矩阵变换器、发电系统及电力变换方法技术方案

本发明专利技术提供矩阵变换器、发电系统及电力变换方法，能够抑制输出特性下降。实施方式的矩阵变换器具备电力变换部、换流控制部、误差补偿部、补偿量调整部。电力变换部具有各自包含多个开关元件的多个双向开关，多个双向开关被设于多个输入相中的各个输入相与多个输出相中的各个输出相之间。在经由电力变换部对与输出相连接的输入相进行切换的情况下，换流控制部进行换流控制，所述换流控制是按照具有多个步骤的换流模式来控制双向开关的开关元件。误差补偿部运算出降低因换流控制引起的输出电压误差的补偿量。补偿量调整部根据输出相的电压来降低补偿量。

【技术实现步骤摘要】

所公开的实施方式涉及矩阵变换器、发电系统及电力变换方法。
技术介绍
矩阵变换器具有连接各输入相与各输出相的多个双向开关，通过控制这些双向开关而直接对各输入相的电压进行切换，来向输出相输出任意的电压/频率。在矩阵变换器被连接在电力系统与发电装置之间的情况下，输入相例如是电力系统的R相、S相及T相，输出相例如是发电装置的U相、V相及W相。该矩阵变换器在利用双向开关来切换与输出相连接的输入相时，例如进行如下这样的换流控制：以规定的顺序单独地对构成双向开关的多个开关元件各自进行接通/断开控制。通过该换流控制，防止了输入相间的短路及输出相的开路等，但是在输出电压中产生了误差。因此，提出了对输出电压误差进行补偿的技术(例如，参照专利文献1、2)。专利文献1：日本特开2004-7929号公报专利文献2：日本特开2007-82286号公报但是，存在对换流控制所引起的输出电压误差实施了过补偿的情况，如果产生该过补偿，则输出特性可能下降。
技术实现思路
实施方式中的一个方式是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供能够抑制输出特性的下降的矩阵变换器、发电系统及电力变换方法。实施方式中的一个方式的矩阵变换器具备电力变换部、换流控制部、误差补偿部、以及补偿量调整部。所述电力变换部具有各自包含多个开关元件的多个双向开关，所述多个双向开关被设于多个输入相中的各个输入相与多个输出相中的各个输出相之间。在经由所述电力变换部对与所述输出相连接的所述输入相进行切换的情况下，所述换流控制部进行换流控制，所述换流控制是按照具有多个步骤的换流模式来控制所述双向开关的所述开关元件。所述误差补偿部运算出降低因所述换流控制引起的输出电压误差的补偿量。所述补偿量调整部根据所述输出相的电压来降低所述补偿量。根据实施方式中的一个方式，能够提供可抑制输出特性的下降的矩阵变换器、发电系统及电力变换方法。附图说明图1是示出实施方式的矩阵变换器的结构例的图。图2是示出图1所示的双向开关的结构例的图。图3是示出图1所示的控制部的结构例的图。图4是示出在Io＞0的情况下，基于4步骤电流换流法的开关元件的接通/断开的转变的图。图5是示出在Io＞0的情况下，基于4步骤电流换流法的PWM控制指令、输出相电压以及载波的关系的图。图6是示出在Io＜0的情况下，基于4步骤电流换流法的开关元件的接通/断开的转变的图。图7是示出在Io＜0的情况下，基于4步骤电流换流法的PWM控制指令、输出相电压以及载波的关系的图。图8是示出输出电压空间矢量的一例的图。图9是示出输出电压指令与空间矢量的对应例的图。图10是示出降低补偿量的范围的图。图11是示出补偿量调整部的结构例的图。图12是示出中间输出相电压与调整增益的关系的图。图13是示出图1所示的控制部的其他结构例的图。图14是示出控制部的电力变换处理的一例的流程图。标号说明1：矩阵变换器；2：交流电源；3：交流装置；10：电力变换部；11：LC滤波器；12：输入电压检测部；13：输出电流检测部；20：控制部；21：指令输出部；22、22A：PWM运算部；23：换流控制部；31：电流指令生成部；41：占空比运算部；24、42：误差补偿部；43：占空比调整部；44、61：补偿量运算部；45、62：补偿量调整部；51：乘法器；63：指令校正部；Sw1～Sw9：双向开关；Swa、Swb：开关元件。具体实施方式以下，参照附图对本申请公开的矩阵变换器、发电系统及电力变换方法的实施方式进行详细的说明。另外，本专利技术不被以下所示的实施方式所限定。[1.矩阵变换器的结构]图1是示出实施方式的矩阵变换器的结构例的图。如图1所示，实施方式的矩阵变换器1设于3相交流电源2(以下，记作交流电源2)的R相、S相及T相(多个输入相的一例)与交流装置3的U相、V相及W相(多个输出相的一例)之间。交流电源2例如是电力系统，交流装置3例如是交流电动机或交流发电机等旋转电机。例如，在交流电源2是电力系统，并且交流装置3是交流发电机(发电装置的一例)的情况下，矩阵变换器1将由交流装置3发出的电力输出到交流电源2。这种情况下，由矩阵变换器1及交流装置3构成了发电系统。此外，例如，在交流电源2是电力系统，并且交流装置3是交流电动机的情况下，矩阵变换器1根据从交流电源2供给的电力来控制交流装置3。矩阵变换器1具备：输入端子Tr，Ts，Tt、输出端子Tu，Tv，Tw、电力变换部10、LC滤波器11、输入电压检测部12、输出电流检测部13、控制部20(控制装置的一例)。矩阵变换器1将从交流电源2经由输入端子Tr、Ts、Tt供给的3相交流电压变换为任意的电压及频率并从输出端子Tu、Tv、Tw向交流装置3输出。电力变换部10具备连接交流电源2的各相与交流装置3的各相的多个双向开关Sw1～Sw9(以下，有时总称为双向开关Sw)。双向开关Sw1～Sw3分别将交流电源2的R相、S相、T相与交流装置3的U相连接。双向开关Sw4～Sw6分别将交流电源2的R相、S相、T相与交流装置3的V相连接。双向开关Sw7～Sw9分别将交流电源2的R相、S相、T相与交流装置3的W相连接。图2是示出双向开关Sw的结构例的图。如图2所示，双向开关Sw具有开关元件Swa与二极管Da的串联连接电路、以及开关元件Swb与二极管Db的串联连接电路，这些串联连接电路被反向并联连接。在图2中，将输入相电压记作Vi，将输出相电压记作Vo。另外，双向开关Sw只要是具有多个开关元件并且能够控制导通方向的结构即可，不限于图2所示的结构。例如，虽然在图2所示的例子中，二极管Da、Db的阴极彼此连接，但是，双向开关Sw也可以是二极管Da、Db的阴极彼此不连接的结构。此外，开关元件Swa、Swb(以下，有时总称为开关元件Swab)例如是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)等半导体开关元件。此外，开关元件Swa、Swb也可以是下一代半导体开关元件SiC、GaN。另外，在开关元件Swa、Swb是反向器件IGBT的情况下，也可以不设置二极管Da、Db。返回到图1，继续矩阵变换器1的说明。LC滤波器11设于交流电源2的R相、S相及T相与电力变换部10之间。该LC滤波器11包含3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵变换器，其特征在于，该矩阵变换器具备：电力变换部，其具有各自包含多个开关元件的多个双向开关，所述多个双向开关被设于多个输入相中的各个输入相与多个输出相中的各个输出相之间；换流控制部，其在经由所述电力变换部对与所述输出相连接的所述输入相进行切换的情况下，进行换流控制，所述换流控制是按照具有多个步骤的换流模式来控制所述双向开关的所述开关元件；误差补偿部，其运算出降低因所述换流控制引起的输出电压误差的补偿量；以及补偿量调整部，其根据所述输出相的电压来降低所述补偿量。

