DE102014208195A1

DE102014208195A1 - Wechselrichtervorrichtung und Wechselrichtergenerator

Info

Publication number: DE102014208195A1
Application number: DE102014208195.5A
Authority: DE
Inventors: c/o TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA Narutoshi Yokokawa; c/o TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA Tomoyuki Hoshikawa; c/o TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA Kazumi Murata; c/o TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA Masayuki Watanabe; c/o Hokuetsu Industries Co. Ltd. Junichi Kanai; c/o Hokuetsu Industries Co. Ltd. Naoyuki Mashima
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2013-05-01
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-11-06
Also published as: JP2014220861A; KR20140130629A; US20140328092A1; JP6145300B2

Abstract

Eine Wechselrichtervorrichtung enthält eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit, die einen Spannungsbefehlswert ausgibt, Spannungssensoren, die Ausgangsspannung aus einer Umschaltschaltung detektieren, eine Fourier-Transformationseinheit, die Frequenzanalyse an der durch die jeweiligen Spannungssensoren detektierten Ausgangsspannung durchführt, und eine Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit, die Oberschwingungen in Bezug auf eine Antriebsfrequenz der Umschaltschaltung ermittelt, die der Frequenzanalyse durch die Fourier-Transformationseinheit unterworfen ist, und Spannungskorrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Spannungsbefehlswertes ermittelt, um so die Oberschwingungen aufzuheben. Die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit berechnet Koeffizienten jeweils für jeden Grad der Oberschwingungen und bestimmt, ob die Koeffizienten konvergieren, wenn die Koeffizienten berechnet werden, um so die Spannungskorrekturkoeffizienten basierend auf den Koeffizienten, die festgestellt werden, zu konvergieren, zu ermitteln.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichtervorrichtung und einen Wechselrichtergenerator. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Technologie zum Entfernen von Oberschwingungen (harmonics), die in einer elektrischen Stromausgabe aus einem Wechselrichter enthalten sind.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
Eine Wechselrichtervorrichtung, die in einem Wechselrichtergenerator verwendet wird, schaltet Gleichstromausgabe aus einem Gleichrichter unter Verwendung von elektrischen Schaltern wie etwa Halbleiterschaltern ein/aus, um so Wechselstrom einer Sinuswelle mit einer gewünschten Frequenz zu erzeugen.
Jedoch werden Oberschwingungen der gewünschten Frequenz erzeugt und der Sinuswelle so überlagert, dass an der Sinuswelle eine Verzerrung verursacht wird. In solch einem Fall kann eine Sinuswelle mit hoher Genauigkeit nicht sichergestellt werden, können Lasten (wie etwa ein Motor, ein elektrisches Licht oder ein persönlicher Computer), die mit der Wechselrichtervorrichtung verbunden sind, nicht stabil betrieben werden und werden entsprechend Probleme von Rauschen, Oszillation und Wärmeerzeugung verursacht. Im Hinblick darauf ist die Erzeugung von Oberschwingungen zu vermeiden. Es ist ein Verfahren zum Verhindern der Erzeugung von Oberschwingungen bekannt, wie in JP H10-145972 A (Patentliteratur 1) offenbart.
Patentliteratur 1 offenbart, dass in einer mit einer Wechselrichtervorrichtung verbundenen Last fließender Laststrom einer Fourier-Analyse unterworfen wird und Grade an Oberschwingungen ermittelt werden, um so entsprechende Grad-Oberschwingungen aufzuheben. Jedoch wird gemäß der Offenbarung von Patentliteratur 1 eine Phasenänderung von Wechselstromspannung, die aus Impedanz-Charakteristika der Last abgeleitet wird, nicht berücksichtigt. Das heißt, dass sich eine Spannungsphase ändern kann, aufgrund der mit der Wechselrichtervorrichtung verbundenen Last, und dass die Spannungsphase stark einer Stromphase nacheilen kann, aufgrund eines Kondensators oder dergleichen, die in einer Stromversorgungsschaltung installiert sind, falls eine große Anzahl von Computern unter jüngsten Umständen mit der Wechselrichtervorrichtung verbunden sind. Solch eine große Änderung bei der Phase verursacht das Problem, dass die Oberschwingungen nicht verhindert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das in Patentliteratur 1 offenbarte, konventionelle Beispiel hat einen Fehler dabei, dass das Aufheben der Oberschwingungen nicht korrekt gesteuert wird, wenn die Differenz bei den Phasen zwischen dem Strom und der Spannung ansteigt, da die Änderung bei der Spannungsphase nicht berücksichtigt wird.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das konventionelle Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselrichtervorrichtung und einen Wechselrichtergenerator bereitzustellen, die zum Aufheben von Oberschwingungen mit hoher Genauigkeit in der Lage sind, selbst falls eine Phasendifferenz verursacht wird.
Eine Wechselrichtervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Umschaltschaltung, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, basierend auf einem Spannungsbefehlswert; und eine Steuervorrichtung, welche den Betrieb der Umschaltschaltung steuert. Die Steuervorrichtung beinhaltet: eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit, die den Spannungsbefehlswert ausgibt; einen Spannungssensor, der eine Ausgangsspannung aus der Umschaltschaltung detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die Frequenzanalyse an der durch den Spannungssensor detektierten Ausgangsspannung durchführt; und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die Oberschwingungen in Bezug auf eine Antriebsfrequenz der Umschaltschaltung ermittelt, die der Frequenzanalyse durch die Frequenzanalyseeinheit unterworfen wird, und Spannungskorrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Spannungsbefehlswertes ermittelt, um so die Oberschwingungen aufzuheben. Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit berechnet Koeffizienten jeweils für jeden Grad der Oberschwingungen und bestimmt, ob jeder der Koeffizienten konvergiert, beim Berechnen der Koeffizienten, um so die Spannungskorrekturkoeffizienten basierend auf den Koeffizienten zu ermitteln, die festgestellt sind, zu konvergieren.
Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit stellt vorzugsweise fest, dass der Koeffizient konvergiert, wenn jeder der berechneten Koeffizienten für jeden Oberschwingungsgrad innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt vorzugsweise, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn eine Messzeit für jeden der Koeffizienten kürzer als ein vorgegebener Zeitraum ist, selbst wenn jeder der Koeffizienten für jeden Grad der Oberschwingungen nicht innerhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
Ein Wechselrichtergenerator gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Antriebsmaschine; einen mit der Antriebsmaschine verbundenen Synchronmotor; einen Wandler, der mit dem Synchronmotor verbunden ist; eine Wechselrichtervorrichtung, die mit dem Wandler verbunden ist; und ein zwischen dem Wandler und der Wechselrichtervorrichtung installierter Kondensator, wobei die Antriebsmaschine den Synchronmotor rotiert, durch den Synchronmotor erzeugter elektrischer Strom zu Gleichstrom verändert wird, der Gleichstrom durch die Wechselrichtervorrichtung in Wechselstrom mit einer gewünschten Frequenz umgewandelt wird. Die Wechselrichtervorrichtung beinhaltet: eine Umschaltschaltung, die den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, basierend auf einem Spannungsbefehlswert; und eine Steuervorrichtung, die den Betrieb der Umschaltschaltung steuert. Die Steuervorrichtung beinhaltet: eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit, welche den Spannungsbefehlswert ausgibt; einen Spannungssensor, der eine Ausgangsspannung aus der Umschaltschaltung detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die Frequenzanalyse an der durch den Spannungssensor detektierten Ausgangsspannung durchführt; und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die Oberschwingungen in Bezug auf ein Antriebsfrequenz der Umschaltschaltung ermittelt, die der Frequenzanalyse durch die Frequenzanalyseeinheit unterworfen ist, und einen Spannungskorrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Spannungsbefehlswertes ermittelt, um so die Oberschwingungen aufzuheben. Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit berechnet Koeffizienten für jeden Grad der Oberschwingungen und bestimmt, ob jeder der Koeffizienten konvergiert, beim Berechnen jedes der Koeffizienten, um so die Spannungskorrekturkoeffizienten zu ermitteln, basierend auf den Koeffizienten, die festgestellt werden, zu konvergieren.
Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt vorzugsweise, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn der berechnete Koeffizient für jeden Grad der Oberschwingungen innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.
Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt vorzugsweise, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn eine Messzeit für jeden der Koeffizienten kürzer als ein vorgegebener Zeitraum ist, selbst wenn der Koeffizient für jeden Grad der Oberschwingungen nicht innerhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
In der Wechselrichtervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem Wechselrichtergenerator gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsspannung der Wechselrichtervorrichtung detektiert und der Frequenzanalyse unterworfen, um so die Koeffizienten der Oberschwingungen für jeden Grad der Ausgangsspannungsfrequenz zu berechnen. Wenn einer der Koeffizienten als in zu einem bestimmten Wert konvergierend begriffen wird, wird der Spannungskorrekturkoeffizient in Bezug auf diesen Koeffizienten ermittelt. Der für jeden Grad ermittelte Spannungskorrekturkoeffizient wird addiert, um so den Spannungsbefehlswert zu korrigieren. Da nur die Koeffizienten der Grade, die konvergieren, verwendet werden, um die Korrekturkoeffizienten zu ermitteln, kann die Spannungssteuerung mit einer Hochgeschwindigkeitsantwort und hoher Stabilität sichergestellt werden, selbst wenn es eine große Differenz bei der Phase zwischen Spannung und Strom gibt, die der Last zugeführt werden, und selbst wenn eine Feedback-Steuerung des Spannungsbefehlswertes nicht stabil ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Wechselrichtergenerators illustriert, der mit einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einer damit verbundenen Last ausgerüstet ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau einer Steuervorrichtung illustriert, die in einer Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau einer Kompensationsschaltung illustriert, die in der Steuervorrichtung in der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau einer elektrischen Winkel-Erzeugungseinheit illustriert, die in der Steuervorrichtung in der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau einer Fourier-Transformationseinheit illustriert, die in der Steuervorrichtung der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau eines Kalkulators zum Berechnen jedes Korrekturkoeffizienten in einer Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit illustriert, die in der Steuervorrichtung in der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
7 ist ein Blockdiagramm, das einen spezifischen Aufbau der Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit illustriert, die in der Steuervorrichtung in der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform installiert ist.
8A ist ein Schaltungsdiagramm, das einen spezifischen Aufbau eines LC-Filters und einer Last illustriert und 8B ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Differenz bei der Phase zwischen Spannung und Stromausgabe aus der Wechselrichtervorrichtung illustriert.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform illustriert.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Wie in 1 illustriert, beinhaltet ein Wechselrichtergenerator gemäß der Ausführungsform einen Motor (eine Antriebsmaschine) 11, wie etwa einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor, einen Synchronmotor 13, der Dreiphasen-Wechselstrom-induzierte Spannung jeder einer U-Phase, einer V-Phase und eine W-Phase durch die Rotation des Motors 11 erzeugt, und eine Kupplung 12, das eine Abgabewelle des Motors 11 und eine Drehwelle des Synchronmotors 13 verbindet.
Der Wechselrichtergenerator beinhaltet einen Wandler 14, der mit dem Synchronmotor 13 verbunden ist, um jede induzierte Spannung der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, die aus dem Synchronmotor 13 ausgegeben werden, in PN-Gleichstromspannung umzuwandeln, eine Wechselrichtervorrichtung 100, die aus der aus dem Wandler 14 ausgegebenen PN-Gleichstromspannung einer Einzelphasen-Drei-Draht-Wechselspannung jeder einer R-Phase, einer N-Phase und einer T-Phase oder Drei-Phasen-Wechselstromspannung jeder einer R-Phase, einer S-Phase und einer T-Phase erzeugt, und einen Hauptschaltungskondensator 19, der in einem PN-Kupplungsdraht installiert ist, welcher den Wandler 14 und die Wechselrichtervorrichtung 100 verbindet.
Die Wechselrichtervorrichtung 100 auf der Ausgabeseite ist mit einer Last 18, wie etwa einem Induktionsmotor, über einen Unterbrecher 17 verbunden. Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl nur ein Unterbrecher 17 und eine Last 18 in 1 illustriert sind, im Allgemeinen eine Mehrzahl von Unterbrechern und ein eine Mehrzahl von Lasten auf der Rückseite eines LC-Filters 16 installiert sind. Ein PM-Motor kann als der Synchronmotor 13 verwendet werden, in welchem ein Permanentmagnet als ein Rotor verwendet wird.
Die Ausführungsform exemplifiziert die Wechselrichtervorrichtung, die Wechselstromspannung des Einzelphasen-Drei-Draht-Systems der R-Phase, der N-Phase und der T-Phase erzeugt.
