專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為抑制電力系統(tǒng)中的電壓變動(dòng)所使用的電力變換裝置，特
別涉及以抑制閃變(flicker)為目的時(shí)優(yōu)選的電力變換裝置。
背景技術(shù)：
系統(tǒng)中(電力系統(tǒng)中)，當(dāng)與之連接的負(fù)載發(fā)生變動(dòng)時(shí)，由輸電線或 變壓器阻抗產(chǎn)生的電壓降發(fā)生變動(dòng)，在負(fù)載的連接點(diǎn)產(chǎn)生電壓變動(dòng)，當(dāng)負(fù) 載變動(dòng)為短周期進(jìn)行重復(fù)時(shí)，會(huì)以反應(yīng)該短周期重復(fù)的電壓變動(dòng)的形式產(chǎn) 生閃變。
作為抑制該系統(tǒng)中的電壓變動(dòng)或閃變的方法，有使用電力變換裝置的 方法。例如專利文獻(xiàn)1中公開的閃變抑制裝置即為上述的電力變換裝置的 例子。專利文獻(xiàn)l的閃變抑制裝置，基于負(fù)載電流求出有效電流和無效電 流，從該有效電流和無效電流中通過過濾處理求出正相部分和逆相部分， 生成電流指令值。之后利用電流指令值從電流發(fā)生部輸出檢測到的負(fù)載電 流和逆相的電流，從而消除從系統(tǒng)流入的電流的變動(dòng)部分，抑制電壓變動(dòng) 或閃變。
該閃變抑制裝置，在負(fù)載電流包含高諧波成分時(shí)，會(huì)在電流指令值中 含有高諧波成分。因此當(dāng)以電力變換器構(gòu)成電流發(fā)生部時(shí)，存在電流控制 延遲，會(huì)使電力變換器中的高諧波成分的相位相對負(fù)載電流中的高諧波成 分的相位延遲。由此而無法消除流入系統(tǒng)中的電流的高諧波成分，因此有 可能不會(huì)獲得充分的抑制效果。
該問題例如可通過專利文獻(xiàn)2所公開的方法解決。在專利文獻(xiàn)2中公
開的方法中，使用有下述單元利用與系統(tǒng)同步的基準(zhǔn)正弦波將負(fù)載電流
進(jìn)行傅立葉級數(shù)展開并將該系數(shù)輸出的傅立葉級數(shù)展開單元、由該傅立葉 級數(shù)展開單元獲得的傅立葉級數(shù)系數(shù)算出負(fù)載電流的基波成分振幅值的 基波成分算出單元、以及基于由該基波成分算出單元得到基波成分振幅值算出閃變抑制裝置的電流指令值的電流指令值算出單元。該專利文獻(xiàn)2中 公開的方法，能夠從電流指令值中除去系統(tǒng)頻率的整數(shù)倍的頻率成分，因 此即可抑制閃變，也可以降低從閃變抑制裝置中流出的高諧波。
專利文獻(xiàn)1:日本特許第2675206號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2: WO2007/119855A1
電壓變動(dòng)或閃變不僅由無效電流的變動(dòng)造成，也由有效電流的變動(dòng)造 成。因此，在用電力變換裝置抑制電壓變動(dòng)時(shí)，希望該電力變換裝置的電 力變換器除了對無效電流的進(jìn)行控制之外，還能夠?qū)τ行щ娏鬟M(jìn)行控制。 然而用于抑制電壓變動(dòng)的電力變換裝置的電力變換器，通常不具有用于存 儲充足能量的組成。因此作為電壓變動(dòng)的抑制控制，不進(jìn)行有效電流的控 制。例如，在STATCOM (自激勵(lì)式無效電力補(bǔ)償裝置)中，為了維持直 流電壓而在直流部具有電容器，但由于在此可存儲的能量較小，使得直流 電壓根據(jù)有效電流的輸出的能量方向而下降，或?qū)е逻^電壓產(chǎn)生。因此在 STATCOM中，通?？刂朴行щ娏鞫怪绷麟妷罕３趾愣?，這樣即便在被 用于以抑制系統(tǒng)的電壓變動(dòng)為目的時(shí)，也不會(huì)將有效電流用于電壓變動(dòng)抑 制控制中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為基于以上情況為背景而形成，課題在于在用于系統(tǒng)的電壓變 動(dòng)抑制的電力變換裝置中，通過能夠?qū)⒂行щ娏饕灿糜陔妷鹤儎?dòng)抑制控制 中，而能夠更加有效地進(jìn)行電壓變動(dòng)抑制，而且在電力變換裝置中不會(huì)損 害所需的電流電壓恒定控制功能。
