多级串联矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法_3

文档序号:9491452阅读:来源:国知局
测部30、 第一电流控制部31、第二电流控制部32以及输出部33的一部分或者全部的功能。另外,通 过ASIC、FPGA等电路,能够执行相位检测部30、第一电流控制部31、第二电流控制部32以 及输出部33的一部分或者全部的功能。
[0074] 相位检测部30例如通过对由位置检测器4检测出的旋转位置Θ ^乘于旋转电机2 的极数,从而检测旋转电机2的电角度相位Θ。
[0075] 第一电流控制部31生成电压指令V%所述电压指令f用于使电流从单相电力转 换单元21向旋转电机2流动。该第一电流控制部31具备电流指令生成器41、dq坐标转换 器42、减法器43、44、q轴电流控制器45、d轴电流控制器46以及坐标转换器47。
[0076] 电流指令生成器41生成q轴电流指令Icf及d轴电流指令Id ' q轴电流指令Icf 是在旋转电机2中流动的转矩电流的目标值,d轴电流指令Icf是在旋转电机2中流动的励 磁电流的目标值。
[0077] 电流指令生成器41生成例如与转矩指令圹相对应的q轴电流指令Iq '电流指令 生成器41例如利用转矩一电流换算系数K来求出与转矩指令f对应的q轴电流指令Iq '
[0078] 另外,电流指令生成器41在例如模式信息Sm为表示第一模式的状态(例如"0") 的情况下,将d轴电流指令IcT设定为规定值(例如零)。另一方面,在模式信息Sm为表示 第二模式的状态(例如"1")的情况下,电流指令生成器41以使在旋转电机2中流动的电 流变成额定电流的方式生成d轴电流指令IcT。
[0079] dq坐标转换器42例如将旋转电机侧电流I。、Iv、1¥转换为在固定坐标上的正交的 两轴的α β成分,并基于电角度相位Θ,将α β轴坐标系的成分转换为dq轴坐标系的成 分,从而求出d轴电流Id和q轴电流Iq。此外,d轴是与旋转电机2的磁通平行的轴,q轴 是与d轴正交的轴。
[0080] 减法器43从q轴电流指令Iqi中减去q轴电流Iq,减法器44从d轴电流指令Id * 中减去d轴电流Id。q轴电流控制器45例如是PI (比例积分)控制器,通过比例积分控制, 以q轴电流指令Iq7P q轴电流Iq的偏差变成零的方式生成q轴电压指令Vq '
[0081] 另外,d轴电流控制器46例如是PI控制器,通过比例积分控制,以d轴电流指令 IcT和d轴电流Id的偏差变成零的方式生成d轴电压指令Vd '此外,q轴电流控制器45 及d轴电流控制器46例如还可以具有PID控制器以取代PI控制器。
[0082] 坐标转换器47基于q轴电流控制器45的q轴电压指令Vq*和d轴电流控制器46 的d轴电压指令Vcf,求出电压指令的振幅M及相位指令θ^。坐标转换器47例如使用下 式⑵来求出电压指令的振幅M,使用下式⑶来求出相位指令θ'。
[0083] M = (Vd*2+Vq*2)1/2 …(2)
[0084] Θ a*= tan 1 (Vq*/Vd*) ... (3)
[0085] 坐标转换器47基于电压指令的振幅M、相位指令Θ f及电角度相位θ,生成电压 指令Vi。在电压指令V冲例如包含U相的电压指令Vu 'V相的电压指令V/以及W相的电 压指令W。坐标转换器47例如使用下式(4)~(6)来求出电压指令Vu'Vv'Vw'
[0086] Vu*= MX sin ( θ + Θ a *) ... (4)
[0087] Vv*= MXsin( θ + θ a *-2 π /3) ...(5)
[0088] Vw*= MXsin( θ + θ a *+2 π /3) ...(6)
[0089] 第二电流控制部32生成电压指令V%所述电压指令f用于使无功电流从单相电力 转换单元21向电力系统3侧流动。所述第二电流控制部32具备无功电流指令输出器51、 无功电流抽出器52、减法器53、PI控制器54、q轴电压指令生成器55以及坐标转换器56。
[0090] 无功电流指令输出器51输出无功电流指令IQY目标值的一例)。在该无功电流 指令IQ i例如为零的情况下,在第二电流控制部32中,以系统侧功率因数λ grid变成"1" 的方式生成电压指令V'
[0091] 另外,无功电流指令输出器51在作为目标的系统侧功率因数Xgrid(以下,记载 为目标功率因数)为" 1 "以外的情况下,例如,将与目标功率因数相对应的电力系统3侧的 无功电流IQ的值作为无功电流指令IQ'例如,无功电流指令输出器51在设定了目标功率 因数的情况下,根据被设定的目标功率因数、发电功率P ti,将与目标功率因数相对应的电力 系统3侧的无功电流IQ的值作为无功电流指令IQ'此外,无功电流指令输出器51例如根 据振幅M、q轴电流指令Icf等检测或推断发电功率P ρ
[0092] 无功电流抽出器52基于系统侧电压相位9RST,抽出包含在系统侧电流I R、IS、IT* 的无功电流IQrst。无功电流抽出器52例如对系统侧电流I R、Is、有效值IRST进行检测, 使用下式(7),能够求出无功电流IQ rst。另外,无功电流抽出器52例如也能够将利用了观 测器的推断结果作为无功电流IQrst的检测值来进行获取。