【技术特征摘要】
2014.09.25 JP 2014-1958511.一种矩阵变换器，其特征在于，该矩阵变换器具备：
电力变换部，其具有各自包含多个开关元件的多个双向开关，所述多个双向开关
被设于多个输入相中的各个输入相与多个输出相中的各个输出相之间；
换流控制部，其在经由所述电力变换部对与所述输出相连接的所述输入相进行切
换的情况下，进行换流控制，所述换流控制是按照具有多个步骤的换流模式来控制所
述双向开关的所述开关元件；
误差补偿部，其运算出降低因所述换流控制引起的输出电压误差的补偿量；以及
补偿量调整部，其根据所述输出相的电压来降低所述补偿量。
2.根据权利要求1所述的矩阵变换器，其特征在于，
所述误差补偿部针对每个所述输出相运算出所述补偿量，
在所述多个输出相的电压中的中间电压处于包含零的规定范围内的情况下，所述
补偿量调整部降低与所述中间电压相对应的所述补偿量。
3.根据权利要求2所述的矩阵变换器，其特征在于，
所述补偿量调整部使得：所述中间电压越小，所述补偿量的降低率越高。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的矩阵变换器，其特征在于，该矩阵变
换器具备：
占空比运算部，其运算出针对所述电力变换部的PWM控制的占空比；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎明，蛭子让治，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP