值、上述第二轴负相序电流指令值、上述第一轴负相序电流值、上述第二轴负相序电流值计算负相序电流指令信号；并且，基于上述正相序电流指令信号和上述负相序电流指令信号，生成上述开关控制信号。
发明效果
在本申请中，使用基于q轴成分的第二轴负相序电压值计算d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值、并且基于d轴成分的第一轴负相序电压值计算q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值的新的计算技术。通过使用该计算技术，当通过注入负相序电流而减小负相序电压时，能够精度良好地形成负相序电流指令信号。
附图说明
图1是表示有关实施方式的电力变换装置及使用它的并网电力系统的结构的图。
图2是表示有关实施方式的电力变换控制装置的电压变换部的结构的图。
图3是表示有关实施方式的电力变换控制装置的电流变换部的结构的图。
图4是表示有关实施方式的电力变换控制装置的控制信号运算部的结构的图。
图5是用来说明有关实施方式的电力变换装置的效果的时序图。
图6是用来说明有关实施方式的电力变换装置的效果的时序图。
图7是用来说明有关实施方式的电力变换装置的效果的时序图。
图8是用来说明有关实施方式的电力变换装置的效果的时序图。
图9是用来说明有关实施方式的电力变换装置的动作的曲线图。
图10是表示有关实施方式的变形例的电力变换控制装置的电压变换部的结构的图。
图11是表示有关实施方式的变形例的电力变换控制装置的电流变换部的结构的图。
具体实施方式
图1是表示有关实施方式的电力变换装置3及使用它的并网电力系统1的结构的图。如图1所示，有关实施方式的并网电力系统1具备直流电源2、电力变换装置3、滤波电抗器5、滤波电容器6和互连电抗器8。并网电力系统1与电力系统9互连。
直流电源2输出由直流电压Vdc和直流电流idc构成的直流电力。电力变换装置3将来自该直流电源2的直流电力变换为三相交流电力。电力变换装置3也被称作功率调节系统(PCS)。电力变换装置3具备电力变换电路3a、电力变换控制电路4和PLL电路7。
电力变换电路3a是将三相交流输出电流io和三相交流输出电压vo输出的三相电压型逆变器电路。电力变换电路3a由IGBT或MOSFET等的多个半导体开关元件构建。电力变换电路3a构建为，按照开关控制信号SG_abc将直流电力变换为三相交流电力。电力变换电路3a只要由周知的各种逆变器电路构建就可以，所以详细的说明省略。
电力变换控制电路4构建为，基于电力变换电路3a输出的三相交流输出电流io、三相交流输出电压vo和PLL电路7的相位信号θg，输出开关控制信号SG_abc。开关控制信号SG_abc是将电力变换电路3a的半导体开关元件分别驱动的栅极(gate)驱动信号。
PLL电路7输出相位信号θg。相位信号θg是用来检测与作为基准的频率信号的相位误差而进行相位同步的信号。相位信号θg是正相序相位信号θg。从PLL电路7的输出也能得到作为正相序相位信号θg的负相位的负相序相位信号(－θg)。
滤波电抗器5的一端连接到电力变换装置3的输出端。滤波电抗器5具有电感Lf。滤波电容器6的一端连接在滤波电抗器5的另一端上，另一端连接在接地电位等的基准电位上。滤波电容器6具有电容Cf。
互连电抗器8的一端连接在滤波电抗器5与滤波电容器6的连接点上。互连电抗器8的另一端连接在电力系统9上。互连电抗器8具有电感Lg。
虽然图示被省略，但在电力变换装置3的输出侧设有仪表用互感器。仪表用互感器将交流电路的高电压和大电流变换(互感)为低电压和小电流。有关实施方式的仪表用互感器包括将三相交流输出电流io变换的仪表用变流器(CT)和将三相交流输出电压vo变换的仪表用变压器(VT)。被这些仪表用互感器变换后的电流及电压输入电力变换控制电路4，作为三相交流输出电压vo的计测值及三相交流输出电流io的计测值处置。
另外，图1的硬件结构是一例。作为变形例，由滤波电抗器5和滤波电容器6构成的LC交流滤波电路也可以被容纳在电力变换装置3的内部中。此外，PLL电路7也可以设置在电力变换装置3的外部。
有关实施方式的并网电力系统1作为一例是太阳能发电系统，该情况下的直流电源2是太阳能电池阵列。并网电力系统1的另一例是蓄电系统(ESS)，该情况下的直流电源2也可以是蓄电池或燃料电池等。并网电力系统1的另一例是风力发电系统，该情况下的直流电源2包括风力发电机和交直变换电路(即ACDC变换器电路)。
在实施方式中，在并网电力系统1中，如图1所示那样提供抑制发生了不平衡短路10的情况下的负相序电压的技术。在不平衡短路10的种类中，包括在UVW的三相中发生的二相间短路、和UVW的三相的某个接地的短路。进而，在二相间短路中，在UVW的三相中的哪个相与哪个相短路，有多个变化。由此，在二相间短路的种类中，包括UV相短路、VW相短路和UW相短路。电网结构包括电力系统9侧的变压器、线路和电网阻抗等。
图2是表示有关实施方式的电力变换控制电路4的电压变换部4a的结构的图。电压变换部4a具备第一电压变换块4a1、第二电压变换块4a2和第三电压变换块4a3。
