CN113316890A - 电力变换装置 - Google Patents

电力变换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113316890A
CN113316890A CN201980088955.8A CN201980088955A CN113316890A CN 113316890 A CN113316890 A CN 113316890A CN 201980088955 A CN201980088955 A CN 201980088955A CN 113316890 A CN113316890 A CN 113316890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
value
inverter
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980088955.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113316890B (zh
Inventor
林洋祐
真田和法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Publication of CN113316890A publication Critical patent/CN113316890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113316890B publication Critical patent/CN113316890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

电压控制部(30)通过将前馈项与用于减小交流电压的检测值相对于交流电压指令值的偏差的控制运算结果相加，来生成交流电流指令值，所述前馈项是对变压器的一次绕组电流的检测值乘以增益(G3)而得到的。电流控制部(50)通过用于减小逆变器的输出电流的检测值相对于交流电流指令值的偏差的控制运算，来生成逆变器控制指令值。PWM电路(60)对逆变器控制指令值与规定的载波进行比较，来生成逆变器的控制信号。当在一次绕组电流的检测值中检测出励磁冲击电流时，与未检测出励磁冲击电流时相比，电压控制部(30)减小增益的值。

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
在日本特开2018-207785号公报(专利文献1)中公开了如下电力变换装置，该电力变换装置具备：将直流电压变换为交流电压的逆变器；设置在逆变器与负载之间的变压器；以及控制逆变器的控制装置。在专利文献1中，使用偏磁检测电路，来检测逆变器的输出电压中包含的直流成分，并控制逆变器的输出电压的波形，以使检测出的直流成分消失。该偏磁检测电路构成为，具有对逆变器的输出电压进行积分的积分器，并检测积分器的输出信号的直流成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-207785号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述电力变换装置中，在将逆变器与变压器连接时，根据连接时的交流电压的相位，有时会在变压器中产生励磁冲击电流。励磁冲击电流可能招致向负载供给的电压发生过渡性的变动，并且使负载误动作。
然而，专利文献1所记载的偏磁检测电路构成为，基于积分器的输出信号来检测变压器的铁芯的直流偏磁，并控制逆变器，因此，担心无法迅速地抑制在将逆变器与变压器连接时瞬间产生的励磁冲击电流。
本发明是为了解决这样的技术问题而做出的，本发明的目的在于，提供能够抑制在将逆变器与变压器连接时的励磁冲击电流的电力变换装置。
用于解决技术问题的手段
在本发明的一个实施方式中，电力变换装置具备：逆变器，将直流侧的直流电压变换为交流电压并向交流侧输出；以及控制装置，控制逆变器。逆变器的交流侧经由变压器与负载连接。变压器构成为对负载施加从交流侧输出的交流电压。电力变换装置还具备：第一电流检测器，检测变压器的一次绕组电流；第二电流检测器，检测逆变器的输出电流；以及电压检测器，检测从交流侧输出的交流电压。控制装置包括电压控制部、电流控制部以及PWM电路。电压控制部通过将前馈项与用于减小由电压检测器检测出的交流电压的检测值相对于交流电压指令值的偏差的控制运算结果相加，生成交流电流指令值，该前馈项是对由第一电流检测器检测出的一次绕组电流的检测值乘以增益而得到的。电流控制部通过控制运算，生成逆变器控制指令值，该控制运算用于减小由第二电流检测器检测出的逆变器的输出电流的检测值相对于交流电流指令值的偏差。PWM电路对逆变器控制指令值与规定的载波进行比较来生成逆变器的控制信号，由此对逆变器进行PWM控制。在由第一电流检测器检测出一次绕组电流的检测值中检测出励磁冲击电流时，与未检测出励磁冲击电流时相比，电压控制部减小增益的值。