Die Wechselrichtervorrichtung 100 beinhaltet eine Umschaltschaltung 15, den LC-Filter 16, der Umschaltrauschen, das in der Umschaltschaltung 15 verursacht wird, reduziert, Spannungssensoren 31, 32, 33, die Leitungs-zu-Leitungsspannung zwischen der R-Phase, der N-Phase und der T-Phase in der Wechselrichtervorrichtung 100 messen, und eine Steuervorrichtung 34, welche die Umschaltschaltung 15 steuert. Der erste Spannungssensor 31 misst Leitungs-zu-Leitungsspannung zwischen der R-Phase und der N-Phase (nachfolgend als "RN-Spannung" Beziehung), der zweite Spannungssensor 32 misst Leitungs-zu-Leitungsspannung zwischen der T-Phase und der N-Phase (nachfolgend als "TN-Spannung" bezeichnet), und der dritte Spannungssensor 33 misst Leitungs-zu-Leitungsspannung zwischen der R-Phase und der T-Phase. Man beachte, dass, dass 1 die Wechselrichtervorrichtung 100 mit dem Einzelphasen-Drei-Draht-System exemplifiziert, in welchem die N-Phase eine Erdungsphase ist.
Der Motor 11 ist mit einer Motorsteuereinheit (ECU) 20 verbunden, welche die Rotation des Motors 11 steuert.
Der Wandler 14 beinhaltet eine Mehrzahl von Umschaltvorrichtungen wie etwa Transistoren, IGBT oder MOSFET und eine Mehrzahl von Dioden, die Halbleitervorrichtungen sind. Der Wandler 14 betreibt die entsprechenden Schaltvorrichtungen, um so jede Drei-Phasen-Wechselstromspannung der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase in die PN-Gleichstromspannung umzuwandeln. Der Wandler 14 gestattet Strom, angemessen in den Synchronmotor 13 zu fließen, abhängig vom elektrischen Strom, der an die Last 18 auszugeben ist, um so den gewünschten elektrischen Strom ohne häufiges Ändern der Drehzahl des Motors 11 zu erzeugen. Der Wandler 14 erzeugt nämlich im Gegensatz zu üblichen Gleichrichtern die PN-Gleichstromspannung mit gewünschtem Volumen aus der, aus dem Synchronmotor 13 ausgegebenen Drei-Phasen-Wechselspannung und gestattet dem Strom, in den Synchronmotor 13 abhängig vom elektrischen Strom, der an die Last auszugeben ist, zu fließen, um so den elektrischen Strom anhand von Lastvariationen stabil zu erzeugen.
Der Hauptschaltungskondensator 19 fungiert dazu, die PN-Gleichstromspannung zu glätten und elektrischen Strom so zu speichern, dass die Umschaltschaltung 15 eine große Menge elektrischen Stroms ausgeben kann.
Die in der Wechselrichtervorrichtung 100 installierte Umschaltschaltung 15 beinhaltet, wie im Falle des Wandlers 14, eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen wie etwa Transistoren, IGBT oder MOSFETs und eine Mehrzahl von Dioden, die Halbleitervorrichtungen sind, und betreibt die jeweiligen Schaltvorrichtungen, um so jede Einzelphasen-Drei-Draht-Wechselstromspannung der R-Phase, der N-Phase und der T-Phase zu erzeugen. Die Umschaltschaltung 15 wandelt nämlich den Gleichstrom in den Wechselstrom um. Weiter kann die Umschaltschaltung 15 die Ausgangsspannung und Ausgangsfrequenzen aus der Wechselrichtervorrichtung 100 anhand von Umschaltmustern der jeweiligen Schaltvorrichtungen auf beliebige Werte einstellen.
Als Nächstes wird der Aufbau der in der Wechselrichtervorrichtung 100 installierten Steuervorrichtung 34 im Detail unten erläutert. Wie in 2 illustriert, beinhaltet die Steuervorrichtung 34 eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit 41, die einen Befehlswert der Spannung (einen Spannungsbefehlswert; beispielsweise 100V) erzeugt und ausgibt, die aus der Umschaltschaltung 15 auszugeben ist, eine Frequenzbefehlswert-Ausgabeeinheit 42, die einen Frequenzbefehlswert (beispielsweise 50 Hz) ausgibt, und eine Elektrowinkel-Erzeugungseinheit 43, die einen elektrischen Winkel im Bereich von 0° bis 360° erzeugt, basierend auf dem aus der Frequenzbefehlswert-Ausgabeeinheit 42 ausgegebenen Frequenzbefehlswert.
Die Steuervorrichtung 34 beinhaltet als Bestandteilselemente zum Erzeugen eines R-Phasen-Spannungsbefehlswertes eine erste Effektivwert-Umwandlungseinheit 47, eine erste Fourier-Transformationseinheit 48 (eine Frequenzanalyseeinheit), eine erste Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49, (eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit), eine Kompensationsschaltung 45, eine Spannungsberechnungseinheit 46, einen ersten Subtraktor 44 und einen zweiten Subtraktor 50. Die Steuervorrichtung 34 beinhaltet weiter Bestandteilselemente, um einen T-Phasen-Spannungsbefehlswert zu erzeugen, welche dieselben wie im Falle des Erzeugens des R-Phasen-Spannungsbefehlswerts sind, und durch Bezugszeichen angegeben sind, denen jeweils eine Nachstelle (Suffix) "a" in 2 beigebeben ist. Nachfolgend wird eine Erläuterung der Bestandteilselemente zum Erzeugen des R-Phasen-Spannungsbefehlswerts gegeben.
Die Effektivwert-Umwandlungseinheit 47 wandelt, in einen Effektivwert, die RN-Spannung (ein Rückkopplungswert), die durch den ersten Spannungssensor 31 detektiert ist, basierend auf aus der Elektrowinkel-Erzeugungseinheit 43 ausgegebenen elektrischen Winkeldaten um, und gibt die Effektivwertdaten in den ersten Subtraktor 44 ein. Der erste Subtraktor 44 berechnet eine Abweichung zwischen dem Spannungsbefehlswert und dem Rückkopplungswert der RN-Spannung und gibt die Abweichungsdaten an die Kompensationsschaltung 45 aus.
Die Fourier-Transformationseinheit 48 führt eine Fourier-Transformation (Frequenzanalyse) der RN-Spannung durch, basierend auf den elektrischen Winkeldaten und gibt die ermittelten Frequenzdaten an die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 aus.
Die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 berechnet Spannungskorrekturkoeffizienten, basierend auf den aus der Fourier-Transformationseinheit 48 ausgegebenen Frequenzdaten und den aus der Elektrowinkel-Erzeugungseinheit 43 ausgegebenen elektrischen Winkeldaten und gibt die derart ermittelten Spannungskorrekturkoeffizienten an den zweiten Subtraktor 50 aus. Wenn es Oberschwingungen (Frequenzkomponenten wie etwa drei- oder fünfmal größer als die Frequenz des Wechselstroms) als Ergebnis der Fourier-Transformation gibt, berechnet die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 die Spannungskorrekturkoeffizienten zum Aufheben der Oberschwingungen und gibt die Koeffizienten an den zweiten Subtraktor 50 aus. Das spezifische Verfahren des Berechnens der Spannungskorrekturkoeffizienten wird unten erläutert.
Die Kompensationsschaltung 45 kompensiert den Spannungsbefehlswert in einer solchen Weise, dass die durch den ersten Subtraktor 44 ermittelte Abweichung Null ist.
Wie in 3 illustriert, beinhaltet die Kompensationsschaltung 45 eine Vorzeichen-Detektionseinheit 61, einen Multiplikator 62 zum Multiplizieren einer inkrementellen Verstärkung Ka, einen Integrator 63 und eine Anfangsspannungs-Ausgabeeinheit 64, die einen Anfangswert an den Integrator 63 anlegt.
Die Vorzeichen-Detektionseinheit 61 bestimmt, ob das Vorzeichen der Abweichung Plus oder Minus ist, oder ob die Abweichung Null ist, wenn die durch den ersten Subtraktor 44 berechneten Abweichungsdaten daran angelegt werden. Die Vorzeichen-Detektionseinheit 61 stellt Ausgabedaten auf "1" ein, wenn das Vorzeichen der Abweichung Plus ist, unabhängig vom Pegel der Abweichung, stellt Ausgabedaten auf "–1" ein, wenn das Vorzeichen der Abweichung Minus ist, unabhängig vom Pegel der Abweichung, und stellt Ausgabedaten einfach auf Null ein, wenn die Abweichung Null ist.
Der Multiplikator 62 multipliziert die aus der Vorzeichen-Detektionseinheit 61 ausgegebenen Vorzeichendaten und die inkrementelle Verstärkung Ka. Der Integrator 63 integriert die Ausgabedaten aus dem Multiplikator 62 und addiert weiter Anfangsspannung, die aus der Anfangsspannungs-Ausgabeeinheit 64 ausgegeben wird. Der Integrator 63 gibt das Berechnungsergebnis als einen korrigierten Spannungsbefehlswert aus. Hier ist die Anfangsspannung ein Anfangswert im Integrator 63 und kann Spannung entsprechend dem Spannungsbefehlswert sein, oder kann ein Befehlswert nahe an vorab abgeschätzter Spannungsausgabe sein.
Der Vorteil der Verwendung der Kompensationsschaltung 45 liegt darin, dass, wenn die aus dem ersten Subtraktor 44 ausgegebene Abweichung "0" übersteigt (wenn die Ausgabespannung kleiner als die Befehlsspannung ist), die Ausgabedaten aus der Vorzeichen-Detektionseinheit 61 unmittelbar auf "1" eingestellt werden, um die Spannungsausgabe zu erhöhen. Als Ergebnis kann die Plus/Minus-Spannungsausgabe um den Abweichungsnullpunkt gehalten werden. Mit anderen Worten kann die Antwortgeschwindigkeit der Spannungsrückkopplung verbessert werden. Hier, falls eine konventionelle Proportionale Integrale (PI) Steuerung eingesetzt wird, kann zumindest ein Überschuss oder ein Unterschuss verursacht werden, was zu einer Oszillation bei der Spannungssteuerung führen kann. Jedoch kann die Kompensationsschaltung 45 die Oszillation durch angemessenes Einstellen der inkrementellen Verstärkung Ka verhindern. Andererseits wird die Antwort verzögert, wenn die Abweichung groß ist, weil die Änderung des Spannungsbefehlswertes die gleiche ist, unabhängig davon, ob die Abweichung groß oder klein ist (ob "1" oder "–1", der Wert ist konstant). In Bezug darauf kann die inkrementelle Verstärkung Ka angemessen eingestellt werden, abhängig von individuellem Steuermustern, anhand von Spezifikationen.
Die Spannungsberechnungseinheit 46 berechnet den Spannungsbefehlswert, basierend auf der durch die Kompensationsschaltung 45 ermittelten Spannungsausgabe und gibt den berechneten Wert an den zweiten Subtraktor 50 aus.
Als Nächstes wird der spezifische Aufbau der Elektrowinkel-Erzeugungseinheit 43 unter Bezugnahme auf das in 4 illustrierte Blockdiagramm erläutert. Die Elektrowinkel-Erzeugungseinheit 43 beinhaltet eine Taktperioden-Berechnungseinheit 71, die eine Taktperiode für die elektrische Winkelzählung in Bezug auf den Frequenzbefehlswert (beispielsweise 50 Hz), berechnet, eine Takterzeugungseinheit 72, die ein Taktsignal basierend auf der durch die Taktperioden-Berechnungseinheit 71 berechneten Periode erzeugt, einen elektrischen Winkeltabellenzähler 73 und eine elektrische Winkeltabelle 74.
Die Taktperioden-Berechnungseinheit 71 berechnet die Taktperiode (einen Zählwert) anhand der nachfolgenden Gleichung (1). Taktperiode (Zählwert) = Basistakt/4096/Frequenz [Hz] (1)
Das heißt, wenn der Basistakt N [Zähler/Sekunde] ist, und wenn die Frequenz des Ausgangsstroms 50 [Hz] ist, ist der Zählwert pro Zeitraum des Ausgangsstroms N/50 [Zähler]. Weiter wird ein Zeitraum in 4096 unterteilt. Entsprechend kann N/(50 × 4096) als die Taktperiode bestimmt werden und kann 0 bis 4095 auf eine Periode eingestellt werden.