如图2所示，第一电压变换块4a1对三相交流输出电压vo的计测值施以abc/αβ变换。由此，第一电压变换块4a1将三相(abc)的交流输出电压分别变换为阿尔法贝塔二相正相序电压(αβ+)和阿尔法贝塔二相负相序电压(αβ－)。另外，三相的abc分别与上述三相的UVW各自建立了对应。
第二电压变换块4a2通过基于正相序相位信号(θg)对二相正相序电压(αβ+)施以αβ/dq变换，输出二相正相序电压(dq+)。
第三电压变换块4a3通过基于负相序相位信号(－θg)对二相负相序电压(αβ－)施以αβ/dq变换，输出二相负相序电压(dq－)。
如也在图2中记载那样，第二电压变换块4a2输出的正相序电压vo_dq+被用下述的式(1)表示。正相序电压vo_dq+是由vo_d+和vo_q+的组构成的信号。vo_d+是作为正相序电压的d轴成分的第一轴正相序电压值。vo_q+是作为正相序电压的q轴成分的第二轴正相序电压值。
[数式1]
Figure BDA0002497777240000051
此外，第三电压变换块4a3输出的负相序电压vo_dq－也由下述的式(2)表示。负相序电压vo_dq－是由vo_d－和vo_q－的组构成的信号。vo_d－是作为负相序电压的d轴成分的第一轴正相序电压值。vo_q+是作为负相序电压的q轴成分的第二轴正相序电压值。
[数式2]
Figure BDA0002497777240000052
图3是表示有关实施方式的电力变换控制电路4的电流变换部4b的结构的图。电流变换部4b具备第一电流变换块4b1、第二电流变换块4b2和第三电流变换块4b3。
如图3所示，第一电流变换块4b1对三相交流输出电流io的计测值施以abc/αβ变换。由此，第一电流变换块4b1将三相(abc)的交流输出电流分别变换为阿尔法贝塔二相正相序电流(αβ+)和阿尔法贝塔二相负相序电流(αβ－)。
第二电流变换块4b2通过基于正相序相位信号(θg)对二相正相序电流(αβ+)施以αβ/dq变换，输出二相正相序电流io_dq+。
第三电流变换块4b3通过基于负相序相位信号(－θg)对二相负相序电流(αβ－)施以αβ/dq变换，输出二相负相序电流io_dq－。
如也在图3中记载那样，第二电流变换块4b2输出的正相序电流io_dq+如用下述的式(3)表示那样，是由io_d+和io_q+的组构成的信号。io_d+是作为正相序电流的d轴成分的第一轴正相序电流值。io_q+是作为正相序电流的q轴成分的第二轴正相序电流值。
[数式3]
Figure BDA0002497777240000061
此外，第三电流变换块4b3输出的负相序电流io_dq－也如用下述的式(3)表示那样，是由io_d－和io_q－的组构成的信号。io_d－是作为负相序电流的d轴成分的第一轴负相序电流值。io_q－是作为负相序电流的q轴成分的第二轴负相序电流值。
[数式4]
Figure BDA0002497777240000062
根据图2及图3可知，电压变换部4a及电流变换部4b通过将三相交流输出电压vo的计测值及三相交流输出电流io的计测值分别进行dq变换，计算多个输出值(vo_d+，vo_q+，vo_d－，vo_q－，io_d+，io_q+，io_d－，及io_q－)。
图4是表示有关实施方式的电力变换控制装置的控制信号运算部4c的结构的图。控制信号运算部4c具备正相序控制块4c1、负相序控制块4c2和栅极信号生成块4c3。
正相序控制块4c1基于从电压变换部4a及电流变换部4b接受到的三相交流输出电压vo的正相序电压及三相交流输出电流io的正相序电流，计算三相正相序电流指令信号if_ref_abc+。正相序控制块4c1具备MPPT控制块41、减法块42、直流电压控制块43、电力控制块44和第一逆变换块45。
MPPT控制块41实施用来将作为直流电源2的太阳能电池阵列的电力以最大限度引出的最大功率点跟踪控制(Maximum power point tracking)。在实施方式中，由于以直流电源2是太阳能电池阵列为前提，所以设置了MPPT控制块41，但在直流电源2是不为太阳能电池阵列的其他的直流电源的情况下也可以不设置MPPT控制块41。
减法块42运算MPPT控制块41的输出信号与直流电源2的直流电压Vdc的差。直流电压控制块43基于减法块42的输出信号实施直流电压控制。
电力控制块44基于直流电压控制块43的输出信号、无效电力指令值Qref、来自电压变换部4a的输出信号及来自电流变换部4b的输出信号，计算二相正相序电流指令信号if_ref_dq+。
第一逆变换块45对于二相正相序电流指令信号if_ref_dq+施以二相/三相变换(即dq/abc变换)。第一逆变换块45构建为，通过进行该dq/abc变换，计算三相正相序电流指令信号if_ref_abc+。
负相序控制块4c2基于从电压变换部4a及电流变换部4b接受到的三相交流输出电压vo的负相序电压及三相交流输出电流io的负相序电流，计算三相负相序电流指令信号if_ref_abc－。负相序控制块4c2具备负相序电流基准生成块46、减法块47、第一反馈控制块48和第二逆变换块49。
负相序电流基准生成块46具体而言，通过实施在图4中也记载的由下述的式(5)～式(7)决定的运算处理，计算二相负相序电流指令信号io_ref_dq－。二相负相序电流指令信号io_ref_dq－如下述的式(5)那样，由第一轴负相序电流指令值io_ref_d－和第二轴负相序电流指令值io_ref_q－的组构成。
