CN113228489A - 电力转换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力转换系统，能够抑制电力转换器的起动时的过电流及与交流电源并网时的浪涌电流。电力转换系统具有：电力转换器，连接于直流电源和交流电源之间；交流开关，连接于所述电力转换器和所述交流电源之间；交流电容器，在所述电力转换器的输出侧连接于比所述交流开关靠所述电力转换器侧；以及控制装置，在所述交流开关打开的状态下识别所述交流电容器的电压，对所述电力转换器进行控制，使得所述电力转换器的输出电压从所述交流电容器的电压缓慢地或者阶段性地接近所述交流电源的电压，然后将所述交流开关闭合。

Description

电力转换系统
技术领域
本发明涉及电力转换系统。
背景技术
专利文献1公开了一种电力转换系统。根据该电力转换系统，能够一边抑制浪涌电流一边与交流电源并网。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－28040号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的电力转换系统中，在电力转换器的起动时交流电容器残留有电荷的情况下，电力转换器的起动时的输出电压和交流电容器的电压之差有时大。在这种情况下，在电力转换器刚刚起动后从电力转换器向交流电容器流过大的电流，成为过电流。
本发明是为了解决上述课题而提出的。本发明的目的是提供一种电力转换系统，能够抑制电力转换器的起动时的过电流及与交流电源并网时的浪涌电流。
用于解决课题的手段
有关本发明的电力转换系统具有：电力转换器，连接于直流电源和交流电源之间；交流开关，连接于所述电力转换器和所述交流电源之间；交流电容器，在所述电力转换器的输出侧连接于比所述交流开关靠所述电力转换器侧；以及控制装置，在所述交流开关打开的状态下识别所述交流电容器的电压，对所述电力转换器进行控制，使得所述电力转换器的输出电压从所述交流电容器的电压缓慢地或者阶段性地接近所述交流电源的电压，然后将所述交流开关闭合。
发明效果
根据本发明，控制装置在交流开关打开的状态下识别交流电容器的电压，并对电力转换器进行控制，使电力转换器的输出电压从交流电容器的电压缓慢地或者阶段性地接近交流电源的电压，然后将交流开关闭合。因此，能够抑制电力转换器的起动时的过电流及与交流电源并网时的浪涌电流。
附图说明
图1是应用实施方式1的电力转换系统的系统的结构图。
图2是用于说明实施方式1的电力转换系统的控制装置对电压指令值的控制的图。
图3是用于说明在实施方式1的电力转换系统中使用的调整参数的图。
图4是用于说明实施方式1的电力转换系统的控制装置的动作的概要的流程图。
图5是实施方式1的电力转换系统的控制装置的硬件结构图。
图6是用于说明在实施方式1的电力转换系统中使用的系数的图。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在各附图中对相同或者相当的部分赋予相同的标号。该部分的重复说明将适当简化或省略。
实施方式1
图1是应用实施方式1的电力转换系统的系统的结构图。
在图1中，直流电源1是太阳能发电设备、蓄电池等。交流电源2在电力公司等进行运用。变压器3连接于直流电源1和交流电源2之间。
电力转换系统具有电力转换器4、直流电容器5、交流电抗器7、交流开关8、交流电容器11和控制装置12。
电力转换器4连接于直流电源1和变压器3之间。直流电容器5连接于直流电源1和电力转换器4之间。
交流电抗器7连接于电力转换器4和变压器3之间。交流开关8连接于交流电抗器7和变压器3之间。交流电容器11在电力转换器4的输出侧连接于比交流开关8靠交流电抗器7侧。
控制装置12设置为能够控制电力转换器4和交流开关8。
下面，使用图2说明控制装置12对电压指令值的控制。
图2是用于说明实施方式1的电力转换系统的控制装置对电压指令值的控制的图。
图2表示静止坐标系中的控制块。在图2中，vs表示与交流电源2的当前时刻的电压对应的向量。kst是系数，是标量。vcpi表示与施加给交流电容器11的电压对应的向量。vcpi_s表示与施加给交流电容器11的电压vcpi的保持值对应的向量。
保持单元A在Start信号为Low时将输入维持原状输出，在Start信号为High时保持Start信号的上升时的输入值，并输出所保持的值。在系数kst从0到1线性变化时，vi *以保持值vcpi_s为起点追随交流电源2的当前时刻的电压vs。控制装置12对构成电力转换器4的半导体元件提供选通信号，使电力转换器4的输出电压成为电压指令值vi *。
另外，在图2中说明了向量位于静止坐标系中，但也可以位于任意的旋转坐标系，例如与交流电源2的电压向量一起旋转的dq坐标系中。对于大多交流电源2的并网电力转换器，控制运算是针对位于与交流电源2的电压向量一起旋转的dq坐标系中的电压向量、电流向量进行的。因此，对于图2的运算也是不在静止坐标系中，而是在与交流电源2的电压向量一起旋转的dq坐标系中进行的方式能够简化运算。
下面，使用图3说明系数kst。
图3和图6是用于说明在实施方式1的电力转换系统中使用的系数的图。
如图3所示，系数kst的经时变化率为预先设定的值。例如，将系数kst的经时变化率设定在使流向电力转换器4的电流成为电力转换器4的瞬时额定电流以下的范围。
在图3中，使系数kst从0到1线性变化，但也可以如图6所示，使其在从0到1之间阶段性变化。通过设置系数kst取0和1之间的值的时间，相比在运转开始时刻电力转换器突然输出与交流电源2的电压一致的电压或者使系数kst从0突然变化为1，能够抑制浪涌电流。
在图3及图6中，在电力转换器4从交流开关8打开的状态开始运转时，设为电力转换器4输出与交流电容器11的电压一致的电压，但输出交流电容器11的电压和交流电源2的电压之间的电压，也能够在某种程度上抑制浪涌电流。
在图3及图6中，在交流开关8即将闭合前的状态下，设为电力转换器4输出与交流电源2的电压一致的电压，但在交流开关8即将闭合前的状态下输出交流电容器11的电压和交流电源2的电压之间的电压，也能够在某种程度上抑制浪涌电流。
下面，使用图4说明控制装置12的动作的概要。
图4是用于说明实施方式1的电力转换系统的控制装置的动作的概要的流程图。
在步骤S1中，控制装置12掌控在电力转换器停止运转的状态下在运转开始时刻施加给交流电容器11的电压。然后，控制装置12进行步骤S2的动作。在步骤S2中，控制装置12对电力转换器4进行控制，使得电力转换器4输出与交流电容器11的电压一致的电压。然后，控制装置12进行步骤S3的动作。在步骤S3中，控制装置12对电力转换器4进行控制，使得电力转换器4的输出电压缓慢地与交流电源2的电压一致。然后，控制装置12进行步骤S4的动作。在步骤S4中，如果电力转换器4的输出电压与交流电源2的电压一致，则控制装置12将交流开关8闭合。
根据以上说明的实施方式1，控制装置12在交流开关8打开的状态下以使电力转换器4的输出电压与施加给交流电容器11的电压一致的方式开始电力转换器4的运转。因此，电力转换器的运转开始时刻的输出电压与交流电容器的电压一致，所以不会流过运转开始时的浪涌电流。其结果是，能够抑制成为过电流状态，抑制产生共振而成为过电压状态。
然后，控制装置12对电力转换器4进行控制，使得电力转换器4的输出电压缓慢地与交流电源2的电压一致。然后，控制装置12将交流开关8闭合。因此，能够抑制电力转换器4的起动时的过电流及与交流电源2并网时的浪涌电流。
对于控制装置12，将电力转换器4的输出电压的经时变化率设定为，在对电力转换器4进行控制使得电力转换器4的输出电压缓慢地与交流电源2的电压同步时，使流向电力转换器4的电流成为电力转换器4的瞬时额定电流以下。因此，在电力转换器4的起动时，能够在电力转换器4的额定的范围内短时间内与交流电源2并网。
下面，使用图5说明控制装置12的例子。
图5是实施方式1的电力转换系统的控制装置的硬件结构图。
控制装置12的各功能可以通过处理电路来实现。例如，处理电路具有至少一个处理器100a和至少一个存储器100b。例如，处理电路具有至少一个专用硬件200。
在处理电路具有至少一个处理器100a和至少一个存储器100b的情况下，控制装置12的各功能通过软件、固件、或者软件和固件的组合来实现。软件及固件中的至少一个记述为程序。软件及固件中的至少一个存储在至少一个存储器100b中。至少一个处理器100a通过读出并执行存储在至少一个存储器100b中的程序来实现控制装置12的各功能。至少一个处理器100a也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、DSP。例如，至少一个存储器100b是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、CD、迷你盘、DVD等。
在处理电路具有至少一个专用硬件200的情况下，处理电路例如通过单一电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、ASIC、FPGA或者它们的组合来实现。例如，控制装置12的各功能分别通过处理电路来实现。例如，控制装置12的各功能汇总通过处理电路实现。
关于控制装置12的各功能，还可以是一部分由专用硬件200实现，另一部分由软件或者固件实现。例如，可以是，关于控制电力转换器4的功能，由作为专用硬件200的处理电路实现，关于控制电力转换器4的功能以外的功能，通过由至少一个处理器100a读出并执行存储在至少一个存储器100b中的程序来实现。
这样，处理电路能够通过硬件200、软件、固件或者它们的组合实现控制装置12的各功能。
产业上的可利用性
如上所述，有关本发明的电力转换系统能够用于抑制过电流及浪涌电流的系统。
标号说明
1…直流电源；2…交流电源；3…变压器；4…电力转换器；5…直流电容器；7…交流电抗器；8…交流开关；11…交流电容器；12…控制装置；100a…处理器；100b…存储器；200…硬件。