解決上述課題的本發(fā)明的電力變換裝置，具備與系統(tǒng)連接的電力變 換器；檢測上述電力變換器輸出的電流的第一電流檢測器；檢測上述電力 變換器的對上述系統(tǒng)的連接點(diǎn)處的上述系統(tǒng)的負(fù)載電流的第二電流檢測 器；檢測上述連接點(diǎn)處的上述系統(tǒng)電壓的電壓檢測器；基于上述第二電流 檢測器產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器產(chǎn)生的電壓信號生成電流指令 值的電流指令值生成系統(tǒng)；以及控制上述電力變換器以使從上述第一電流 檢測器所產(chǎn)生的電流信號中得到的電流反饋值與上述電流指令值一致的 電流控制系統(tǒng)，其特征在于，還具備補(bǔ)償系統(tǒng)，其基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出補(bǔ)償 值，并通過該補(bǔ)償值對上述電流指令值生成系統(tǒng)所產(chǎn)生的上述電流指令 值進(jìn)行補(bǔ)償。
該電力變換裝置，由于利用補(bǔ)償系統(tǒng)得出的補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償電流指令 值生成系統(tǒng)的電流指令值的補(bǔ)償處理，因此能夠?qū)⒂行Р糠蛛娏饕灿糜陔?壓變動(dòng)抑制控制中。因此不會(huì)損害必要的電流電壓恒定控制功能，且能夠 進(jìn)行甚至可有效地抑制閃變之類的高度電壓變動(dòng)抑制。
在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在于，上述 補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢 測器所產(chǎn)生的電壓信號求出瞬時(shí)電力的瞬時(shí)電力運(yùn)算器，從該瞬時(shí)電力運(yùn) 算器所求得的瞬時(shí)電力得出上述補(bǔ)償值。
另外，在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在 于，上述補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上 述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出瞬時(shí)有效電力的瞬時(shí)有效電力運(yùn) 算器，從該瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器所求得的瞬時(shí)有效電力得出上述補(bǔ)償 值。
另外，在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在 于，上述補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上 述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出正相實(shí)軸電流的電流正相實(shí)部運(yùn) 算器，從該電流正相實(shí)部運(yùn)算器所求得的正相實(shí)軸電流得出上述補(bǔ)償 值。
另外，在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在 于，上述電流指令值生成系統(tǒng)具備第一電流指令值生成器和第二電流指令 值生成器，上述第一電流指令值生成器基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的 電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出有效部分電流 指令值和無效部分電流指令值，上述第二電流指令值生成器，輸入對上述 有效部分電流指令值補(bǔ)償、即加上上述補(bǔ)償值而得到的補(bǔ)償有效部分電流
指令值和上述無效部分電流指令值，生成并輸出a成分電流指令值和3成 分電流指令值作為a e坐標(biāo)軸上的各電流指令值，另外作為上述電流反饋 值，使用對上述第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號施以a e變換而得到的
6a成分和P成分。
