专利名称：功率变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多台将交流功率变换为直流功率的功率变换器且进行并 联运行的功率变换装置。
背景技术：
以往的功率变换装置具有根据将与输出电压的波形对应的指令信号和载 波信号进行比较后所得到的PWM信号来进行控制的多个正向功率变换器，并将 该多个正向功率变换器的输入与输出并联连接来进行并联运行。而且，具有检 测上述正向功率变换器的直流输出端上正极电流成分和负极电流成分之差的 直流差电流检测单元，对上述指令信号和上述载波信号之中的某一个信号进行 校正，以减少所检测出的直流差电流成分。通过这样，降低了多个正向功率变 换器之间所流过的环流(例如，参照专利文献l)。专利文献l:特开平6— 153519号公报在以往的功率变换装置中，为了校正多个正向功率变换器的并联运行中的 输出不平衡，检测出正向功率变换器的直流输出的正极电流成分与负极电流成 分之差，并且减小该差以降低环流。因此，必须检测出上述正极电流成分与负 极电流成分的在同一时间点上的差，对电流检测器的配置有限制。本发明正是为了解决上述问题而设计的，目的在于在多个正向功率变换器的并联运行中，不检测直流输出的正极电流成分与负极电流成分之差，而能 够对上述多个正向功率变换器的输出不平衡进行校正，从而提高用于检测输出 不平衡的电流检测器的配置自由度。发明内容根据本发明的功率变换装置，并联连接将交流功率变换为直流功率的多台 三相变换器的输入以及输出，使多台该三相变换器进行并联运行。而且，检测 出上述多台三相变换器的各输出直流电流，并且对上述各三相变换器的交流一侧的电压指令进行校正，以减小该各输出直流电流之差。根据本发明的功率变换装置，检测出多台三相变换器的各输出直流电流， 并且对上述各三相变换器的交流一侧的电压指令进行校正，以减小该各输出直 流电流之差。因此，能够降低对用于检测输出不平衡的电流检测器的配置的限 制，并能够对该输出不平衡进行校正，提高设计上的自由度，并且得到并联运 行高精度平衡的功率变换装置。
图l是表示根据本发明实施形态l的功率变换装置的结构的电路图。图2是表示根据本发明实施形态1的功率变换装置的各变换器的详细电路图。图3是表示根据本发明实施形态1的功率变换装置的控制电路的详细电路图。标号说明1，2三相变换器9两相直流(d、 q)电压坐标变换 相位检测器11输入电流坐标变换器20，21输出电压坐标变换器20a,21a三相电压指令26,27直流电流检测器26a,27a输出直流电流28ad轴电压校正值29加法器30减法器vdr d轴电压指令vqr q轴电压指令具体实施方式
实施形态l图l是表示根据本发明实施形态l的功率变换装置的结构的电路图。如图所 示，功率变换装置构成由2台三相PWM变换器1、 2(下面，仅称为三相变换器l、2)组成的并联运行系统。各三相变换器l、 2在交流输入侧分别具有变压器3、 4， 同时在直流输出侧分别具有电容器5、 6，进行并联连接，利用由控制电路7所 生成的PWM信号25a、 23a进行PWM控制，使输出相互平衡。另外，8是检测出 输入交流电压8a的电压检测器，10是检测出输入交流电流10a的电流检测器，13 是检测出输出直流电压13a的电压检测器，26、 27是检测出三相变换器1、 2的输 出直流电流26a、 27a的直流电流检测器，并且将输入交流电压8a、输入交流电 流10a、输出直流电压13a以及三相变换器l、 2的各输出直流电流26a、 27a输入 到控制电路7。各三相变换器l、 2如图2所示，是由将二极管反向并联连接的多个半导体 开关元件构成的全桥型的三相变换器，直流电流检测器26、 27检测出各三相变 换器l、 2的直流输出的正极电流成分或者负极电流成分之中的某一个电流成 分。图3是表示控制电路7的详细电路图，下面根据图3来说明功率变换装置的 控制。对2台三相变换器1、 2进行控制，以使输入功率因数=1，并且进行控制， 将输出直流电压保持一定。两相直流(d、 q)电压坐标变换 相位检测器9将由电压检测器8所检测出的 三相输入交流电压8a作为输入，生成以U相为基准的相位并输出，同时将三相 的输入交流电压8a变换为dq轴上的输入电压。电流坐标变换器ll将由电流检测 器10所检测出的三相输入交流电流10a以及来自两相直流(d、 q)电压坐标变 换 相位检测器9的相位作为输入，以该相位为基准对三相输入交流电流10a进 行坐标变换，变换为两相直流(d、 q)电流，并且输出d轴电流id、 q轴电流iq。另外，为了将输入功率因数控制为l，只要将d轴电流保持为O即可。因此， 将来自d轴电流指令发生器16的d轴电流指令idr设置为0。另外，为了将d轴电流 控制为0，并且为了将输出直流电压保持一定，而对q轴电流进行控制。将来自输出直流电压指令发生器12的输出直流电压指令和由电压检测器 13所检测出的输出直流电压13a之差作为输入，并且将由运算放大器14进行比例 积分控制(PI控制)后的输出作为q轴电流指令iqr。用减法器19，从两相直流(d、 q)电压坐标变换 相位检测器9的输出即q轴电压vq，减去将该q轴电流指令iqr 与来自电流坐标变换器ll的q轴电流iq之差作为输入且利用运算放大器15进行 比例积分控制(PI控制)后的输出，并且将其作为q轴电压指令vqr。另外，乘法器31计算以q轴电流指令iqr作为输入、而因变压器3、 4的电感 部分所产生的电压降。