Claims (4)

1.一种电力转换系统，其具有：
电力转换器，连接于直流电源和交流电源之间；
交流开关，连接于所述电力转换器和所述交流电源之间；
交流电容器，在所述电力转换器的输出侧连接于比所述交流开关靠所述电力转换器侧；以及
控制装置，在所述交流开关打开的状态下识别所述交流电容器的电压，对所述电力转换器进行控制，使得所述电力转换器的输出电压从所述交流电容器的电压缓慢地或者阶段性地接近所述交流电源的电压，然后将所述交流开关闭合。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中，
所述控制装置在以使所述电力转换器的输出电压从所述交流电容器的电压缓慢地接近所述交流电源的电压的方式控制所述电力转换器时，将所述电力转换器的输出电压的经时变化率设定为，使流向所述交流电源的电流成为所述电力转换器的瞬时额定电流以下。
3.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中，
所述控制装置在以使所述电力转换器的输出电压从所述交流电容器的电压阶段性地接近所述交流电源的电压的方式控制所述电力转换器时，将所述电力转换器的输出电压的变化幅度设定为，使流向所述交流电源的电流成为所述电力转换器的瞬时额定电流以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力转换系统，其中，
所述控制装置对固定于所述交流电源的电压的相位的坐标系中的所述交流电容器的电压和所述交流电源的电压进行运算，对所述电力转换器进行控制，使所述坐标系中的所述电力转换器的输出电压从所述坐标系中的交流电容器电压缓慢地或者阶段性地接近所述坐标系中的交流电源的电压。
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