[数式5]
Figure BDA0002497777240000071
负相序电流基准生成块46基于第二轴负相序电压值vo_q－，计算作为负相序电流中的d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值io_ref_d－。该运算由下述的式(6)表示。
[数式6]
Figure BDA0002497777240000072
进而，负相序电流基准生成块46基于第一轴负相序电压值vo_d－，计算作为负相序电流中的q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值io_ref_q－。该运算由下述的式(7)表示。
[数式7]
Figure BDA0002497777240000073
在上述的式(6)中，d轴成分的负相序电流指令值由q轴成分的负相序电压值生成。另一方面，在式(7)中，q轴成分的负相序电流指令值根据d轴成分的负相序电压值生成。这样将d轴成分与q轴成分相互建立关联而进行运算，是实施方式的特征之一。此外，在实施方式中，有相对于在式(6)中系数为负k、在式(7)中系数是正k的差异。另外，该系数k是预先设定的系数。在式(6)和式(7)中也可以将系数k设为相同的数值，也可以将式(6)的系数k和式(7)的系数k设为不同的大小，使一方比另一方大。
图9是用来说明有关实施方式的电力变换装置3的动作的曲线图。在图9中，图示了正相序电压vo_dq+，图示了其q轴成分vo_q+是零的状况。参照图9，由于基准相位是由PLL电路7基于正相序电压vo_dq+生成的，所以可知负相序电压vo_dq－的d轴成分和q轴成分两者都具有不为零的值。负相序电压vo_dq－的相位θs根据不平衡短路种类和电网结构而为不同的值(例如参照图9的θs1和θs2)。
减法块47运算二相负相序电流指令信号io_ref_dq－与二相负相序电流io_dq－的差。具体而言，减法块47运算第一轴负相序电流指令值io_ref_d－与第一轴负相序电流值io_d－的差。并且，减法块47运算第二轴负相序电流指令值io_ref_q－与第二轴负相序电流值io_q－的差。
第一反馈控制块48构建为，对减法块47的二相输出信号施以反馈控制。第一反馈控制块48在实施方式中作为一例而构建为，施以比例积分控制(PI控制)。另外，作为变形例，第一反馈控制块48也可以进行P控制、D控制、I控制、PD控制、PID控制等的其他周知的反馈控制。
第二逆变换块49基于负相序相位信号(－θg)，对第一反馈控制块48输出的反馈控制后的二相负相序电流指令信号if_ref_dq－施以二相/三相变换(即dq/abc变换)。第二逆变换块49构建为，通过进行该dq/abc变换来计算三相负相序电流指令信号if_ref_abc－。
栅极信号生成块4c3构建为，基于三相正相序电流指令信号if_ref_abc+和三相负相序电流指令信号if_ref_abc－生成开关控制信号SG_abc。栅极信号生成块4c3具备加法块50、减法块51、第二反馈控制块52和PWM信号生成块53。
加法块50将三相正相序电流指令信号if_ref_abc+与三相负相序电流指令信号if_ref_abc－相加。减法块51根据加法块50的输出，运算与流过滤波电抗器5的三相交流输出电流值if_abc的差。三相交流输出电流值if_abc通过将图1中的电力变换电路3a的输出电流值(if)设置到未图示的仪表用变流器(CT)中而取得。
第二反馈控制块52构建为，对减法块51的三相输出信号施以反馈控制。第二反馈控制块52在实施方式中作为一例而构建为，施以比例控制(P控制)。另外，作为变形例，第二反馈控制块52也可以实施D控制、I控制、PI控制、PD控制、PID控制等的其他周知的反馈控制。
PWM信号生成块53基于第二反馈控制块52的三相输出信号，生成作为电力变换电路3a的半导体开关元件各自的栅极驱动信号的开关控制信号SG_abc。
在没有电池系统的太阳能发电用电力变换装置的情况下，通常有效电力仅向电力系统侧流动，而不向其反方向流动。此外，DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)软件仅具备仅控制正相序电流的正相序控制块4c1的情况较多。
在实施方式中，为了应对上述的不平衡短路而设有负相序控制块4c2。本申请的发明者发现的独特的技术思想是，d轴负相序电流能够抑制q轴负相序电压，并且q轴负相序电流能够抑制d轴负相序电压。
基于该独特的技术思想，在实施方式的装置结构中，采用基于q轴成分的第二轴负相序电压值vo_q－计算d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值io_ref_d－、并且基于d轴成分的第一轴负相序电压值vo_d－计算q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值io_ref_q－的计算技术。通过使用该计算技术，当通过注入负相序电流而降低负相序电压时，能够精度良好地形成三相负相序电流指令信号if_ref_abc－。
