电力转换装置和电力转换方法制造方法及图纸

本公开涉及电力转换装置和电力转换方法。电力转换装置1包括：矩阵转换器电路10，被配置为在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；第一模式控制单元114，被配置为使得矩阵转换器电路10的次级侧频率跟随命令频率；第二模式控制单元115，被配置为将矩阵转换器电路10的次级侧相位和初级侧相位之间的差异维持在60

【技术实现步骤摘要】
电力转换装置和电力转换方法


[0001]本公开涉及电力转换装置和电力转换方法。

技术介绍

[0002]日本未实审专利申请公布No.2015
‑
82949公开了一种矩阵转换器，其中，当从电力转换单元到负载的输出电压的频率与AC电源的频率之间的差异落在预定范围内时，电力转换单元执行电压增大控制以增大输出电压，并且执行追随控制以使得输出电压的相位跟随AC电源的电压相位，并且在完成这些控制之后，电力转换单元将AC电源直接连接到负载。

技术实现思路

[0003][本专利技术要解决的问题][0004]本公开提供了一种对于实现由矩阵转换器电路进行的控制的自由和对矩阵转换器电路中的开关元件的发热的抑制两者都有效的电力转换装置。
[0005][解决问题的方案][0006]根据本公开的一方面的一种电力转换装置包括：矩阵转换器电路，被配置为执行初级侧和次级侧之间的双向电力转换；以及控制电路，被配置为：响应于确定命令频率和矩阵转换器电路的初级侧频率之间的命令
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初级频率差异高于预定的阈值而选择第一控制模式，其中第一控制模式包括使得矩阵转换器电路的次级侧频率跟随命令频率；响应于确定命令
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初级频率差异低于阈值而选择第二控制模式，其中第二控制模式包括将矩阵转换器电路的次级侧相位和初级侧相位之间的初级
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次级相位差异维持在预定的目标范围内；并且根据对第一控制模式或第二控制模式的选择来控制矩阵转换器电路。
[0007]根据本公开的另一方面的一种电力转换方法包括：响应于确定命令频率和矩阵转换器电路的初级侧频率之间的命令
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初级频率差异高于预定的阈值而选择第一控制模式，其中第一控制模式包括使得矩阵转换器电路的次级侧频率跟随命令频率；响应于确定命令
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初级频率差异低于阈值而选择第二控制模式，其中第二控制模式包括将矩阵转换器电路的次级侧相位和初级侧相位之间的初级
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次级相位差异维持在预定的目标范围内；并且根据对第一控制模式或第二控制模式的选择来控制矩阵转换器电路。
[0008][本专利技术的效果][0009]根据本公开，可以提供一种电力转换装置，其对于实现由矩阵转换器电路进行的控制的自由和对矩阵转换器电路中的开关元件的发热的抑制两者都是有效的。
附图说明
[0010]图1是图示出电力转换装置的配置的示意图。
[0011]图2是示出双向开关的具体示例的示意图。
[0012]图3是图示出初级侧电压和次级侧电流的转变的图线。
[0013]图4是图示出第一模式控制单元的配置的框图。
[0014]图5是图示出第二模式控制单元的配置的框图。
[0015]图6是图示出劣化检测单元的配置的框图。
[0016]图7是图示出系数剖面的图线。
[0017]图8是图示出退化剖面的图线。
[0018]图9是图示出控制电路的硬件配置的框图。
[0019]图10是图示出控制模式切换过程的流程图。
[0020]图11是图示出第一模式控制过程的流程图。
[0021]图12是图示出第二模式控制过程的流程图。
[0022]图13是图示出相位跟踪控制过程的流程图。
[0023]图14是图示出退化检测过程的流程图。
具体实施方式
[0024]以下，将参考附图详细描述实施例。在说明书中，相同的元素或者具有相同功能的元素由相同的标号来表示，并且重复描述被省略。
[0025]电力转换装置
[0026]图1中所示的电力转换装置1是在初级侧和次级侧之间执行双向电力转换的设备。例如，电力转换装置1将从电源91供应的初级侧电力转换成次级侧电力并且将次级侧电力供应给电设备92。电力转换装置1将由电设备92生成的次级侧电力(再生电力)转换成初级侧电力并且将初级侧电力供应给电源91。
[0027]初级侧电力和次级侧电力可以是单相AC电力或者三相AC电力。初级侧电力和次级侧电力可以是DC电力。以下，将描述初级侧电力和次级侧电力都是三相AC电力的情况。例如，初级侧电力包括R相、S相和T相这三相，并且次级侧电力包括U相、V相和W相这三相。
[0028]电力转换装置1包括矩阵转换器电路10、滤波器30、电压检测电路40、电流传感器50、以及控制电路100。以下，将详细举例说明每个元素的配置。
[0029]矩阵转换器电路
[0030]矩阵转换器电路10具有多个开关元件，并且在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换，而不经过DC转换过程。例如，矩阵转换器电路10具有初级侧的电力线11R、11S、11T，次级侧的电力线12U、12V、12W，以及九组双向开关2RU、2SU、2TU、2RV、2SV、2TV、2RW、2SW、2TW。电力线11R是R相电力传输线，电力线11S是S相电力传输线，并且电力线11T是T相电力传输线。电力线12U是U相电力传输线，电力线12V是V相电力传输线，并且电力线12W是W相电力传输线。
[0031]双向开关2RU、2SU、2TU、2RV、2SV、2TV、2RW、2SW、2TW中的每一者在3种状态之间切换：电流从初级侧流向次级侧的状态，电流从次级侧流向初级侧的状态，以及没有电流流动的状态。