发明效果
根据本发明，能够提供能够抑制将逆变器与变压器连接时的励磁冲击电流的电力变换装置。
附图说明
图1是实施方式的电力变换装置的概略结构图。
图2是说明比较例的电力变换装置的控制结构的功能框图。
图3是说明实施方式的电力变换装置的控制结构的一例的功能框图。
图4是表示图3所示的偏磁抑制部的结构的功能框图。
图5是表示图4所示的偏磁抑制部的结构例的电路图。
图6是表示图4所示的偏磁抑制部的另一结构例的电路图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。另外，对图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记，并不重复进行其说明。
图1是实施方式的电力变换装置的概略结构图。
参照图1，在实施方式的电力变换装置100的直流侧，连接直流电源1。在电力变换装置100的交流侧，经由断路器2a、2b以及变压器3而连接负载4。变压器3具有一次绕组3a、二次绕组3b以及环状的铁芯3c。
电力变换装置100具备逆变器10、输出滤波器12、电流检测器14、16、电压检测器18以及控制装置20。逆变器10通过从控制装置20供给的控制信号G1～G4来控制，将直流电源1的直流电压Vb变换为交流电压Vinv。
具体而言，逆变器10具有电力用半导体开关元件(以下，也简称为“开关元件”)Q1～Q4。开关元件Q1～Q4分别例如是IGBT(Inslulated Gate Bipolar Transistor)。开关元件Q1、Q2的集电极均与直流电源1的正极连接。开关元件Q3、Q4的集电极分别与开关元件Q1、Q2的发射极连接。半导体开关元件Q3、Q4的发射极均与直流电源1的负极连接。
此外，在图1中，作为开关元件，使用了IGBT，但也可以使用MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)等任意的自消弧型的开关元件。对开关元件Q1～Q4分别反向并联连接有二极管D1～D4。二极管D1～D4的每一个二极管是为了在对应的开关元件断开时流过续流电流而设置的。在开关元件为MOSFET的情况下，续流二极管由寄生二极管(体二极管)构成。在开关元件为不内置二极管的IGBT的情况下，续流二极管由与IGBT反向并联连接的二极管构成。
开关元件Q1～Q4分别通过从控制装置20供给的控制信号G1～G4来控制导通(接通：ON)/非导通(断开：OFF)。控制信号G1～G4分别是例如PWM(Pulse Width Modulation)控制信号。控制信号G1～G4各自的1个周期是开关频率的倒数。控制信号G1～G4的每一个控制信号在各周期中被设为H(逻辑高)电平或L(逻辑低)电平。开关元件Q1～Q4的每一个开关元件，在对应的控制信号为H电平时接通，在对应的控制信号为L电平时断开。
输出滤波器12具有电抗器L1以及电容器C1。电抗器L1的一个端子与开关元件Q1的发射极连接。电抗器L1的另一端子经由断路器2a与变压器3的一次绕组3a的一个端子连接。开关元件Q2的发射极经由断路器2b与变压器3的一次绕组3a的另一端子连接。电容器C1连接在一次绕组3a的一个端子和另一个端子之间。
输出滤波器12构成低通滤波器，使由开关元件Q1～Q4生成的期望的频率(例如商用频率)的交流电力通过，防止由开关元件Q1～Q4产生的开关频率的信号通至负载4侧。换言之，输出滤波器12将通过使开关元件Q1～Q4接接通断开开而生成的矩形波状的交流电压Vinv变换为正弦波状的交流电压Vac。
变压器3将与从输出滤波器12输出的交流电压Vac相应的交流电压Vo供给至负载4。交流电压Vac的振幅与交流电压Vo的振幅之比，与一次绕组3a的绕组数N1与二次绕组3b的绕组数N2之比N1/N2相等。
负载4通过从变压器3供给的交流电压Vo来驱动。通过在输出滤波器12及变压器3之间配置断路器2a、2b，由此能够控制电力变换装置100及变压器3的连接及切断。
电流检测器14对输出滤波器12的电抗器L1的电抗器电流IL进行检测。电抗器电流IL对应于从逆变器10的交流侧输出的“交流电流”。电流检测器16检测从输出滤波器12输出的交流电流Iac。交流电流Iac与在变压器3的一次绕组3a中流过的“一次绕组电流”对应。电流检测器14对应于“第二电流检测器”的一个实施例，电流检测器16对应于“第一电流检测器”的一个实施例。