另外，在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在 于，上述電流指令值生成系統(tǒng)具備第一電流指令值生成器和第二電流指令 值生成器，上述第一電流指令值生成器基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的 電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出有效部分電流 指令值和無效部分電流指令值，上述第二電流指令值生成器，輸入對上述 有效部分電流指令值補(bǔ)償、即加上上述補(bǔ)償值而得到的補(bǔ)償有效部分電流 指令值和上述無效部分電流指令值，通過對a P軸成分的電流指令值施以 逆a e變換而生成電流指令值并將其輸出，另外作為上述電流反饋值，使 用上述第一 電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號。
另外，在本發(fā)明中，針對上述的電力變換裝置，優(yōu)選的方式之一在 于，上述電流指令值生成系統(tǒng)，基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流 信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出正相實(shí)成分指令 值、正相虛成分指令值、逆相實(shí)成分指令值、以及逆相虛成分指令值， 另外作為上述電流反饋值，使用通過對第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信 號施以坐標(biāo)變換而得出的正相實(shí)部電流信號、正相虛部電流信號、逆相 實(shí)部電流信號以及逆相虛部電流信號。
對于以上的電力變換裝置，也可以采用使用可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)作為 器電力變換器的方式。
根據(jù)以上的本發(fā)明，能夠?qū)⒂行Р糠值碾娏饕灿糜陔妷鹤儎?dòng)抑制控 制中，不損害必要的電流電壓恒定控制功能，進(jìn)行更加有效的電壓變動(dòng) 抑制。
圖1是表示第一實(shí)施方式的電力變換裝置的構(gòu)成的圖。
圖2是表示第二實(shí)施方式的電力變換裝置的構(gòu)成的圖。
圖3是表示第三實(shí)施方式的電力變換裝置的要部的構(gòu)成的圖。
圖4是表示第四實(shí)施方式的電力變換裝置的構(gòu)成的圖。
圖5是表示第五實(shí)施方式的電力變換裝置的要部的構(gòu)成的圖。
圖6是表示第六實(shí)施方式的電力變換裝置的要部的構(gòu)成的圖。圖7是表示第七實(shí)施方式的龜力變換裝置的要部的構(gòu)成的圖。 符號說明如下
1、 41、 51、 61、 71、 81、 91…電力變換裝置；2'.電力變換器；
3.'系統(tǒng)；5..第一電流檢測器；5s.，，電流信號；
6"電壓檢測器；6s.-電壓信號；
7.'第二電流檢測器；
7s'，，電流信號；10.-電流指令值生成系統(tǒng)；11.，，第一電流指令值生成器;12."第二電流指令值生成器;13.-有效部分電流指令值；14.，，無效部分電流指令值；
16'，-a成分電流指令值；17."e成分電流指令值；
21， a成分；22."P成分；23.，，電流控制系統(tǒng)；31.-瞬時(shí)電力運(yùn)算器；
34、76、 84…補(bǔ)償值；42."正相實(shí)成分指令值；
43'"正相虛成分指令值；44.**逆相實(shí)成分指令值；45.，，逆相虛成分指令值；52.-電流指令值；65.-正相實(shí)部電流信號；
66'-正相虛部電流信號；67…逆相實(shí)部電流信號； 68…逆相虛部電流信號； 73…瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器； 83…電流正相實(shí)部運(yùn)算器；
92…可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
以下，對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。圖l中示出第一實(shí)施方式 的電力變換裝置1的構(gòu)成。本實(shí)施方式的電力變換裝置1具備電力變換器
2。電力變換器2是使用自己消弧型開關(guān)元件的自激勵(lì)式變換器，與系統(tǒng)3 連接而能夠向系統(tǒng)3和與系統(tǒng)3連接的負(fù)載4的連接點(diǎn)輸出電流，且基于 由第一電流檢測器5檢測的電力變換器2的輸出電流、由電壓檢測器6檢 測的電力變換器2與系統(tǒng)3的連接點(diǎn)處的電壓、以及由第二電流檢測器7 檢測的負(fù)載電流進(jìn)行反饋控制，所述電力變換裝置1通過所述反饋控制進(jìn) 行運(yùn)轉(zhuǎn)。