Die Takterzeugungseinheit 72 erzeugt einen Takt durch Heraufzählberechnung der Taktperiode (den Zählwert), der anhand der Gleichung (1) ermittelt worden ist, und gibt das Taktsignal (N/50 × 4096)) an den Elektrowinkeltabellenzähler 73 aus. Der Elektrowinkeltabellenzähler 73 zählt unter Verwendung des durch die Takterzeugungseinheit 72 erzeugten Taktsignals von 0 bis 4095 herauf und gibt den Zählwert an die Elektrowinkeltabelle 74 aus. Beim Heraufzählen (von 0 bis 4095) wird das Heraufzählsignal ausgegeben. Man beachte, dass, obwohl die Ausführungsform den Fall exemplifiziert, bei dem eine Periode in 4096 unterteilt wird, dies anhand von Umständen bestimmt werden kann, die von der Genauigkeit der Spannungskorrektur abhängen.
Die Elektrowinkeltabelle 74 speichert einen numerischen Wert (im Bereich von –1 bis 1, definiert als ein elektrischer Winkel) in Bezug auf eine Sinuswelle (sinx), eine Cosinuswelle (cosx) und Oberschwingungen derselben (sin3x, sin5x, ..., cos3x, cos5x, ...) entsprechend den durch den Elektrowinkeltabellenzähler 73 ermittelten Zählwert. Wenn beispielsweise der Zählwert "1023" beträgt, zeigt dies eine Viertel Periode an und sin 90° = 1 wird als ein, "sinx" entsprechender elektrischer Winkel in der Elektrowinkeltabelle gespeichert.
Im Falle eines Einzelphasen-Drei-Draht-Systems werden Daten von sin(x + 180°) ausgegeben, da die T-Phase gegenüber der R-Phase um 180° verschoben ist. Im Falle eines Dreiphasen-Drei-Drahtsystems werden Daten von sin(x + 120°) und Daten von sin(x – 120°) ausgegeben, da es die S-Phase gibt, die 120° führend der R-Phase ist, und die T-Phase, die 120° der R-Phase folgend ist.
Alle aus der Elektrowinkeltabelle 74 ausgegebenen elektrischen Winkeldaten werden an die Spannungsberechnungseinheit 46, die Effektivwert-Umwandlungseinheit 47, die Fourier-Transformationseinheit 48 und die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 ausgegeben.
Als Nächstes wird unten die Schaltung zum Verhindern von in der Spannungsausgabe in der Wechselrichtervorrichtung 100 erzeugten Oberschwingungen erläutert. Die Erzeugungsbedingung der Oberschwingungen variiert abhängig von der Totzeit der PWM der Spannungsausgabe und abhängig von der Differenz zwischen zu verbindenden Lasten (wie etwa Widerstand, Induktor und Kondensator). Das Niveau der Oberschwingungen variiert auch abhängig von der Bedingung, wo die Wechselrichtervorrichtung oder dergleichen als die Lasten verbunden ist, und abhängig von den Größe der Lasten. Somit sind kontinuierlich betriebene Korrekturen erforderlich. Gemäß der Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 34 mit der Fourier-Transformationseinheit 48 und der Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 versehen, um so einen Korrekturbefehl zum Verhindern der Oberschwingungen auszugeben.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau der Fourier-Transformationseinheit 48 illustriert, und einen Aufbau eines Kalkulators 481 zum Ermitteln eines Koeffizienten A₃ in Bezug auf "cos3x" illustriert. Die Fourier-Transformationseinheit 48 führt die Fourier-Transformation an der Wechselspannung durch und berechnet eine Oberschwingung jeden Grads. Bezüglich der Gleichung für die Fourier-Transformation wird im Allgemeinen die Frequenzfunktion f(x) für die Fourier-Transformation durch die nachfolgende Formel (2) angegeben. Zusätzlich können die in der Gleichung (2) angegebenen jeweiligen Koeffizienten A_n und B_n (n = 1, 2, 3, ...) durch Gleichungen (3) bzw. (4) ermittelt werden. f(x) = A₀ + A₁cosx + A₂cos2x + ... + A_ncosnx + B₀ + B₁ sinx + B₂sin2x + ... + B_nsinnx (2)
Die Fourier-Transformationseinheit 48 beinhaltet, außer "cos3x" weiter andere Kalkulatoren zum Berechnen der jeweiligen Koeffizienten für cosx, cos5x, cos7x, ..., und sinx, sin3x, sin5x, sin7x, ..., wie im Falle des in 5 illustrierten Kalkulators.
Wie in 5 illustriert, beinhaltet der Kalkulator 481 einen Multiplikator 81, einen Integrator 82 und einen Koeffizientenkalkulator 83. Der Multiplikator 81 multipliziert den Rückkopplungswert der RN-Spannung mit den Koeffizienten von "cos3x". Der Integrator 82 ermittelt einen Integralwert durch Addieren des durch den Multiplikator 81 ermittelten Koeffizienten pro vorbestimmter Abtastzeit. Der Koeffizientenkalkulator 83 ermittelt einen Integralwert für eine Periode anhand des durch den Integrator 82 berechneten Integralwerts und zwischenspeichert den Wert durch das Heraufzählsignal. Der Koeffizientenkalkulator 83 gibt dann den Wert als den Koeffizienten "A₃" von "cos3x" aus. Wenn das Heraufzählsignal (das das Ende einer Periode des elektrischen Winkels angebende Signal) angelegt wird, wird der durch den Integrator 82 ermittelte Integralwert gelöscht.
Dieselbe Verarbeitung wird auch an den anderen Graden (anderen Frequenzen) durchgeführt, um so den Koeffizienten "A₅" von "cos5x", den Koeffizienten "A₇" von "cos7x", den Koeffizienten "B₃" von "sin3x", ..., und so weiter zu berechnen. Der Koeffizientenkalkulator 83 ermittelt den Koeffizienten durch Teilen der Integrationszahl. Man beachte, dass die Berechnung zum Teilen der Integrationszahl weggelassen werden kann und der Integralwert direkt als der Koeffizient verwendet werden kann, da der Koeffizient nur am Ende zu Null führen muss.
Hier, wenn die aus der Umschaltschaltung 15 ausgegebenen Sinuswellen keinerlei Oberschwingungen enthalten, das heißt wenn es keine Verzerrung in den Sinuswellen gibt, sind die Oberschwingungen A₃, A₅, ..., B₃, B₅ alle Null.