电压检测器18对输出滤波器12的电容器C1的电压Vac进行检测。电容器C1的电压Vac对应于逆变器10的交流侧的“交流电压”。电抗器电流IL、一次绕组电流Iac以及电压Vac的检测值被输入到控制装置20。电压检测器18对应于“电压检测器”的一个实施例。
控制装置20使用一次绕组电流Iac、电抗器电流IL以及电压Vac的检测值，生成用于控制半导体开关元件Q1～Q4的接通断开的控制信号G1～G4。
接着，对图1所示的电力变换装置100的控制结构进行说明。首先，对比较例的电力变换装置的控制结构进行说明。
图2是说明比较例的电力变换装置的控制结构的功能框图。
参照图2，比较例的电力变换装置的控制装置200包括电压控制部300、电流控制部50以及PMW电路60。
电压控制部300具有减法器32、电压控制器34、加法器36、38以及增益运算器40。减法器32运算由电压检测器18检测出的电压Vac相对于电容器C1的电压指令值Vac*的偏差ΔVac。电压指令值Vac*被设定为期望的频率(例如商用频率)的正弦波状的电压。电压指令值Vac*对应于“交流电压指令值”。
电压控制器34通过用于减小由减法器32运算出的偏差ΔVac的控制运算，生成逆变器控制指令值。逆变器控制指令值相当于从逆变器10的交流侧输出的交流电流的指令值。增益G1表示电压控制器34中的控制运算的增益。例如，电压控制器34通过将偏差ΔVac乘以比例增益Kp而得到的比例项(Kp·ΔVac)、与偏差ΔVac的积分值乘以积分增益Ki而得的积分项(Ki·Σ(ΔVac))相加的反馈运算，能够求出逆变器控制指令值。
加法器36将由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac作为前馈项，与逆变器控制指令值相加。通过将前馈项与上述反馈运算结果相加，由此电流控制系统能够高速地追随一次绕组电流Iac的骤变。
增益运算器40将由电压检测器18检测出的电压Vac与电流控制器54的增益G2的倒数(1/G2)相乘。
加法器38将增益运算器40的输出(Vac/G2)为了电压补偿而与加法器36的输出相加，由此生成电抗器电流指令值IL*。电抗器电流指令值IL*对应于“交流电流指令值”。
电流控制部50包括减法器52和电流控制器54。减法器52运算出由电流检测器14检测出的电抗器电流IL相对于电抗器电流指令值IL*的偏差ΔIL。
电流控制器54通过用于减小由减法器52运算出的偏差ΔIL的控制运算，生成逆变器控制指令值Vinv*。逆变器控制指令值Vinv*相当于逆变器10的输出电压Vinv的命令值。增益G2表示电流控制器54中的控制运算的增益。例如，电流控制器54通过反馈运算，能够求出逆变器控制指令值Vinv*，该反馈运算是将偏差ΔIL乘以比例增益Kp而得到的比例项(Kp·ΔIL)与偏差ΔIL的积分值乘以积分增益Ki而得到的积分项(Ki·Σ(ΔIL))相加。伴随电抗器电流指令值IL*的周期性变化，逆变器控制指令值Vinv*也成为相同频率的交流波形。
PWM电路60生成用于将逆变器输出电压Vinv控制为逆变器控制指令值Vinv*的控制信号G1至G4。具体而言，PWM电路60根据逆变器控制指令值Vinv*与载波的电压比较，生成PWM信号S1、S2。基本上，在Vinv*比载波的电压低的期间，PWM信号S1被设定为H电平，另一方面，PWM信号S2被设定为L电平。与此相对，在Vinv*比载波的电压高的期间，PWM信号S1被设定为L电平，另一方面，PWM信号S2被设定为H电平。
在PWM信号S1的H电平期间，为了使半导体开关元件Q1、Q4接通，控制信号G1、G4被设定为H电平。相反，在PWM信号S1的L电平期间，为了使半导体开关元件Q1、Q4断开，控制信号G1、G4被设定为L电平。
与此相对，在PWM信号S2的H电平期间，为了使半导体开关元件Q2、Q3接通，控制信号G2、G3被设定为H电平。相反，在PWM信号S2的L电平期间，为了使半导体开关元件Q2、Q3断开，控制信号G2、G3被设定为L电平。另外，在PWM信号S1、S2之间设置有死区时间。
在比较例的控制装置200中，在电流控制部50中被进行加法运算的前馈项即由电压检测器18检测出的电压Vac，实质上在电压控制部300中被进行加法运算。通过采用这样的结构，电流控制部50与电压控制部300相比可以是低响应的设计，例如能够通过数字控制来构成，因此能够进行基于软件的运算。其结果，能够简化电路，因此能够实现低成本化。