第一電流檢測器5，檢測電力變換器2的輸出電流并輸出三相的電流 信號5s，電壓檢測器6，檢測電力變換器2的與系統(tǒng)3的連接點(diǎn)的電壓并 輸出三相的電壓信號6s，第二電流檢測器7檢測電力變換器2的與系統(tǒng)3 的連接點(diǎn)處的電壓變動(dòng)或流經(jīng)成為出現(xiàn)閃變的原因的負(fù)載4的負(fù)載電流， 輸出三相的電流信號7s。
電壓信號6s和電流信號7s輸入到電流指令值生成系統(tǒng)10中。電流指 令值生成系統(tǒng)10由第一電流指令值生成器11和第二電流指令值生成器12 構(gòu)成，且向該第一電流指令值生成器11輸入電壓信號6s和電流信號7s。
第一電流指令值生成器ll，以電壓信號6s為基準(zhǔn)，由電流信號7s求 出有效部分電流和無效部分電流。有效部分電流與無效部分電流的分離， 作為一個(gè)例子可如下來進(jìn)行。利用PLL (Phased Locked Loop)或傅立葉 系數(shù)運(yùn)算等方法由電壓信號6s求出與其U相相位相等的余弦信號和延遲 90度相位的正弦信號，另外對電流指令值進(jìn)行a P變換，并對其施以利用 上述余弦信號和正弦信號進(jìn)行的一次變換，從而得到有效部分電流和無效 部分電流作為直流量。一旦求出有效部分電流和無效部分電流，即生成并輸出對于有效部分 電流的有效部分電流指令值13和對于無效部分電流的無效部分電流指令
值14。有效部分電流指令值13作為能夠?qū)㈦娏ψ儞Q器2中的直流電壓保 持恒定的指令值而生成，將來自電力變換器2的直流電容器電壓信號15 用于該有效部分電流指令值13的生成。另外，無效部分電流指令值14作 為能夠抵消電力變換器2中的無效部分電流的指令值而生成，此外，在生 成該無效部分電流指令值14之際，也可以通過高通濾波器中的處理僅抽 出變動(dòng)部分。
由第一電流指令值生成器11生成的有效部分電流指令值13和無效部 分電流指令值14，輸入到第二電流指令值生成器12中。有效部分電流指 令值13通過受到與后述的補(bǔ)償值34相加的補(bǔ)償而成為補(bǔ)償有效部分電流 指令值13c，輸入到第二電流指令值生成器12中。
第二電流指令值生成器12，輸入補(bǔ)償有效部分電流指令值13c和無效 部分電流指令值14，并對它們施以相對于上述一次變換的逆變換，從而生 成并輸出a成分電流指令值16和P成分電流指令值17來作為a P坐標(biāo)軸 上的各電流指令值。
第二電流指令值生成器12所輸出的a成分電流指令值16和e成分電 流指令值17，在被減去從構(gòu)成電流反饋值生成系統(tǒng)的a e變換器20中以 a成分21和^成分22給出的電流反饋值之后，輸入到電流控制系統(tǒng)23 中。也就是，在電流控制系統(tǒng)23中會(huì)輸入d成分電流指令值16與作為電 流反饋值的a成分21的差值以及P成分電流指令值17與作為電流反饋值 的e成分22的差值。
a成分21和P成分22可根據(jù)由第一電流檢測器5產(chǎn)生的電流信號5s 求出。即a P變換器20輸入電流信號5s，通過對其施以a e變換而求出 a成分21和P成分22并輸出。a ^變換器20中的a e變換，通過下式 (1)來形成。
(式1)
10電流控制系統(tǒng)23生成可使輸入的a成分差值和e成分差值分別為零 的使來自電流指令值生成系統(tǒng)10的電流指令值(a成分電流指令值16和 P成分電流指令值17)與電流反饋值一致的電壓指令值24，并輸出到選 通脈沖發(fā)生裝置25中。之后基于此，選通脈沖發(fā)生裝置25通過PWM方式 (脈沖寬度調(diào)制方式)等生成選通脈沖(gate pulse) 26并向電力變換器 2輸出，通過該選通脈沖26進(jìn)行電力變換器2中的開關(guān)元件的選通控制。
如上所述，來自第一電流指令值生成器11的有效部分電流指令值13 接受與補(bǔ)償值34的相加的補(bǔ)償，而成為補(bǔ)償有效部分電流指令值13c，輸 入到第二電流指令值生成器12中。進(jìn)行該補(bǔ)償處理的補(bǔ)償系統(tǒng)30成為電 力變換裝置1中的特征構(gòu)成的主要部分。以下將對其說明。
補(bǔ)償系統(tǒng)30包括瞬時(shí)電力運(yùn)算器31、高通濾波器32以及增益設(shè)定器 33。瞬時(shí)電力運(yùn)算器31可通過下式(2)根據(jù)由第二電流檢測器7產(chǎn)生的 電流信號7s和由電壓檢測器6產(chǎn)生的電壓信號6s求出瞬時(shí)電力(W)并 將其輸出。 (式2)