图5～图8是用来说明有关实施方式的电力变换装置的效果的时序图。如在图1中记载那样，如果在并网电力系统1中发生不平衡短路10(也称作不平衡故障)，则如在图5中记载那样，负相序电压V－ o_dq上升。另外，图5的正相序电压V+ o_dq和负相序电压V－ o_dq为在下述的式(8)及式(9)中计算的值。
[数式8]
Figure BDA0002497777240000101
[数式9]
Figure BDA0002497777240000102
在图5～图8中，横轴是时间，时刻t1、ta、t2分别表示相同的时间，在时刻ta，负相序控制块4c2开始动作。
在图5～图8中，为了方便，通过图示将负相序控制块4c2从停止向动作切换的状况，来说明因负相序控制块4c2的有无带来的效果的差异。由此，在时刻ta，将控制内容从负相序控制无效期间向负相序控制有效期间切换。
在实施方式中，负相序控制块4c2也可以总是动作，由此也可以总是发挥“负相序控制有效”时的作用效果。另外，在图5～图8中，在时刻t1和时刻t2分别通过不平衡短路发生而负相序电压V－ o_dq增大后，在经过一定时间后负相序电压V－ o_dq下降，但这是因为是用于效果说明的模拟波形。实际上，在通过不平衡短路发生而负相序电压V－ o_dq增大后，只要不被施以某种对策，负相序电压V－ o_dq就被维持，直到不平衡短路消除。
在实施方式中，如果发生不平衡短路，则有关实施方式的负相序控制块4c2动作。通过负相序控制块4c2动作，d轴及q轴的负相序电流被注入。
通过负相序控制块4c2而负相序电流被注入的结果如图7所示，在负相序控制有效时，与负相序控制无效时相比，负相序电流增大Δi。通过在图7的负相序控制有效下注入Δi的大小的负相序电流，如图5所示，在负相序控制有效时，与负相序控制无效时相比能够将负相序电压V－ o_dq抑制ΔV。
如果负相序电压因不平衡短路而增大，则有发生三相交流输出电压vo中的各个相的振幅相互较大地不同的三相间电压不平衡的问题。在实施方式中，由于在不平衡短路发生时能够抑制负相序电压，所以能够抑制这样的三相间电压不平衡。
另外，在图6中，作为一例而图示了负相序电压的d轴成分和q轴成分是正负相反、并且绝对值不同的情况。但是，根据不平衡短路的模式，也可能发生除此以外的情况。同样，在图8中图示了负相序电流的d轴成分和q轴成分是正负相同且绝对值不同的情况。但是，根据不平衡短路的模式，也可能发生除此以外的情况。
有关实施方式的电力变换控制电路4按照上述的式(6)及式(7)执行两种运算。优选的是执行该第一运算和第二运算中的至少一方的运算。两种运算中的第一运算，是按照上述式(7)，第一轴负相序电压值vo_d－越是增大则越使第二轴负相序电流指令值io_ref_q－的绝对值增大的运算。
上述两种运算中的第二运算，是按照上述式(6)，第二轴负相序电压值vo_q－越是增大则越使第一轴负相序电流指令值io_ref_d－的绝对值增大的运算。但是，在式(6)的右边乘以系数负k。由此，式(6)计算第一轴负相序电流指令值io_ref_d－的值，以使得第二轴负相序电压值vo_q－越增大，越朝向零减小或向负侧增大。
在实施方式中，电力变换控制电路4优选的是在将三相交流输出电压vo的计测值和三相交流输出电流io的计测值分别进行dq变换的情况下实施“滤波运算”。滤波运算是抑制在被dq变换后的信号中包含系统频率的二次谐波成分的运算。
在实施方式中，也可以在通过将三相交流输出电压vo的计测值和三相交流输出电流io的计测值分别进行αβ变换而提取出αβ轴负相序成分之后，通过将αβ轴负相序成分进行dq变换，电力变换控制电路4实施上述的“滤波运算”。这是因为，通过夹着三相/αβ变换，能够将二次谐波除去。
图10是表示有关实施方式的变形例的电力变换控制电路4的电压变换部4aa的结构的图。图11是表示有关实施方式的变形例的电力变换控制电路4的电流变换部4bb的结构的图。
电力变换控制电路4也可以包括实施上述“滤波运算”的带阻滤波器4aa2、4bb2。如图10所示，有关变形例的电压变换部4aa也可以具备电压变换块4aa1及带阻滤波器4aa2。如图11所示，有关变形例的电流变换部4bb也可以具备电流变换块4bb1及带阻滤波器4bb2。
带阻滤波器4aa2及带阻滤波器4bb2是阻止电网电压频率的二次谐波的滤波器。应被阻止的二次谐波是电网电压频率的二倍的频率。具体而言，应被阻止的二次谐波如果电网电压频率是50Hz～60Hz等，例如是100Hz～120Hz的信号。
标号说明