[0093] IQrst= I RSTX sin ( Θ RST)…(7)
[0094] 减法器53从无功电流指令IQ冲减去无功电流IQ RST。PI控制器54利用比例积分 控制,以无功电流指令IGf和无功电流IQ RST的偏差变成零的方式生成d轴电压指令Vd ' q 轴电压指令生成器55生成零值的q轴电压指令Vq'此外,第二电流控制部32例如也可以 具有PID控制器以取代PI控制器54。
[0095] 坐标转换器56基于q轴电压指令生成器55的q轴电压指令Vq'PI控制器54的 d轴电压指令VcT以及电角度相位Θ,通过与坐标转换器47相同的处理,生成包含电压指 令Vu' Vv' Vwi的电压指令V '
[0096] 输出部33在第一模式的情况下,对于控制各单相电力转换单元21的各单元控制 部24输出第二电流控制部32的电压指令V i。由此,从各单元控制部24向旋转电机2供给 与转矩指令f相对应的转矩电流。
[0097] 另外,输出部33在第二模式的情况下,对于一部分的单元控制部24输出第一电流 控制部31的电压指令V%对于剩余的单元控制部24输出第二电流控制部32的电压指令V i。
[0098] 例如,输出部33在第二模式中,对于第一级的单相电力转换单元装置20a~20c 的单元控制部24输出第一电流控制部31的电压指令V'另外,输出部33在第二模式中, 对于第二级、第三级的单相电力转换单元装置20d~20i的单元控制部24输出第二电流控 制部32的电压指令V'
[0099] 此时,关于U相,第一级的单相电力转换单元装置20a基于第一电流控制部31的 电压指令V%使电流从单相电力转换单元21向旋转电机2的U相流动。该电流包含与转矩 指令f相对应的转矩电流、和以使在旋转电机2的U相中流动的电流变成额定电流的方式 流动的励磁电流。
[0100] 另外,第二级、第三级的单相电力转换单元装置20d、20g基于第二电流控制部32 的电压指令V%使无功电流从单相电力转换单元21向电力系统3侧流动。由此,从第一级 的单相电力转换单元装置20a的单相电力转换单元21向旋转电机2的U相流动的励磁电 流作为无功电流从第二级、第三级的单相电力转换单元装置20d、20g的单相电力转换单元 21向电力系统3侧流动。
[0101] 另外,关于V相(W相)也是同样地,基于第一电流控制部31的电压指令V%第一 级的单相电力转换单元装置20b(20c)基于第一电流控制部31的电压指令V%使电流从单 相电力转换单元21向旋转电机2的V相(W相)流动。另外,第二级、第三级的单相电力转 换单元装置20e、20h(20f、20i)基于第二电流控制部32的电压指令V%使无功电流从单相 电力转换单元21向电力系统3侧流动。
[0102] 由此,从第一级的单相电力转换单元装置20b (20c)的单相电力转换单元21向旋 转电机2的V相(W相)流动的励磁电流作为无功电流而从第二级、第三级的单相电力转换 单元装置2〇6、2011(2(^、20丨)的单相电力转换单元21向电力系统3侧流动。
[0103] 如此,主控制部18按照U相、V相及W相的每个相,将多个单相电力转换单元21分 为进行旋转电机2侧的电流控制的单相电力转换单元21、和进行电力系统3侧的功率因数 控制的单相电力转换单元21而进行控制。由此,主控制部18能够精度良好地控制系统侧 功率因数λ grid。
[0104] 输出部33具备转速检测器61、判定器62、放大器63、可变放大器64、65以及切换 器66、67。转速检测器61基于旋转位置Θ ^,检测旋转电机2的转速Oti。例如,转速检测 器61能够对旋转位置Θ ^进行微分来求出转速ω p
[0105] 判定器62判定转速CJs是否为阈值ω th。判定器62如果判定为转速ω s为预先 设定的阈值ω th以上,则向可变放大器64、65及切换器66、67输出表不第一模式的状态的 模式信息Sm。
[0106] 另外,判定器62如果判定为转速CJs小于阈值ω th,则向可变放大器64、65及切 换器66、67输出表不第二模式的状态的模式信息Sm。此外,如上所述,阈值ω th例如被设 定为大于如下转速ω,的值,所述转速ω ^是指用于获取通过调整输入功率因数角Θ in来 能够使无功功率Qgrid变成零的发电功率Pti而所需的转速。
[0107] 另外,判定器62如果判定为转速ω,小于阈值coth,则向在第二模式中负责系统 侧功率因数λ grid的控制的单相电力转换单元装置20输出表示第二模式的状态的模式信 息Sm。另一方面,判定器62如果判定为转速CJ s为阈值coth以上,则向在第二模式中负责 系统侧功率因数λ grid的控制的单相电力转换单元装置20输出表示第一模式的状态的模 式信息Sm。
[0108] 另外,判定器62不管转速ω,是否小于阈值c
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1