[0032]双向开关2RU插入在电力线11R和电力线12U之间，并且在电流从电力线11R流向电力线12U的第一接通状态、电流从电力线12U流向电力线11R的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。双向开关2SU插入在电力线11S和电力线12U之间，并且在电流从电力线11S流向电力线12U的第一接通状态、电流从电力线12U流向电力线11S的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。双向开关2TU插入在电力线11T和电
力线12U之间，并且在电流从电力线11T流向电力线12U的第一接通状态、电流从电力线12U流向电力线11T的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。
[0033]双向开关2RV插入在电力线11R和电力线12V之间，并且在电流从电力线11R流向电力线12V的第一接通状态、电流从电力线12V流向电力线11R的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。双向开关2SV插入在电力线11S和电力线12V之间，并且在电流从电力线11S流向电力线12V的第一接通状态、电流从电力线12V流向电力线11S的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。双向开关2TV插入在电力线11T和电力线12V之间，并且在电流从电力线11T流向电力线12V的第一接通状态、电流从电力线12V流向电力线11T的第二接通状态、以及没有电流流动的双向关断状态之间切换。
[0034]双向开关2RW插入在电力线11R和电力线12W之间，并且在电流从电力线11R流向电力线12W的第一接通状态、电流从电力线12W流向电力线11R的第二接通状态、以及没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力转换装置，包括：矩阵转换器电路，被配置为执行初级侧和次级侧之间的双向电力转换；第一模式控制单元，被配置为使得所述矩阵转换器电路的次级侧频率跟随命令频率；第二模式控制单元，被配置为将所述矩阵转换器电路的次级侧相位和初级侧相位之间的初级
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次级相位差异维持在预定的目标范围内；以及模式切换单元，被配置为基于所述命令频率和所述矩阵转换器电路的初级侧频率之间的命令
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初级频率差异和预定的阈值来切换所述矩阵转换器电路的控制模式，以便如果所述差异高于所述阈值，则执行由所述第一模式控制单元进行的控制，而如果所述差异低于所述阈值，则执行由所述第二模式控制单元进行的控制。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中所述初级侧包括所述初级侧相位和与所述初级侧相位相邻的初级侧相邻相位，并且其中所述第二模式控制单元还被配置为将所述初级
‑
次级相位差异维持在所述目标范围内，并且将所述次级侧相位维持在所述初级侧相位和所述初级侧相邻相位之间。3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中所述初级侧相位和所述初级侧相邻相位之间的初级内相位差异为120
°
，并且其中所述第二模式控制单元还被配置为将所述初级
‑
次级相位差异维持在所述目标范围内，所述目标范围为60
°
的奇数倍的
±
30
°
。4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中所述初级侧相位是所述矩阵转换器电路的初级侧电压相位，其中所述次级侧相位是所述矩阵转换器电路的次级侧电流相位，并且其中所述第二模式控制单元还被配置为：计算在所述目标范围内预定的目标差异与所述初级
‑
次级相位差异之间的偏差；计算电压命令以减小所述偏差；并且使得所述矩阵转换器电路的次级侧电压跟随所述电压命令。5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：生成所述次级侧电压相位的目标相位，以将所述初级
‑
次级相位差异维持在所述目标范围内；并且基于所述目标相位和所述次级侧电压相位之间的比较来计算所述偏差。6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：检测所述次级侧电压相位和所述次级侧电流相位之间的电流
‑
电压相位差异；并且基于所述电流
‑
电压相位差异来生成所述目标相位。7.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：生成目标相位，以使得所述目标相位和所述初级侧电压相位之间的目标
‑
初级相位差异在所述目标范围内；并且基于所述目标相位和所述次级侧电流相位之间的比较来计算所述偏差。8.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：基于所述初级侧频率来计算延迟补偿值；基于所述延迟补偿值来修改所述相位命令值，以对所述偏差减小的延迟进行补偿；并且
使得所述次级侧电压相位跟随修改后的相位命令值。9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：计算所述偏差；基于在先前控制周期中计算的先前相位命令值和所述偏差来计算所述相位命令值；基于所述初级侧频率来计算所述延迟补偿值；基于所述延迟补偿值来修改所述相位命令值；并且使得所述次级侧电压相位跟随所述修改后的相位命令值。10.根据权利要求9所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为基于所述偏差和所述控制周期的周期时间来计算所述延迟补偿值。11.根据权利要求8至10中的任一项所述的电力转换装置，其中所述第二模式控制单元还被配置为：根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐镰宽崇，内野贵裕，猪木敬生，田中正城，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：