Als Nächstes wird der spezifische Aufbau der Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 unter Bezugnahme auf 6 und 7 erläutert. 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Kalkulators 491 der Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 zum Berechnen eines Korrekturkoeffizienten von "cos3x" illustriert. Wie in 6 illustriert, beinhaltet der Kalkulator 491 eine Vorzeichen-Detektionseinheit 91, die das Vorzeichen des Koeffizienten detektiert, einen Multiplikator 92, der eine vorgegebene Korrekturverstärkung Kb multipliziert, und einen Integrator 93, der eine Integrationsberechnung durchführt.
Die Vorzeichen-Detektionseinheit 91 detektiert und gibt das Zeichnung des Koeffizienten "A₃" von "cos3x" aus, wenn der Koeffizient "A₃" darauf angewendet wird. Der Multiplikator 92 multipliziert die Ausgabedaten aus der Vorzeichen-Detektionseinheit 91 mit der Korrekturverstärkung Kb und gibt die multiplizierten Ergebnisdaten an den Integrator 93 aus. Der Integrator 93 definiert die Ausgabedaten als einen Korrekturkoeffizientenwert von "cos3x". Die Korrekturverstärkung Kb wird verwendet, um die Antwortgeschwindigkeit der Korrektur zu bestimmen und es wird ihr ein angemessener Wert so zugewiesen, dass die Korrektur bei einer angemessenen Geschwindigkeit ohne Oszillierung durchgeführt wird. Der Kalkulator wird für jeden Koeffizienten bereitgestellt, um Korrekturkoeffizienten von cos3x, cos5x, ..., sin3x, sin5x, ..., und so weiter zu berechnen.
7 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 zum Ermitteln der Korrekturspannung durch Addieren der für die jeweiligen Grade berechneten Korrekturkoeffizienten illustriert. Wenn die Korrekturkoeffizienten für die entsprechenden Grade berechnet werden, wie in 6 illustriert, werden elektrische Winkeldaten 94 für jeden in der Elektrowinkeltabelle 74, illustriert in 4, eingestellten Grad mit jedem Korrekturkoeffizienten multipliziert. Weiter addiert ein Addierer 95 das multiplizierte Ergebnis für jeden Grad, um so die Korrekturspannung zu ermitteln. Die Korrekturspannung, die so ermittelt ist, wird an den zweiten Subtraktor 50 ausgegeben.
Hier, wie in 2 illustriert, wird der Spannungskorrekturwert jeder Phase (R, N, T) vom durch Spannungssteuerung unter Verwendung des oben beschriebenen Effektivwerts ermittelter Spannungsberechnungswert subtrahiert, so dass das derart ermittelte Ergebnis als der Spannungsbefehlswert jeder Phase verwendet wird. Obwohl die Berechnungsprozedur des Spannungsbefehlswerts der R-Phase oben erläutert worden ist, kann dieselbe Berechnungsprozedur auch auf die T-Phase angewendet werden. Hier wird die N-Phase keiner Korrektur unterworfen. Das heißt, ein Addierer 51 (siehe 2), addiert den Spannungsbefehlswert der aus der Spannungsberechnungseinheit 46 ausgegebenen R-Phase und den Spannungsbefehlswert der aus der Spannungsberechnungseinheit 46a ausgegebenen T-Phase und ein Kalkulator 52 multipliziert dann den so ermittelten Wert mit "–1/2", um so einen Spannungsbefehlswert der N-Phase zu ermitteln.
Der oben beschriebene Aufbau kann die Spannungskorrektur zum Entfernen der in der Spannungswellenform verursachten Oberschwingungen durchführen. Diese Steuerung basiert auf dem Prinzip, dass die Koeffizienten für die entsprechenden Grade in den Daten, die in einer Weise so ermittelt werden, dass die Rückkopplungssteuerung jeder Phase (der R-Phase, der T-Phase) der Fourier-Transformation unterworfen wird, nahe an Null gebracht werden, das heißt die Oberschwingungen jeder Leitungs-zu-Leitungsspannung somit nahe an Null gebracht werden, um so eine in der Wellenform verursachte Verzerrung zu vermeiden. Man beachte, dass die Steuerung auf eine solche Weise durchgeführt werden kann, dass jeder Grad auf einen kleinen Wert reduziert wird, abhängig von der Berechnungskomplexität oder der Größe der Oberschwingungen.
Im Verfahren des Verhinderns der Oberschwingungen, wie oben beschrieben, wenn die Last 18 mit Reaktanzkomponenten jenseits eines gestatteten Bereichs (zumeist Last mit großer Kapazität) mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbunden wird, kann die Phase der Spannung stark hinter dem Strom herhinken, so dass die Steuerung divergiert. Es kann nämlich ein Koeffizient für einen Grad nicht in einer bestimmten Weise konvergieren. In solch einem Fall kann der Spannungskorrekturwert nicht stabil ermittelt werden und als Ergebnis kann die Steuerung der Oberschwingungskorrektur nicht erzielt werden.
Der Grund dafür wird unten unter Bezugnahme auf 8A erläutert. 8A ist ein Äquivalenz-Schaltungsdiagramm des LC-Filters 16 und der Last 18, illustriert in 1.
Wie in 1 illustriert, ist der LC-Filter 16 zum Glätten der aus der Umschaltschaltung 15 ausgegebenen PWM-Wellenform zum Erhalten von Sinuswellen auf der Rückseite der Umschaltschaltung 15 lokalisiert. Der LC-Filter 16 beinhaltet einen Kondensator C1. Wenn eine kapazitative Last (wie etwa ein persönlicher Computer) als die Last 18 verbunden wird, wird ein Kondensator C2 dazu hinzugefügt, was zu einem Anstieg der kapazitativen Last führt, um so eine große Differenz bei der Phase zwischen der durch die entsprechenden Spannungssensoren 31 bis 33 detektierten Spannung und dem Strom zu verursachen. Als Ergebnis kann die Steuerschleife instabil sein, aufgrund der Phasendifferenz, falls ein solcher Spannungswert als ein Rückkopplungssignal verwendet wird.
Mit anderen Worten, wie in 8B illustriert, läuft die Phase des Spannungssignals P1 hinter der Phase des Spannungssignals P2 her, so dass eine stabile Steuerung nicht sichergestellt werden kann, was eine Divergenz der Steuerung abhängig von Umständen verursachen kann. Im Hinblick darauf verwendet die vorliegende Ausführungsform eine Selbstbestimmungsfunktion zum Stoppen der Korrektur eines Oberschwingungssignals eines entsprechenden Grads, wenn ein Fourier-Transformationswert eines korrigierten Spannungssignals nicht zu kleiner konvergiert als einem vorbestimmten Schwellenwert, innerhalb einer vorbestimmten Zeit. Es wird nämlich die Umschaltschaltung 15 in einer solchen Weise gesteuert, dass die Steuerung für einen Grad gestoppt wird, der nicht steuerbar ist, um eine Divergenz zu verhindern, und die Spannungskorrekturwerte werden nur für Grade erzeugt, die steuerbar sind.
Insbesondere, wenn die entsprechenden Koeffizienten A₃, A₅, ..., B₃, B₅, ... von cos3x, cos5x, ..., sin3x, sin5x, ..., berechnet werden und einige der Berechnungsergebnisse nicht konvergieren, sondern divergieren, kann die Korrektur nicht an den Oberschwingungen der entsprechenden Grade durchgeführt werden. In solch einem Fall wird die an den Oberschwingungen der divergierenden Grade durchgeführte Steuerung gestoppt und werden nur die Koeffizienten der Oberschwingungen, die konvergieren, berechnet, um so die Spannungskorrekturwerte zu ermitteln. Wenn beispielsweise die Korrekturkoeffizienten von sin7x und cos7x zwischen den Korrekturkoeffizienten der in 7 illustrierten entsprechenden Oberschwingungen divergieren, wird die Korrekturspannung nur unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten von sin3x, sin5x, cos3x und cos5x berechnet. Ursprünglich basiert dies auf der Annahme, dass die Steuerung nicht notwendigerweise durchgeführt wird, wenn eine Last mit einer Kapazität, die nicht steuerbar ist, verbunden ist, da die Oberschwingungen gefiltert werden und dazu tendieren, abzunehmen.
Als Nächstes wird die Verarbeitungsprozedur der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf das in 9 illustrierte Flussdiagramm erläutert. Diese Verarbeitung wird anhand der Berechnung durch die in 2 illustrierte Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49 durchgeführt. Diese Verarbeitung wird an jedem der Koeffizienten der ungeraden Mehrfachgrade (d.h. A₁, A₃, A₅, B₁, B₃, B₅) durchgeführt. Man beachte, dass die vorliegende Ausführungsform die ungeraden Mehrfach-Grade verwendet, weil der Einfluss der Oberschwingungen stark von Ungrad-Mehrfach-Frequenzkomponenten abgeleitet ist. Natürlich können Frequenzen gerader Mehrfach-Grade ebenfalls für die Berechnung verwendet werden.
Zuerst bestimmt in Schritt S11 die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49, ob ein Absolutwert eines Koeffizienten kleiner als ein Schwellenwert ist. Das heißt, es wird der Koeffizient jeden Grades (d.h. A₁, A₃, A₅, ..., B₁, B₃, B₅ ...) mit dem Schwellenwert verglichen. Wenn der Absolutwert des Koeffizienten kleiner als der Schwellenwert ist (JA in Schritt S11), wird dieser Koeffizient angenommen zu konvergieren, so dass der entsprechende Koeffizient in Schritt S12 addiert wird. Wenn beispielsweise die Koeffizienten A₃, A₅, B₃ und B₅ kleiner als der Schwellenwert sind und die Koeffizienten A₇, A₉, und B7, B9 größer als der Schwellenwert sind, werden die Korrekturkoeffizienten von A₃, A₅, B₃ und B₅ addiert. Insbesondere werden die Korrekturkoeffizienten von A₃, A₅, B₃ und B₅ in der in 6 illustrierten Verarbeitung ermittelt und wird die Korrekturspannung wie in 7 illustriert berechnet. Danach wird die Zeitmessung in S13 gelöscht.
Wenn der Absolutwert des Koeffizienten größer oder gleich dem Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S11), wird die Messzeit in Schritt S14 integriert. In Schritt S15 bestimmt die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49, ob die Messzeit einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht. Wenn die Messzeit nicht den Schwellenwert erreicht (NEIN in Schritt S15), wird der entsprechende Koeffizient in Schritt S16 addiert. Die Verarbeitung geht dann zu Schritt S11 zurück.
Wenn die Messzeit die Schwellenwertzeit erreicht (JA in Schritt S15), wird der entsprechende Koeffizient im Schritt S17 nicht addiert. Wenn beispielsweise die Messzeit jedes der Koeffizienten A₇, A₉, ... und B7, B9, ... die Schwellenwertzeit erreicht und die Absolutwerte dieser Koeffizienten größer als der Schwellenwert sind, werden solche Koeffizienten nicht addiert, da nicht angenommen wird, dass sie zu einem bestimmten Wert konvergieren, sondern angenommen werden, dass sie divergieren.
Danach bestimmt in Schritt S18 die Spannungskorrekturwert-Berechnungseinheit 49, ob die mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbundene Last kleiner als eine vorgegebene Schwellenwertlast ist. Wenn die Last kleiner als die Schwellenwertlast ist (JA in Schritt S18), wird der entsprechende Korrekturkoeffizient in Schritt S19 addiert und kehrt die Verarbeitung zu Schritt S11 zurück. Wenn sich nämlich der Zustand der mit der Wechselrichtervorrichtung 100 verbundenen Last ändert und die Ursache der Divergenz des Koeffizienten entfernt wird (wenn der Unterbrecher abschaltet), wird der entsprechende Koeffizient addiert. Die Verarbeitung kehrt dann zu Schritt S11 zurück.
Gemäß der oben beschriebenen Verarbeitung werden nur die Koeffizienten, die angenommen werden, in einen bestimmten Wert zu konvergieren (beispielsweise A₃, A₅, B₃ und B₅) aus den Koeffizienten A₃, A₅, A₇, ..., und die Koeffizienten B₃, B₅, B₇ ..., der entsprechenden Grade addiert und die Addition der Koeffizienten, von denen nicht angenommen wird, dass sie konvergieren, wird nicht ausgeführt. Entsprechend können die Spannungskorrekturwerte stabil ermittelt werden, so dass die dem Spannungssignal überlagerten Oberschwingungen effektiv entfernt werden können.
Wie oben beschrieben, wird in der Wechselrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform der durch den Spannungssensor detektierte Spannungswert der Fourier-Transformation unterworfen (Frequenzanalyse), so dass die Koeffizienten der Oberschwingungen für die entsprechenden Grade ermittelt werden. In diesem Fall werden die Korrekturkoeffizienten für die Spannungsbefehlswerte unter Verwendung der so ermittelten Koeffizienten berechnet, nur wenn die Koeffizienten konvergieren, und werden die Spannungsbefehlswerte unter Verwendung dieser Korrekturkoeffizienten korrigiert. Wenn die Koeffizienten nicht konvergieren, werden solche Koeffizienten nicht für die Berechnung der Korrekturkoeffizienten verwendet.
Da die Korrekturkoeffizienten nur unter Verwendung der Koeffizienten der Grade ermittelt werden, welche konvergieren, selbst wenn es eine große Differenz in der Phase zwischen der Spannung und dem Strom gibt, die der Last zugeführt werden, aufgrund der Reaktanzkomponenten der Last, kann die Spannungssteuerung mit einer hohen Antwortgeschwindigkeit und hoher Stabilität sichergestellt werden. Entsprechend kann der elektrische Strom stabil zur Last 18 zugeführt werden, um so die Last 18 entsprechend korrekt zu betreiben.
Die Ausführungsform exemplifizierte die Kompensationsschaltung 45, welche die in 3 illustrierte Konstitution aufweist. Alternativ kann eine übliche Kompensationsvorrichtung wie eine PID anstelle der Kompensationsschaltung 45 verwendet werden. Man beachte, dass eine Kompensationsvorrichtung mit hoher Stabilität ausgewählt werden sollte, da die Steuerschleife abhängig von der Bedingung einer zu verbindenden Last instabil sein kann.
Obwohl die Wechselrichtervorrichtung 100 und der Wechselrichtergenerator gemäß der Ausführungsform oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Aufbauten der entsprechenden Elemente können durch beliebige Elemente mit ähnlichen Funktionen ersetzt werden.
Beispielsweise kann anstelle der Einzelphasen-Drei-Draht-Stromversorgung, die in der Ausführungsform oben exemplifiziert wurde, eine Drei-Phasen-Drei-Draht-Stromversorgung auch verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10-145972 A [0003]

Claims

Wechselrichtervorrichtung, umfassend: eine Umschaltschaltung, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, basierend auf einem Spannungsbefehlswert; und eine Steuervorrichtung, welche den Betrieb der Umschaltschaltung steuert, wobei die Steuervorrichtung beinhaltet: eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit, die den Spannungsbefehlswert ausgibt; einen Spannungssensor, der eine Ausgangsspannung aus der Umschaltschaltung detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die Frequenzanalyse an der durch den Spannungssensor detektierten Ausgangsspannung durchführt; und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die Oberschwingungen in Bezug auf eine Antriebsfrequenz der Umschaltschaltung ermittelt, die der Frequenzanalyse durch die Frequenzanalyseeinheit unterworfen wird, und Spannungskorrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Spannungsbefehlswertes berechnet, um so die Oberschwingungen aufzuheben, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit Koeffizienten jeweils für jeden Grad der Oberschwingungen berechnet, und bestimmt, ob jeder der Koeffizienten konvergiert, beim Berechnen der Koeffizienten, um so die Spannungskorrekturkoeffizienten basierend auf den Koeffizienten zu ermitteln, die festgestellt sind, zu konvergieren.
Wechselrichtervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit feststellt, dass der Koeffizient konvergiert, wenn jeder der berechneten Koeffizienten für jeden Oberschwingungsgrad innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Wechselrichtervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn eine Messzeit für jeden der Koeffizienten kürzer als ein vorgegebener Zeitraum ist, selbst wenn jeder der Koeffizienten für jeden Grad der Oberschwingungen nicht innerhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
Wechselrichtergenerator, umfassend: eine Antriebsmaschine; einen mit der Antriebsmaschine verbundenen Synchronmotor; einen Wandler, der mit dem Synchronmotor verbunden ist; eine Wechselrichtervorrichtung, die mit dem Wandler verbunden ist; und ein zwischen dem Wandler und der Wechselrichtervorrichtung installierter Kondensator, wobei die Antriebsmaschine den Synchronmotor rotiert, durch den Synchronmotor erzeugter elektrischer Strom zu Gleichstrom verändert wird, der Gleichstrom durch die Wechselrichtervorrichtung in Wechselstrom mit einer gewünschten Frequenz umgewandelt wird, die Wechselrichtervorrichtung beinhaltet: eine Umschaltschaltung, die den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, basierend auf einem Spannungsbefehlswert; und eine Steuervorrichtung, die den Betrieb der Umschaltschaltung steuert, die Steuervorrichtung beinhaltet: eine Spannungsbefehlswert-Ausgabeeinheit, welche den Spannungsbefehlswert ausgibt; einen Spannungssensor, der eine Ausgangsspannung aus der Umschaltschaltung detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die Frequenzanalyse an der durch den Spannungssensor detektierten Ausgangsspannung durchführt; und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die Oberschwingungen in Bezug auf ein Antriebsfrequenz der Umschaltschaltung ermittelt, die der Frequenzanalyse durch die Frequenzanalyseeinheit unterworfen ist, und einen Spannungskorrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Spannungsbefehlswertes ermittelt, um so die Oberschwingungen aufzuheben, und die Korrektursignal-Erzeugungseinheit Koeffizienten für jeden Grad der Oberschwingungen berechnet, und bestimmt, ob jeder der Koeffizienten konvergiert, beim Berechnen jedes der Koeffizienten, um so die Spannungskorrekturkoeffizienten zu ermitteln, basierend auf den Koeffizienten, die festgestellt werden, zu konvergieren.
Wechselrichtergenerator gemäß Anspruch 4, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn der berechnete Koeffizient für jeden Grad der Oberschwingungen innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.
Wechselrichtergenerator gemäß Anspruch 5, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit bestimmt, dass jeder der Koeffizienten konvergiert, wenn eine Messzeit für jeden der Koeffizienten kürzer als ein vorgegebener Zeitraum ist, selbst wenn jeder der Koeffizienten für jeden Grad der Oberschwingungen nicht innerhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.