『=VwZ^/+Vw〃i/十Vs"卅 (2)
瞬時(shí)電力運(yùn)算器31輸出的瞬時(shí)電力，接受由高通濾波器32進(jìn)行的處 理后，在增益設(shè)定器33中乘以適當(dāng)?shù)脑鲆娑蔀檠a(bǔ)償值34。增益設(shè)定器 33中所乘的增益符號，在第一電流檢測器5和第二電流檢測器7的方向相 同時(shí)設(shè)為負(fù)，為抵消負(fù)載4的瞬時(shí)電力變動(dòng)的方向。
在上述的本實(shí)施方式的電力變換裝置l中，能夠進(jìn)行如下的補(bǔ)償處理: 通過基于由瞬時(shí)電力運(yùn)算器31求出的系統(tǒng)3的瞬時(shí)電力的補(bǔ)償值34補(bǔ)償
1-2 1xo一2
I
213
II
11來自第一電流指令值生成器11的有效部分電流指令值13，作為補(bǔ)償有效
部分電流指令值13c，利用該補(bǔ)償有效部分電流指令值13c進(jìn)行補(bǔ)償處理。 此時(shí)的補(bǔ)償值34會(huì)反映瞬時(shí)電力的變動(dòng)。因此能夠通過補(bǔ)償值34的加法 運(yùn)算從有效部分電流指令值13中除去其中包含的變動(dòng)成分。S卩，利用補(bǔ) 償系統(tǒng)30對電流指令值生成系統(tǒng)10中關(guān)于有效部分電流的電流指令值進(jìn) 行補(bǔ)償，從而能夠?qū)σ酝鶅H以無效部分電流進(jìn)行的電壓變動(dòng)抑制控制中增 加基于有效部分電流的控制。由此能夠更加有效地抑制電壓變動(dòng)，且對于 短周期內(nèi)重復(fù)發(fā)生的電壓變動(dòng)、即閃變也能夠有效地進(jìn)行抑制。另外，根 據(jù)該補(bǔ)償處理，通過適當(dāng)選擇高通濾波器32的通過頻帶或增益設(shè)定器33 的增益，從而利用有效部分電流抑制電壓變動(dòng)，這樣不會(huì)損害對于電力變 換器2的電流電壓恒定控制功能。
圖2中示出第二實(shí)施方式的電力變換裝置41的構(gòu)成。本實(shí)施方式的 電力變換裝置41，基本上與第一實(shí)施方式的電力變換裝置1相同。因此以 下主要針對電力變換裝置41與電力變換裝置1間的不同構(gòu)成進(jìn)行說明， 而對于與電力變換裝置1的共通的構(gòu)成則引用上述中的說明。
在電力變換裝置41中，第一電流指令值生成器11生成并輸出正相實(shí) 成分指令值42、正相虛成分指令值43以及逆相實(shí)成分指令值44、逆相實(shí) 成分指令值45。這些各指令值的生成可如下來進(jìn)行。
首先基于電壓信號6s利用PLL或傅立葉系數(shù)運(yùn)算等方法從電壓信號 6s中求出與其U相相位相等的余弦信號和延遲90度相位的正弦信號。接 著對電流信號7s進(jìn)行ci e變換 ，從a、 e的各成分中求出以上述余弦信 號和正弦信號作為基準(zhǔn)信號的傅立葉系數(shù)。這樣求出的a成分的余弦系 數(shù)、正弦系數(shù)可以看作a成分的實(shí)成分、虛成分，而e成分的余弦系數(shù)、 正弦系數(shù)可以看作P成分的實(shí)成分、虛成分。因此組合這些成分進(jìn)行運(yùn)算， 能夠求出正相實(shí)、正相虛、逆相實(shí)、逆相虛各成分。其中，由于正相實(shí)成 分相當(dāng)于有效部分，因此通常不使用在變動(dòng)抑制控制中的指令值中。因此， 僅使用正相虛、逆相實(shí)、逆相虛各成分生成正相虛成分指令值43、逆相實(shí) 成分指令值44、逆相虛成分指令值45，作為能夠消除電力變換器2中的 正相虛成分電流、逆相實(shí)成分電流、逆相虛成分電流的指令值。在生成該 各指令值之際，也可以通過高通濾波器中的處理抽出變動(dòng)部分。此外，對于上述的指令值生成方法，例如已在上述的專利文獻(xiàn)2中有具體敘述，而 對于上述的組合運(yùn)算，在"系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)用理論手冊"(長谷川良秀著、 丸善株式會(huì)社發(fā)行)中有具體敘述。
另外，正相實(shí)成分指令值42利用來自電力變換器2的直流電容器電 壓信號15，被生成為可將電力變換器2中的直流電壓保持恒定的指令值。
