功率逆变器系统和校正功率逆变器系统的电源电压的方法技术方案

在功率逆变器系统中，逆变器单元包括第一至第三单相逆变器。在功率逆变器系统中，参考频率计算单元计算第一至第三单相逆变器中的每一个的参考频率。参考电压计算单元计算每一单相逆变器的参考电压。在功率逆变器系统中，校正电压单元将校正电压与通过参考电压计算单元所计算的参考电压相加。校正电压具有为参考频率三倍高的频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率逆变器系统和校正这样一种功率逆变器系统电源电压的方法，该功率逆变器系统能够将每一相的独立直流(DC)电压逆变成具有可变电压和频率的多相交流(AC)电源。
技术介绍
用于降低开关元件的高阶分量和/或阈值电压的常规多级(multilevel)逆变器系统包括单相逆变器系统、具有三相星形连接的单相多级逆变器的逆变器系统和具有三相星形连接的逆变器单元(每一逆变器单元具有级连逆变器)的多级逆变器系统。图13公开了具有单相逆变器1U、1V和1W的多级逆变器，所述单相逆变器1U、1V和1W与交流电机2三相星形连接。图13中所示的逆变器为可工作以将来自输出端U、V和W的具有可变频率和电压的交流电提供给交流电机2。1984年的New Drive Electronics.TokyoDENKISHOIN的第6.2.4段公开了具有如图13中所示的电路结构，其是这样一种多级逆变器的控制电路的一个示例。控制电路为可工作以将提供到感应电机的电流分成转矩电流分量和励磁电流分量(激励电流分量)并且独立地控制转矩电流分量和励磁电流分量。如图13中所示，当单相逆变器具有直流电源使得直流电压相对于每一相独立时，由于每一相的瞬时(momentary)功率，产生直流电压纹波。这些直流电压纹波使得来自单相逆变器的输出电流与原始波形(正弦波形)相比变得失真。出现在直流电压的纹波的幅度取决于无功(reactive)功率(其基于来自单相逆变器的输出电流)和单相逆变器的无功分量的电抗(如平滑电容器和电源侧电抗)之间的关系。当单相逆变器的瞬时功率为正并且直流电压低于空载(no-load)电压时，单相逆变器的输出功率应取决于从其的电源侧所提供的直流电压。然而，如果电源侧电抗器的电抗比较高，因为提供给平滑电容器的电流被延迟，则单相逆变器的输出功率取决于在平滑电容器中所充入的能量。这使得直流电压严重下降。相反，如果单相逆变器的瞬时功率为负，则基于从电源侧所提供的直流电压的电流流过平滑电容器使得平滑电容器被充电。在这种情况下，当电源侧电抗器的电抗比较高时，即使直流电压高于空载电压，电流也继续流过具有高于空载电压的直流电压的平滑电容器。即，直流电压纹波的出现取决于单相逆变器的瞬时功率的正和负的变化。直流电压纹波的频率与输出功率的无功功率分量成正比。具体地说，直流电压纹波具有一个频率，该频率为输出电压或输出电流的基频(fundamental)的2倍。如果直流电压纹波的频率充分地高于电源侧电抗器和平滑电容器的谐振频率，换句话说，如果直流电压纹波的相速快于每一电源侧电抗器和平滑电容器的充电和放电速度，则直流电压纹波的幅度可被降低。为了降低直流电压纹波的幅度，可能需要每一单相逆变器的电源侧电抗器的比较高的电抗量和平滑电容器的比较高的电容量，其可降低每一单相逆变器的电源侧电抗器和平滑电容器的谐振频率。换句话说，可能需要将每一单相逆变器的空载电压的频率设置成高于每一单相逆变器的电源侧电抗器和平滑电容器的谐振频率。然而，每一单相逆变器的电源侧的电抗器的电抗的增加可能有助于直流电压降的增加，恶化功率逆变器系统的功率变换效率。将具有较高电容量的电容器用作每一单相逆变器的平滑电容器，可能引起每一单相逆变器的电路尺寸的增加和其成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的产生致力于改进
技术介绍
