电力转换装置、其控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力转换装置、电力转换装置的控制装置、以及电力转换装置的控制 方法。
【背景技术】
[0002] 以往，作为电力转换装置，已知将交流电源的电直接转换成任意的频率和电压的 交流电的矩阵变换器、进行向交流电源的电力再生的再生变换器等。
[0003] 该电力转换装置具有半导体开关等开关元件，由于通过开关该开关元件来进行电 力转换，因此有可能产生由开关引起的高次谐波噪音。因此，在电力转换装置中，有时在输 入侧配置滤波器。
[0004] 如此在输入侧配置滤波器的情况下，有时因构成滤波器的电抗器和电容器所产生 的谐振而导致输入电流中产生畸变。作为该畸变的抑制方法，例如存在如下技术：抽出输出 电流中包含的振动分量，基于该振动分量调整输出电流指令（例如，参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :国际公布第2013/080744号
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的问题
[0009] 基于输出电流中包含的振动分量来调整输出电流指令的技术存在如下问题，因谐 振抑制控制和电流控制的干涉而有可能导致电力转换控制的响应性下降。
[0010] 实施方式的一个方案是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供能够根据新的谐振 抑制技术进行谐振抑制的电力转换装置、电力转换装置的控制装置、以及电力转换装置的 控制方法。
[0011] 用于解决问题的方法
[0012] 实施方式的一个方案涉及的电力转换装置具备电力转换部、控制部、以及LC滤波 器。所述电力转换部设在交流电源和负载之间。所述控制部控制所述电力转换部而进行所 述交流电源和所述负载之间的电力转换控制。所述LC滤波器设在所述交流电源和所述电 力转换部之间。所述控制部具备指令生成部、振动分量获取部、调整部、以及驱动部。所述 指令生成部生成作为所述电力转换部的输入电流的指令的输入电流指令。所述振动分量获 取部获取流过所述LC滤波器的电容器的电流的振动分量。所述调整部基于由所述振动分 量获取部获取的所述振动分量，调整所述输入电流指令。所述驱动部基于由所述调整部调 整的所述输入电流指令，控制所述电力转换部。
[0013] 发明效果
[0014] 根据实施方式的一个方案，能够提供能够进行谐振抑制的电力转换装置、电力转 换装置的控制装置、以及电力转换装置的控制方法。
【附图说明】
[0015] 图1是表示第一实施方式涉及的电力转换装置的结构例的图。
[0016] 图2是表示图1所示的双向开关的结构例的图。
[0017] 图3是表示LC滤波器的结构例的图。
[0018] 图4是表示关于LC滤波器的一相部分的输入输出关系的图。
[0019] 图5A是表示使电源侧阻抗增加的情况下的极的变化的图。
[0020] 图5B是表示使电源侧阻抗增加的情况下的谐振角速度的变化的图。
[0021] 图5C是表示使电源侧阻抗增加的情况下的衰减系数的变化的图。
[0022] 图6A是表示使电源侧阻抗增加的情况下的极的变化的图。
[0023] 图6B是表示使电源侧阻抗保持恒定、并使A#发生改变的情况下的谐振角速度的 变化的图。
[0024] 图6C是表示使电源侧阻抗保持恒定、并使A#发生改变的情况下的衰减系数的变 化的图。
[0025] 图7是表示控制部的结构例的图。
[0026] 图8是与数（20)相对应的框图。
[0027] 图9是表示电流推断部的结构例的图。
[0028] 图10是表不振动分量获取部的结构例的图。
[0029] 图11是表示由控制部进行的谐振抑制处理的流程的流程图的一例。
[0030] 图12是表示图11所示的步骤S10的处理流程的流程图的一例。
[0031] 图13是表示由第一实施方式的电力转换装置进行的输入功率因数控制的状态的 图。
[0032] 图14是表示由第二实施方式的电力转换装置进行的输入功率因数控制的状态的 图。
[0033] 图15是表示第二实施方式涉及的电力转换装置的控制部的结构例的一部分的 图。
[0034] 图16是表示第三实施方式涉及的电力转换装置的结构的图。
[0035] 附图标记说明
[0036] 1、1A、1B:电力转换装置，2 :三相交流电源，3 :三相负载，10 :电力转换部，11:LC 滤波器，12 :输入电压检测部，13 :电容器电压检测部，20、20A、20B:控制部，30 :相位检测 部，31 :指令生成部，32、32B:振动分量获取部，33 :调整部，34 :电流控制部，35 :开关驱动 部，36 :功率因数控制部，41、41B:dq坐标转换部，42 :电流推断部，43、43B:振动分量抽出 部，51 :修正量运算部，52 :相位确定部，53 :门信号生成部，Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、 Srw、Ssw、Stw:双向开关。
【具体实施方式】
[0037] 以下基于附图，详细说明本申请公开的电力转换装置、电力转换装置的控制装置、 以及电力转换装置的控制方法的实施方式。另外，该发明不限于该实施方式。
[0038] [1?第一实施方式]
[0039] [1. 1?电力转换装置的结构例]
[0040] 图1是表示第一实施方式涉及的电力转换装置的结构例的图。如图1所示，第一 实施方式涉及的电力转换装置1是设在三相交流电源2(以下，简单地记载为交流电源2) 和三相交流负载3 (以下，简单地记载为负载3)之间的矩阵变换器。
[0041] 交流电源2例如是电力系统。负载3例如是交流电动机、交流发电机。在下面，将 交流电源2的R相、S相及T相记载为输入相，将负载3的U相、V相及W相记载为输出相。
[0042] 电力转换装置1具备输入端子Tr、Ts、Tt、输出端子Tu、Tv、Tw、电力转换部10、LC 滤波器11、输入电压检测部12、电容器电压检测部13、输出电流检测部14、以及控制部20。
[0043] 电力转换部10具备连接交流电源2的各相和负载3的各相的多个双向开关Sru、 Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以下，有时统称为双向开关Sw) 〇
[0044] 双向开关Sru、Ssu、Stu分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的U相。 双向开关Srv、SSV、Stv分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的V相。双向开关 Srw、Ssw、Stw分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的W相。
[0045] 图2是表示双向开关Sw的结构例的图。如图2所示，双向开关Sw具有开关元件 Q1和二极管D1的串联连接电路、和开关元件Q2和二极管D2的串联连接电路，这些串联连 接电路反向并联连接。
[0046] 此外，双向开关Sw只要是具有多个开关元件并能够控制导通方向的结构就可以， 不限于图2所示的结构。例如，在图2所示的例子中，二极管Dl、D2的阴极彼此进行连接， 而双向开关Sw也可以是二极管Dl、D2的阴极彼此未连接的结构。
[0047]另外，开关元件Q1、Q2例如是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金属-氧化物半导体场效应晶体管）、IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管）等的半导体开关元件。另外，开关元件Q1、Q2例如也可 以是包括氮化镓（GaN)或者碳化硅（SiC)的宽带隙半导体。此外，在开关元件Q1、Q2例如 为反向阻断型IGBT的情况下，也可以不设置二极管D1、D2。
[0048]此外，门信号S1 ~S9 被输入到双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、 Stw的开关元件Q1的门极。另外，门信号S10~S18被输入到双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、 Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的开关元件Q2的门极。
[0049] 返回图1，继续说明电力转换装置1。LC滤波器11设在交流电源2的R相、S相及 T相和电力转换部10之间，并除去由构成电力转换部10的双向开关Sw的开关而引起的开 关噪音。
[0050] 图3是表示LC滤波器11的结构例的图。如图3所示，LC滤波器11包括：三个电 抗器Lr、Ls、Lt;三个电容器Crs、Cst、Ctr;以及电阻Rr、Rs、Rt。电抗器Lr、Ls、Lt分别连 接在交流电源2的R相、S相及T相和电力转换部10之间。
[0051] 电阻Rr、Rs、Rt分别与电抗器Lr、Ls、Lt并联地设置。电阻Rr、Rs、Rt是抑制LC 滤波器11的谐振的阻尼电阻。此外，LC滤波器11不限于图1所示的结构。例如，LC滤波 器11也可以是未设置电阻Rr、Rs、Rt的结构。
[0052] 电容器Crs、Cst、Ctr分别连接在不同的两个输入相之间。具体而言，电容器Crs 连接在R相和S相之间，电容器Cst连接在S相和T相之间，电容器Ctr连接在R相和T相 之间。
[0053] 返回图1，继续说明电力转换装置1。输入电压检测部12检测从交流电源2向电力 转换装置1输入的交流电源2的R相、S相、T相的各相的瞬时电压值H、Vt (以下，记载 为输入相电压I、Vs、Vt)。此外，在下面，有时将输入相电压VpVs、vt记载为输入电压vret。
[0054]电容器电压检测部13检测电容器Crs、Cst、Ctr的两端电压的瞬时Vc,s、Vcst、Vc &。此外，在下面，有时将电容器电压Vcre、Vcst、Vc 记载为电容器电压Vc "t。
[0055] 输出电流检测部14检测分别流过电力转换部10和负载3的U相、V相、W相之间 的电流的瞬时值Iu、Iv、Iw(以下，记载为输出相电流Iu、Iv、Iw)。此外，输出电流检测部14 例如利用作为磁电转换元件的霍尔元件来检测电流。另外，在下面，有时将输出相电流Iu、 1^1￥记载为输出电流1_。
[0056] 控制部20对电力转换部10进行控制从而进行交流电源2和负载3之间的电力转 换控制。该控制部20具有作为执行的运转模式的动力运行运转模式和再生运转模式。
[0057] 在动力运行运转模式的情况下，控制部20如下控制电力转换部10,将从交流电