1并网电力系统；2直流电源；3电力变换装置；3a电力变换电路；4电力变换控制电路；4a、4aa电压变换部；4a1第一电压变换块；4a2第二电压变换块；4a3第三电压变换块；4aa1电压变换块；4aa2带阻滤波器；4b、4bb电流变换部；4b1第一电流变换块；4b2第二电流变换块；4b3第三电流变换块；4bb1电流变换块；4bb2带阻滤波器；4c控制信号运算部；4c1正相序控制块；4c2负相序控制块；4c3栅极信号生成块；5滤波电抗器；6滤波电容器；7PLL电路；8互连电抗器；9电力系统；10不平衡短路；41MPPT控制块；42、47、51减法块；43直流电压控制块；44电力控制块；45第一逆变换块；46负相序电流基准生成块；48第一反馈控制块；49第二逆变换块；50加法块；52第二反馈控制块；53PWM信号生成块；if_abc三相交流输出电流值；if_ref_abc+三相正相序电流指令信号；if_ref_abc－三相负相序电流指令信号；if_ref_abc+三相正相序电流指令信号；if_ref_dq+二相正相序电流指令信号；if_ref_dq－二相负相序电流指令信号；io三相交流输出电流；io_dq+二相正相序电流；io_dq－二相负相序电流；io_d+第一轴正相序电流值；io_q+第二轴正相序电流值；io_d－第一轴负相序电流值；io_q－第二轴负相序电流值；io_ref_dq－负相序电流指令信号；io_ref_d－第一轴负相序电流指令值；io_ref_q－第二轴负相序电流指令值；SG_abc开关控制信号；Vdc直流电压；vo三相交流输出电压；vo_dq+正相序电压；vo_dq－负相序电压；vo_d+第一轴正相序电压值；vo_q+第二轴正相序电压值；vo_d－第一轴负相序电压值；vo_q－第二轴负相序电压值；θg正相序相位信号；－θg负相序相位信号；θs相位。

Claims (5)

1.一种电力变换装置，其特征在于，
具备：
电力变换电路，构建为，按照开关控制信号将直流电力变换为三相交流电力；以及
电力变换控制电路，构建为，基于上述电力变换电路的三相交流输出电压及三相交流输出电流生成上述开关控制信号；
上述电力变换控制电路构建为，
基于上述三相交流输出电压的正相序电压及上述三相交流输出电流的正相序电流，计算正相序电流指令信号；
通过将上述三相交流输出电压的计测值及上述三相交流输出电流的计测值分别进行dq变换，计算作为负相序电压的d轴成分的第一轴负相序电压值、作为上述负相序电压的q轴成分的第二轴负相序电压值、作为负相序电流的d轴成分的第一轴负相序电流值、和作为上述负相序电流的q轴成分的第二轴负相序电流值；
基于上述第二轴负相序电压值计算作为上述负相序电流中的d轴成分指令的第一轴负相序电流指令值，并且基于上述第一轴负相序电压值计算作为上述负相序电流中的q轴成分指令的第二轴负相序电流指令值，基于上述第一轴负相序电流指令值、上述第二轴负相序电流指令值、上述第一轴负相序电流值、上述第二轴负相序电流值计算负相序电流指令信号；并且，
基于上述正相序电流指令信号和上述负相序电流指令信号，生成上述开关控制信号。
2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
上述电力变换控制电路构建为，执行第一运算和第二运算中的至少一方的运算；
上述第一运算是上述第一轴负相序电压值越增大则越使上述第二轴负相序电流指令值的绝对值增大的运算；
上述第二运算是上述第二轴负相序电压值越增大则越使上述第一轴负相序电流指令值的绝对值增大的运算。
3.如权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
上述电力变换控制电路构建为，在将上述三相交流输出电压的计测值和上述三相交流输出电流的计测值分别进行dq变换的情况下，实施抑制在dq变换后的信号中包含电网频率的二次谐波成分的滤波运算。
4.如权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
上述电力变换控制电路构建为，在通过将上述三相交流输出电压的计测值和上述三相交流输出电流的计测值分别进行αβ变换而提取出αβ轴负相序成分之后，通过将上述αβ轴负相序成分进行dq变换，实施上述滤波运算。
5.如权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
上述电力变换控制电路包括实施上述滤波运算的带阻滤波器。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07200084A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Hitachi Ltd 電力変換装置
US20070223261A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion circuit control apparatus
JP2011188665A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Daihen Corp インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム
JP2011217464A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Daihen Corp インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム
CN102570876A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 欧利生电气株式会社 单相电压型交直流变换装置以及互连系统