來自第一電流指令值生成器ll的各指令值(正相實(shí)成分指令值42、 正相虛成分指令值43、逆相實(shí)成分指令值44、逆相虛成分指令值—45)， 輸入到第二電流指令值生成器12中。其中，正相實(shí)成分指令值42與第一 實(shí)施方式中的情況相同接受與補(bǔ)償值34的相加的補(bǔ)償，而成為補(bǔ)償正相 實(shí)成分指令值42c，輸入到第二電流指令值生成器12中。第二電流指令值 生成器12，對作為正相量的補(bǔ)償正相實(shí)成分指令值42c和正相虛成分指令 值43施以與使用有上述的余弦信號和正弦信號進(jìn)行的一次變換相反的變 換，并對作為逆相量的逆相實(shí)成分指令值44、逆相虛成分指令值45施以 與上述相反的一次變換，從而關(guān)于正相與逆相分別求出在a、 e各軸上的 量，再對它們的a軸成分各量和e軸成分各量分別相加，從而生成a P坐
標(biāo)軸上的a成分電流指令值16、 e成分電流指令值n，并將它們輸出。
在上述的本實(shí)施方式的電力變換裝置41中，由于以補(bǔ)償值34補(bǔ)償來 自第一電流指令值生成器ll的正相實(shí)成分指令值42，并結(jié)果作為補(bǔ)償正 相實(shí)成分指令值42，以此進(jìn)行補(bǔ)償處理，因此可以獲得與在第一實(shí)施方式 中說明的同樣的效果。、
圖3中示出第三實(shí)施方式的電力變換裝置51的要部的構(gòu)成。本實(shí)施 方式的電力變換裝置51，基本上與第一實(shí)施方式的電力變換裝置1或第二 實(shí)施方式的電力變換裝置41相同。因此以下主要針對電力變換裝置51與 電力變換裝置1或電力變換裝置41間的不同構(gòu)成進(jìn)行說明，而對于與電 力變換裝置1或電力變換裝置41的共通的構(gòu)成則引用上述中的說明。
在第一或第二實(shí)施方式中，第二電流指令值生成器12輸出電流指令 值作為a e軸成分。與之相對，本法實(shí)施方式的電力變換裝置51中的第 二電流指令值生成器12，通過對a e軸成分的電流指令值實(shí)施逆a e變 換，從而生成并輸出三相的電流指令值52。而且隨之將第一電流檢測器5 的三相電流信號5s直接用作電流反饋值。也就是用電流信號5s減去三相的電流指令值52，將由此得到的各差值輸入到電流控制系統(tǒng)23中。因此 電流控制系統(tǒng)23就生成可使輸入進(jìn)來的三相的差值分別為零的電壓指令 值53，而向選通脈沖發(fā)生裝置25輸出。
在以上的本實(shí)施方式的電力變換裝置51中，可以省略第一或第二實(shí) 施方式中的a ^變換器20。
圖4中示出第四實(shí)施方式的電力變換裝置61的構(gòu)成。本實(shí)施方式的 電力變換裝置61，基本上與第二實(shí)施方式的電力變換裝置41相同。因此 以下主要針對電力變換裝置61與電力變換裝置41間的不同構(gòu)成進(jìn)行說 明，而對于與電力變換裝置41的共通的構(gòu)成則引用上述中的說明。
在本實(shí)施方式的電力變換裝置61中，作為與第二實(shí)施方式中的a 3 變換器20對應(yīng)的要素將坐標(biāo)變換器62設(shè)于電流反饋值生成系統(tǒng)中，并且
僅以與第二實(shí)施方式的第一電流指令值生成器11起到同樣作用的電流指 令值生成器64來構(gòu)成上述電流指令值生成系統(tǒng)63。坐標(biāo)變換器62，對第 一電流檢測器5產(chǎn)生的電流信號5s進(jìn)行坐標(biāo)變換，生成并輸出正相實(shí)部 電流信號65、正相虛部電流信號66、逆相實(shí)部電流信號67、逆相虛部電 流信號68作為電流反饋值。該各電流信號，在與來自電流指令值生成器 64的各指令值(補(bǔ)償正相實(shí)成分指令值42c、正相虛成分指令值43以及 逆相實(shí)成分指令值44、逆相實(shí)成分指令值45)作差值時(shí)使用，并通過將 如此獲得的各差值輸入到電流控制系統(tǒng)23中，從而電流控制系統(tǒng)23會(huì)生 成可使輸入的各差值分別為零的電壓指令值53，而向選通脈沖發(fā)生裝置 25輸出。
在以上的本實(shí)施方式的電力變換裝置61中，可以省略第二實(shí)施方式 中的第二電流指令值生成器12。
圖5中示出第五實(shí)施方式的電力變換裝置71的構(gòu)成。本實(shí)施方式的 電力變換裝置71，基本上與第一至第四實(shí)施方式的各電力變換裝置相同。 因此以下主要針對電力變換裝置71與第一至第四實(shí)施方式的各電力變換 裝置間的不同構(gòu)成進(jìn)行說明，而對于共通的構(gòu)成則引用上述中的說明。