在此，在图1的结构例中，在通过将断路器2a、2b都接通而将电力变换装置100与变压器3连接时，根据连接时的电压Vac的相位，有时会在变压器3中产生励磁冲击电流。励磁冲击电流可能招致向负载4供给的电压发生过渡性的变动，并且使负载4误动作。
具体而言，当对一次绕组3a的端子间电压Vac进行积分时，在变压器3的铁芯3c内产生磁通。另外，在电压Vac的波形为理想的正弦波的情况下，磁通成为比电压Vac滞后90度的正弦波。在电压Vac为0的位置闭合断路器2a、2b的情况下，磁通达到最大值。在变压器3的铁芯3c中残留有磁通的情况下，磁通成为以残留磁通为初始值的正弦波。另外，在变压器3的铁芯3c产生残留磁通这一情况表示直流成分叠加于铁芯3c的磁通密度这一情况(以下，也称为“直流偏磁”)发生。若该磁通超过铁芯3c的磁饱和点，则变压器3的励磁阻抗急剧降低，由此过渡性地流过大的电流(励磁冲击电流)。其结果，一次绕组电流Iac也急剧增大。
在图2所示的比较例的控制装置200中，电压控制部300将由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac作为前馈项，针对反馈运算结果进行加法运算。因此，在产生了励磁冲击电流的情况下，一次绕组电流Iac骤变，因此电流控制部50高速地追随该一次绕组电流Iac的骤变。由此，担心励磁电流增大，结果使直流偏磁扩大。
另外，作为用于抑制变压器3的直流偏磁的技术，例如在专利文献1中公开了如下结构：使用偏磁检测电路，来检测逆变器的输出电压所包含的直流成分，并控制逆变器的输出电压的波形，以使检测出的直流成分消失。该偏磁检测电路构成为，具有对逆变器的输出电压进行积分的积分器，检测积分器的输出信号的直流成分。
然而，如上述那样，励磁冲击电流是在将电力变换装置100连接于变压器3时瞬间产生的。与此相对，专利文献1所记载的偏磁检测电路构成为基于积分器的输出信号来检测变压器3的铁芯3c的直流偏磁并控制逆变器，因此难以迅速地抑制励磁冲击电流。
因此，在本实施方式的电力变换装置100中，控制装置20构成为，在检测出一次绕组电流Iac所包含的励磁冲击电流的情况下，使电压控制部中的前馈项的大小减少。
图3是说明本实施方式的电力变换装置100的控制结构的一例的功能框图。构成控制装置20的各功能块例如通过由构成控制装置20的微型计算机进行的软件处理和/或硬件处理来实现。
参照图3，控制装置20具有电压控制部30、电流控制部50以及PWM电路60。图3所示的控制装置20与图2所示的比较例的控制装置200相比，不同点在于具有电压控制部30来代替电压控制部300。
电压控制部30具有减法器32、电压控制器34、加法器36、38、增益运算器40、42以及偏磁抑制部44。电压控制部30是在图2所示的电压控制部300中追加了增益运算器42以及偏磁抑制部44的部件。
增益运算器42将由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac与增益G3相乘，并将相乘的结果输出至加法器36。加法器36将增益运算器42的输出(Iac·G3)作为前馈项，与由电压控制器34生成的逆变器控制指令值相加。
这里，增益G3是用于调整前馈项的大小的增益，可能取大于0且为1.0以下的值。另外，在G3＝1.0的情况下，前馈项成为一次绕组电流Iac本身，与图2的比较例中的前馈项相等。
与此相对，在0＜G3＜1.0的情况下，前馈项小于一次绕组电流Iac，因此与图2的比较例中的前馈项相比变小。
偏磁抑制部44基于由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac，设定增益运算器42所使用的增益G3的值。偏磁抑制部44如以下说明的那样，在检测出叠加于一次绕组电流Iac的励磁冲击电流的情况下，将增益G3设定为小于1.0的值，由此减小前馈项。
图4是表示图3所示的偏磁抑制部44的结构的功能框图。参照图4，偏磁抑制部44具有检测部70、判定部80以及设定部90。检测部70提取叠加于由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac的励磁电流。
判定部80基于由检测部70提取出的励磁电流的大小，判定有无励磁冲击电流。判定部80在判定为一次绕组电流Iac的检测值具有励磁冲击电流的情况下，输出被激活为H电平的信号DET，作为表示判定结果的信号。H电平的信号DET表示在变压器3中发生了直流偏磁。
另一方面，判定部80在判定为一次绕组电流Iac的检测值不具有励磁冲击电流的情况下，输出失活为L电平的信号DET，作为表示判定结果的信号。L电平的信号DET表示在变压器3中未发生直流偏磁。