CN104852393A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换单元的控制装置和方法
WO2017033429A1 (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
JP2019115194A (ja) * 2017-12-25 2019-07-11 株式会社デンソー 電力変換器制御装置
US20190245458A1 (en) * 2018-02-03 2019-08-08 S&C Electric Company Three phase inverter grid voltage feed forward method under unbalanced operating conditions

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020103110A1 (en) * 2001-01-26 2002-08-01 Spitzer A. Robert System and method for rectal administration of medication for treatment of migraines
CN101944840B (zh) * 2010-08-11 2013-02-20 四方蒙华电（北京）自动化技术有限公司 双馈风力发电机网侧变流器消除直流谐波电压的控制方法
US9159037B2 (en) * 2011-06-14 2015-10-13 Genesys Telecommunications Laboratories, Inc. Context aware interaction
US20210175711A1 (en) * 2016-03-24 2021-06-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power supply system and control method
US10597071B2 (en) * 2016-08-24 2020-03-24 Nsk Ltd. Electric power steering apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07200084A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Hitachi Ltd 電力変換装置
US20070223261A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion circuit control apparatus
JP2007259567A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換回路の制御装置
JP2011188665A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Daihen Corp インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム
JP2011217464A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Daihen Corp インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム
CN102570876A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 欧利生电气株式会社 单相电压型交直流变换装置以及互连系统
CN104852393A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换单元的控制装置和方法
WO2017033429A1 (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
JP2019115194A (ja) * 2017-12-25 2019-07-11 株式会社デンソー 電力変換器制御装置
US20190245458A1 (en) * 2018-02-03 2019-08-08 S&C Electric Company Three phase inverter grid voltage feed forward method under unbalanced operating conditions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何丽君;王明渝;: "电网电压不平衡时两级式三相光伏并网系统控制策略研究", 现代电力, no. 02, 21 January 2015 (2015-01-21) *

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