用减法器18，从来自乘法器31的输出，减去将d轴电流 指令idr(-O)与来自电流坐标变换器ll的d轴电流id之差作为输入并利用运算放 大器17进行比例积分控制(PI控制)之后的输出，并且将其作为d轴电压指令vdr。接着，将这些d轴电压指令vdr与q轴电压指令vqr变换为三相电压指令，并 对各三相变换器l、 2进行控制，但是在这里，根据由直流电流检测器26、 27所 检测出的三相变换器l、 2的输出直流电流26a、 27a之差，对电压指令进行校正。将从三相变换器l的输出直流电流26a减去三相变换器2的输出直流电流27a 后得到的直流电流差作为输入，并且用运算放大器28进行比例积分控制(PI控 制)，从而计算d轴电压校正值28a。用加法器29对如上所述进行计算的d轴电压 指令vdr加上d轴电压校正值28a，通过这样来计算对三相变换器2的d轴电压指令 vdr，并且通过用减法器20减去d轴电压校正值28a，来计算对三相变换器l的d 轴电压指令vdr。另外，不校正q轴电压指令vqr，而将其作为对三相变换器l、 2 的q轴电压指令vqr并保持其原样来使用。坐标变换器20、 21将对各三相变换器2、 l的dq轴电压指令vdr、 vqr进行坐 标变换，变换为三相电压指令20a、 21a，比较器23、 25通过将三相电压指令20a、 21a和来自载波发生器22、 24的载波信号进行比较来生成PWM信号23a、 25a。 利用该PWM信号23a来生成三相变换器2的半导体开关元件的通断信号，并且利 用PWM信号25a来生成三相变换器l的半导体开关元件的通断信号，从而控制各 三相变换器2、 1。并联运行的2台三相变换器1、 2是由于半导体开关元件的通断时刻的差异 等而对输出直流电流产生不平衡的，但是如上所述，通过校正d轴电压指令vdr， 来减小输出直流电流之差，通过这样能够调整输入功率，高精度地使输出直流 电流平衡。另外，直流电流检测器26、 27只要检测出各三相变换器1、 2的直流输出中 的正极电流成分或者负极电流成分之中的某一个电流成分即可，对于直流电流 检测器26、 27的配置的限制，比起以往的情况要显著地降低，提高了设计上的 自由度。另外，在上述实施形态中，将输出直流电流26a、 27a的差作为输入并进行 比例积分控制(PI控制)来计算d轴电压校正值28a，通过减去d轴电压校正值28a 来对三相变换器l的d轴电压指令vdr进行校正运算，并且通过加上d轴电压校正值28a来对三相变换器2的d轴电压指令vdr进行校正运算。因此，能够容易且确 实地校正d轴电压指令vdr，高精度地使输出直流电流平衡。另外，也可以不直接运算各输出直流电流26a、 27a的差，而将各输出直流 电流26a、27a的平均值之差作为输入且进行比例积分控制(PI控制)来运算各三相 变换器l、 2的d轴电压校正值，分别加上该各d轴电压校正值来校正运算各三相 变换器l、 2的d轴电压指令vdr。通过这样，同样能够高精度地使输出直流电流 平衡。在这种情况下，即使具有3台以上的三相变换器并进行并联运行的情况， 也同样能够进行控制，并且能够高精度地使3台以上的三相变换器的各输出直 流电流平衡。工业上的实用性能够广泛地应用于使多台利用矢量控制的正向功率变换器进行并联运行 的并联运行系统中。
权利要求
1.一种功率变换装置，其特征在于，在并联连接将交流功率变换为直流功率的多台三相变换器的输入以及输出、从而来进行多台的并联运行的功率变换装置中，检测所述多台三相变换器的各输出直流电流，并且对所述各三相变换器的交流一侧的电压指令进行校正，以减小其差。
2. 如权利要求l中所述的功率变换装置，其特征在于，采用dq轴上的电压指令来控制所述各三相变换器，并根据所述各输出直流电 流来运算d轴电压校正值，通过对所述各三相变换器的d轴电压指令加上或减去所述 d轴电压校正值，从而校正该d轴电压指令。
3. 如权利要求2中所述的功率变换装置，其特征在于，利用所述各三相变换器的各输出直流电流的值与该各输出直流电流的平均值 的偏差来进行比例积分控制(PI控制)，从而得到所述各三相变换器的所述d轴电压 校正值。
4. 如权利要求2中所述的功率变换装置，其特征在于，设所述多台三相变换器为2台第1变换器以及第2变换器并用该2台进行并联运 行，从所述第1变换器的输出直流电流减去所述第2变换器的输出直流电流并进行比 例积分控制(PI控制)，从而求得所述d轴电压校正值，并且通过减去该d轴电压校正 值来校正所述第l变换器的d轴电压指令，通过加上该d轴电压校正值来校正所述第2 变换器的d轴电压指令。
全文摘要
在并联运行2台三相变换器(1)、(2)的功率变换装置中，采用dq轴上的电压指令来控制三相变换器(1)、(2)。而且，用直流电流检测器(26)、(27)来检测出三相变换器(1)、(2)的各输出直流电流(26a)、(27a)，并且对各三相变换器(1)、(2)的d轴电压指令vdr进行校正，以减小该各输出直流电流(26a)、(27a)之差。通过这样，降低对于直流电流检测器(26)、(27)的配置的限制，校正2台三相变换器(1)、(2)的输出不平衡。
文档编号H02M7/12GK101248576SQ20068003091
公开日2008年8月20日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者畠中启太 申请人:三菱电机株式会社