设定部90根据判定部80的输出信号DET，设定增益G3的值。设定部90在收到L电平的信号DET的情况下，将增益G3的值设定为“1.0”(G3＝1.0)。另一方面，在收到H电平的信号DET的情况下，设定部90将增益G3设定为规定值K(G3＝K)。规定值K是大于0且小于1.0的值(0＜K＜1.0)。设定部90将所设定的增益G3向增益运算器42输出。增益运算器42将由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac与增益G3相乘。
图5是表示图4所示的偏磁抑制部44的结构例的电路图。
参照图5，检测部70具有低通滤波器(LPF)72。LPF72构成为，防止从输出滤波器12输出的期望的频率(例如商用频率)的电流IL通过，并使频率比期望的频率低的励磁电流通过。即，LPF72从由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac中提取励磁电流。
判定部80具有绝对值电路(ABS)82、阈值84以及比较器86。绝对值电路82计算励磁电流的绝对值，并输出表示计算结果的信号。
比较器86将绝对值电路82的输出信号与预先设定的阈值84进行比较，并输出表示比较结果的信号。阈值84是设想在变压器3的铁芯3c发生磁饱和时流过一次绕组3a的励磁冲击电流而设定的。当绝对值电路82的输出信号(励磁电流的绝对值)的峰值大于阈值84时，比较器86输出H电平的信号DET。另一方面，在绝对值电路82的输出信号(励磁电流的绝对值)的峰值小于阈值84时，比较器86输出L电平的信号DET。
设定部90具有切换部92。切换部92具有第一输入端子、第二输入端子以及输出端子。第一输入端子接受规定值K，第二输入端子接受值“1.0”。规定值K如上述那样，是大于0且小于1.0的值(0＜K＜1.0)。
切换部92基于比较器86的输出信号DET，选择2个输入值中的任意一个，将所选择的值作为增益G3从输出端子输出。具体而言，在比较器86的输出信号DET为H电平时，切换部92选择规定值K。另一方面，在比较器86的输出信号DET为L电平时，切换部92选择值“1.0”。
即，在一次绕组电流Iac的检测值所包含的励磁电流的绝对值的峰值大于阈值84的情况下，判定为在变压器3中发生了直流偏磁，增益G3被设定为规定值K(0＜K＜1.0)。因此，增益运算器42将对一次绕组电流Iac的检测值乘以规定值K而得到的值，即，使一次绕组电流Iac降低后的值，作为前馈项输出。由此，在将电力变换装置100与变压器3连接的情况下在变压器3中发生了直流偏磁时，电压控制部30中的前馈项变小。通过降低前馈项，由此电流控制系统针对由励磁冲击电流引起的一次绕组电流Iac的骤变的适应性降低，因此能够抑制励磁电流的增大，结果能够防止直流偏磁扩大。
与此相对，在一次绕组电流Iac的检测值中包含的励磁冲击电流的绝对值的峰值比阈值84小的情况下，判定为在变压器3中未发生直流偏磁，增益G3被设定为值“1.0”。在该情况下，增益运算器42输出由电流检测器16检测出的一次绕组电流Iac的检测值，作为前馈项。由此，电压控制部30中的前馈项得以维持，因此能够确保电流控制系统针对一次绕组电流Iac的骤变的适应性。
返回到图3，控制装置20还具有偏磁检测部64及修正部62。偏磁检测部64具有与专利文献2所记载的偏磁检测电路相同的功能。具体而言，偏磁检测部64基于由电压检测器18检测出的电压Vac，检测对在变压器3的铁芯3c中产生的磁通进行表示的信号的直流成分Vdc。修正部62通过对逆变器控制指令值Vinv*加上直流偏移值来修正逆变器控制指令值Vinv*，以消除由偏磁检测部64检测出的直流成分Vdc。PWM电路60通过将由修正部62修正后的逆变器控制指令值Vinv*与载波进行比较，生成控制信号G1～G4。
由此，若在电力变换装置100的连接时通过偏磁抑制部44来抑制励磁冲击电流的增大，则之后通过偏磁检测部64来抑制直流偏磁的产生。因此，在偏磁抑制部44中，即使在电力变换装置100的连接后使前馈项恢复为原来的大小，也不会发生直流偏磁。其结果，能够在不影响稳定时的控制的情况下使变压器3的直流偏磁收敛。
(其他结构例)
在上述的实施方式中，对在“1.0”以及规定值K之间切换用于决定电流控制部50中的前馈项的大小的增益G3的值的结构例进行了说明。在该结构例中，担心前馈项的大小发生变化时控制稳定性降低。
图6是表示图4所示的偏磁抑制部44的其他结构例的电路图。参照图6，偏磁抑制部44与图5所示的偏磁抑制部44相比，设定部90的结构不同。本变更例的设定部90是对图5所示的设定部追加了限制器94后的部件。