以使本专利技术的优选实施例能够降低直流电压纹波的幅度而不增加每一单相逆变器的无功分量的电抗。根据本专利技术的一个方面，提供了一种包括逆变器单元的功率逆变器系统，逆变器单元包括第一至第三单相逆变器。第一至第三单相逆变器中的每一个包括直流电源；平滑电路，与直流电源并联连接；多个开关元件，与直流电源并联连接。逆变器系统包括参考频率计算单元，被配置成计算第一至第三单相逆变器中的每一个的参考频率；也包括参考电压计算单元，被配置成计算每一单相逆变器的参考电压；还包括电压校正单元，被配置成将校正电压与由参考电压计算单元所计算的参考电压相加，校正电压具有为参考频率三倍高的频率。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种包括逆变器单元的功率逆变器系统。该逆变器单元具有第一至第三单相逆变器。第一至第三单相逆变器的每一个包括直流电源；平滑电路，与直流电源并联连接；多个开关元件，与直流电源并联连接；逆变器系统包括参考电流设置单元，被配置成设置表示第一轴上的第一参考电流分量的第一参考电流命令值，和设置表示第二轴上的第二参考电流分量的第二参考电流命令值，第一轴和第二轴彼此正交。根据本专利技术的另一个方面的功率逆变器系统也包括参考频率计算单元，被配置成计算第一至第三单相逆变器中的每一个的参考频率。功率逆变器系统包括第一变换器(converter)，被配置成将来自第一至第三单相逆变器的第一至第三输出电流变换为表示第一轴上的第一输出电流分量的第一电流命令值和表示第二轴上的第二输出电流分量的第二电流命令值。功率逆变器系统包括第一减法器，被配置成从第一参考电流命令值中减去第一电流命令值；和第二减法器，被配置成从第二参考电流分量中减去第二电流命令值。功率逆变器系统包括第一电流控制放大器，被配置成调整在第一轴上表示第一电压分量的第一电压命令值使得在第一参考电流命令值和第一电流命令值之间的差根据第一减法器相减的结果被降为0。功率逆变器系统包括第二电流控制放大器，被配置成调整在第二轴上表示第二电压分量的第二电压命令值使得在第二参考电流命令值和第二电流命令值之间的差根据第二减法器相减的结果被降为0。功率逆变器系统包括第二变换器，被配置成根据参考频率将第一和第二电压命令值变换为第一相至第三相电压命令值和将第一相至第三相电压命令值分别输出到第一至第三单相逆变器。此外，根据本专利技术的另一个方面的功率逆变器系统包括相位差计算单元，被配置成根据第一、第二电流命令值和第一、第二电压命令值计算在功率逆变器系统的输出电压和输出电流之间的相位差。功率逆变器系统包括电压校正单元，被配置成根据相位差、参考频率和第一和第二电压命令值计算校正电压，并被配置成将所计算的校正电压与第一相至第三相电压命令相加，校正电压具有为参考频率三倍高的频率。附图说明从下列对实施例的详细描述中并参照附图，本专利技术的其它的目的和方面将变得显而易见，其中图1是示意性地说明根据本专利技术的第一实施例的功率逆变器系统的电路结构的一个示例的电路图；图2是示意性地说明图1中所示的单相逆变器的电路结构的一个示例的电路图； 图3是示意性地说明图1中详细所示的校正相位计算电路的内部结构的方框图；图4是示意性地说明图1中详细所示的电压命令校正电路的内部结构的方框图；图5A是示意性说明每一相的输出电压的波形和每一相的输出电流的波形的示图，其通过根据比较示例的功率逆变器系统获得；图5B是示意性说明每一相的瞬时功率的波形的示图，其通过根据比较示例的功率逆变器系统获得；图6是示意性地根据第一实施例的U相输出电压、U相输出电流、电压纹波校正前的U相瞬时功率、用于降低电压纹波的校正电压和电压纹波校正后的U相瞬时功率的波形示例的示图；图7是示意性地说明根据本专利技术的第二实施例的功率逆变器系统的电路结构的一个示例的电路图；图8是示意性地说明图7中详细所示的电压命令校正电路的内部结构的方框图；图9是示意性地说明根据第二实施例的U相输出电压、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率逆变器系统，包括：逆变器单元，其包括第一至第三单相逆变器，第一至第三单相逆变器中的每一个包括：直流电源；平滑电路，与直流电源并联连接；多个开关元件，与直流电源并联连接；参考频率计算单元，被配置 成计算第一至第三单相逆变器中的每一个的参考频率；参考电压计算单元，被配置成计算每一单相逆变器的参考电压；电压校正单元，被配置成将校正电压与由参考电压计算单元所计算的参考电压相加，所述校正电压具有为参考频率三倍高的频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈利明，黑岩昭彦，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]