限制器94设置在切换部92与增益运算器42之间。限制器94构成为，在通过切换部92将增益G3的值从“1.0”切换为规定值K的情况下，或者在增益G3的值从规定值K切换为“1.0”的情况下，限制增益G3的变化率。增益G3的变化率相当于每单位时间的增益G3的变化量。
规定的变化率根据电流控制部50中的控制响应性而设定。由此，在增益G3的值被切换时，增益G3的值按照规定的变化率变化，由此确保电流控制部50中的控制稳定性。
本次公开的实施方式应该被认为在全部方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明来表示，而是由权利要求书来表示，意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
附图标记说明
1直流电源，2a、2b断路器，3变压器，3a一次绕组，3b二次绕组，3c铁芯，4负载，10逆变器，12输出滤波器，14、16电流检测器，18电压检测器，20、200控制装置，30、300电压控制部，32、52减法器，34电压控制器，36、38加法器，40、42增益运算器，44偏磁抑制部，50电流控制部，54电流控制器，60 PWM电路、62修正部、64偏磁检测部、70检测部、80判定部、82绝对值电路、84阈值、90设定部、92切换部、94限制器、100电力变换装置。

Claims (5)

1.一种电力变换装置，具备：
逆变器，将直流侧的直流电压变换为交流电压并输出至交流侧；以及
控制装置，控制所述逆变器，
所述逆变器的所述交流侧经由变压器而与负载连接，所述变压器构成为对所述负载赋予从所述交流侧输出的所述交流电压，
所述电力变换装置还具备：
第一电流检测器，检测所述变压器的一次绕组电流；
第二电流检测器，检测所述逆变器的输出电流；以及
电压检测器，检测从所述交流侧输出的交流电压，
所述控制装置包括：
电压控制部，通过将前馈项与如下控制运算结果相加，生成交流电流指令值，所述前馈项是对由所述第一电流检测器检测出的所述一次绕组电流的检测值乘以增益而得到的，所述控制运算结果是用于减小由所述电压检测器检测出的所述交流电压的检测值相对于所述交流电压指令值的偏差的控制运算结果；
电流控制部，通过如下控制运算，生成逆变器控制指令值，所述控制运算用于减小由所述第二电流检测器检测出的所述逆变器的输出电流的检测值相对于所述交流电流指令值的偏差；以及
PWM电路，对所述逆变器控制指令值与规定的载波进行比较，生成所述逆变器的控制信号，由此对所述逆变器进行PWM控制，
当在由所述第一电流检测器检测出所述一次绕组电流的检测值中检测出励磁冲击电流时，与未检测出所述励磁冲击电流时相比，所述电压控制部减小所述增益的值。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述电压控制部检测由所述第一电流检测器检测出的所述一次绕组电流的检测值有无所述励磁冲击电流，
在所述一次绕组电流的检测值具有所述励磁冲击电流时，所述电压控制部将所述增益的值设定为第一值，在所述一次绕组电流的检测值不具有所述励磁冲击电流时，所述电压控制部将所述增益设定为比所述第一值小的第二值。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其中，
所述第一值为1.0，
所述第二值大于0且小于1.0。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力变换装置，其中，
所述电压控制部具有限制器，所述限制器用于限制在所述增益的切换时的所述前馈项的变化率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力变换装置，其中，
所述控制装置还包括：
偏磁检测部，基于由所述电压检测器检测出的所述交流电压的检测值，检测对在所述变压器的铁芯中产生的磁通进行表示的信号的直流成分；以及
修正部，修正所述逆变器控制指令值，以消除所述直流成分，
所述PWM电路对由所述修正部修正后的所述逆变器控制指令值与所述规定的载波进行比较，生成所述逆变器的控制信号。
CN201980088955.8A 2019-08-20 2019-08-20 电力变换装置 Active CN113316890B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/032466 WO2021033267A1 (ja) 2019-08-20 2019-08-20 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113316890A true CN113316890A (zh) 2021-08-27
CN113316890B CN113316890B (zh) 2024-07-19

Family

ID=72745142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980088955.8A Active CN113316890B (zh) 2019-08-20 2019-08-20 电力变换装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11817797B2 (zh)
JP (1) JP6770656B1 (zh)
KR (1) KR102497371B1 (zh)
CN (1) CN113316890B (zh)
WO (1) WO2021033267A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1961475A (zh) * 2004-03-31 2007-05-09 株式会社安川电机 交流电机的减速方法以及逆变器装置
CN101022261A (zh) * 2006-02-13 2007-08-22 株式会社日立制作所 交流电动机系统及控制方法、相关的电力转换装置
CN104137409A (zh) * 2012-02-22 2014-11-05 株式会社明电舍 电力变换装置的电压控制装置和电压控制方法
CN106877779A (zh) * 2015-10-14 2017-06-20 株式会社日立制作所 电力变换装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005426B1 (ko) * 1986-04-22 1990-07-30 미쓰비시전기 주식회사 인버터 제어회로
JPH0746917B2 (ja) 1987-07-28 1995-05-17 三菱電機株式会社 ３相変換器の制御装置
JP2526992B2 (ja) * 1988-05-30 1996-08-21 三菱電機株式会社 交流出力変換器の並列運転システム
KR20000031658A (ko) * 1998-11-09 2000-06-05 이구택 변압기의 여자돌입전류 발생억제장치 및 방법
JP3740946B2 (ja) * 2000-04-28 2006-02-01 松下電器産業株式会社 電源装置と、電動機駆動装置および空気調和機
JP4319868B2 (ja) 2003-07-02 2009-08-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
US7602627B2 (en) * 2005-04-28 2009-10-13 Origin Electric Company, Limited. Electrical power source, operational method of the same, inverter and operational method of the same
JP5280107B2 (ja) * 2008-05-29 2013-09-04 オリジン電気株式会社 単相電圧型交直変換装置及び単相電圧型交直変換回路の制御方法
JP5702195B2 (ja) * 2011-03-11 2015-04-15 東芝機械株式会社 インバータ発電装置
US9287812B2 (en) * 2013-06-29 2016-03-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for stability control of open loop motor drive operation
JP6165315B2 (ja) * 2014-02-21 2017-07-19 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置および電動パワーステアリングの制御装置
JP6021972B2 (ja) 2015-03-04 2016-11-09 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP6620629B2 (ja) * 2016-03-24 2019-12-18 住友電気工業株式会社 電力変換装置及びその制御方法
JP6468342B1 (ja) * 2017-12-14 2019-02-13 オムロン株式会社 電力変換装置
JP2018207785A (ja) 2018-10-04 2018-12-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1961475A (zh) * 2004-03-31 2007-05-09 株式会社安川电机 交流电机的减速方法以及逆变器装置
CN101022261A (zh) * 2006-02-13 2007-08-22 株式会社日立制作所 交流电动机系统及控制方法、相关的电力转换装置
CN104137409A (zh) * 2012-02-22 2014-11-05 株式会社明电舍 电力变换装置的电压控制装置和电压控制方法
CN106877779A (zh) * 2015-10-14 2017-06-20 株式会社日立制作所 电力变换装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6770656B1 (ja) 2020-10-14
US20220085734A1 (en) 2022-03-17
KR20210101297A (ko) 2021-08-18
KR102497371B1 (ko) 2023-02-07
CN113316890B (zh) 2024-07-19
US11817797B2 (en) 2023-11-14
JPWO2021033267A1 (ja) 2021-09-13
WO2021033267A1 (ja) 2021-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8786239B2 (en) Motor drive PWM rectifier having modulation scheme selector
EP1138110A1 (en) Llc converter, and method for controlling an llc converter
WO2015198391A1 (ja) 電力変換装置
US20110254517A1 (en) Self-excited reactive power compensation apparatus
JP5200559B2 (ja) アクティブゲート回路
JP2607648B2 (ja) 電力変換装置
CN103595239A (zh) 功率因数校正电路及其控制方法
JP4872090B2 (ja) 電圧調整装置
CN113316890B (zh) 电力变换装置
US20050276085A1 (en) Current control for inductive weld loads
JP6443652B2 (ja) 電力変換装置
JPH0728534A (ja) 電力変換装置の制御装置
JP4607617B2 (ja) 電力変換装置の制御装置
JP4320228B2 (ja) 自励式変換器の制御装置
JP5955644B2 (ja) インバータゲート制御回路および当該インバータゲート制御回路を備えたインバータ電源装置
JP2004064947A (ja) 電圧形ｐｗｍインバータの電圧制御装置
JP2010161842A (ja) 電力変換装置
JP2005051907A (ja) 電力変換装置
JP2019103284A (ja) チョッパ装置
JP4851844B2 (ja) 電力変換装置
JP6129240B2 (ja) 電力変換装置および電力変換方法
JP2017212869A (ja) 電力変換装置の制御方法及び電力変換装置
JP7278996B2 (ja) 電力変換装置
JP2006136107A (ja) 半導体電力変換装置、およびその偏磁制御方法
JP6625929B2 (ja) 電力変換装置および電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Country or region after: Japan

Address after: Tokyo, Japan

Applicant after: TMEIC Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: TOSHIBA MITSUBISHI-ELECTRIC INDUSTRIAL SYSTEMS Corp.

Country or region before: Japan

GR01 Patent grant