本實(shí)施方式的電力變換裝置71的特征在于其補(bǔ)償系統(tǒng)72。本實(shí)施方 式中的補(bǔ)償系統(tǒng)72，作為與第一至第四的各實(shí)施方式中的瞬時(shí)電力運(yùn)算器 31對應(yīng)的要素具有瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器73。瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器73基于
14將第二電流檢測器7所產(chǎn)生的三相電流信號7s在a p變換器74中a e變 換而得到的信號、以及將電壓檢測器6所產(chǎn)生的三相電壓信號6s在a P 變換器75中a P變換而得到的信號，通過下式(3)求出瞬時(shí)有效電力。 (式3)
尸-Va-"+Vjs'" ...... (3)
瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器73所得到的瞬時(shí)有效電力，在受到高通濾波器 32的處理后，通過在增益設(shè)定器33中乘以適當(dāng)?shù)脑鲆婕闯蔀檠a(bǔ)償值76。 該補(bǔ)償值76與第一至第四的各實(shí)施方式中的補(bǔ)償值34同樣可用于補(bǔ)償處 理中。
圖6中示出第六實(shí)施方式的電力變換裝置81的要部的構(gòu)成。本實(shí)施 方式的電力變換裝置81，基本上與第一至第四的各實(shí)施方式的電力變換裝 置相同。因此以下主要針對電力變換裝置81與第一至第四的各實(shí)施方式 的電力變換裝置間的不同構(gòu)成進(jìn)行說明，而對于共通的構(gòu)成則引用上述中 的說明。
本實(shí)施方式的電力變換裝置81的特征在于其補(bǔ)償系統(tǒng)82。本實(shí)施方 式中的補(bǔ)償系統(tǒng)82，作為與第一至第四的各實(shí)施方式中的瞬時(shí)電力運(yùn)算器 31對應(yīng)的要素具有電流正相實(shí)部運(yùn)算器83。電流正相實(shí)部運(yùn)算器83基于 第二電流檢測器7所產(chǎn)生的三相電流信號7s、以及電壓檢測器6所產(chǎn)生的 三相電壓信號6s求出正相實(shí)軸電流。電流正相實(shí)部運(yùn)算器83中得出的正 相實(shí)軸電流，在受到高通濾波器32的處理后，通過由增益設(shè)定器33乘以 適當(dāng)?shù)脑鲆娑蔀檠a(bǔ)償值84。該補(bǔ)償值84與第一至第四的各實(shí)施方式中 的補(bǔ)償值34同樣可用于補(bǔ)償處理中。
圖7中示出第七實(shí)施方式的電力變換裝置91的要部的構(gòu)成。本實(shí)施 方式的電力變換裝置91，基本上與第一至第六的各實(shí)施方式的電力變換裝 置相同。因此以下主要針對電力變換裝置91與第一至第四的各實(shí)施方式 的電力變換裝置間的不同構(gòu)成進(jìn)行說明，而對于共通的構(gòu)成則引用上述中 的說明。
本實(shí)施方式的電力變換裝置91，作為與第一至第四的各實(shí)施方式中的電力變換器2對應(yīng)的要素具有可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)92。可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)
92與通常的同步機(jī)不同，轉(zhuǎn)子上設(shè)置的勵(lì)磁線圈為三相分布線圈，通過流
過三相低頻交流，也能夠以不同于同步速度的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。對于該
可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)，在專利第3911601號公報(bào)中以有具體敘述。
可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)92的勵(lì)磁電壓可通過下述方式形成，即利用來 自選通脈沖發(fā)生裝置25的選通脈沖26控制設(shè)置在可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)92 的勵(lì)磁電路用電力變換器93。勵(lì)磁電路用電力變換器93能夠進(jìn)行低頻輸 出。因此，能夠自由控制磁極的位置，由于勵(lì)磁電壓高而勵(lì)磁電路的時(shí)間 常數(shù)小，因此能夠高速地控制有效部分電流以及無效部分電流(或者正相 實(shí)部電流、正相虛部電流、逆相實(shí)部電流、逆相虛部電流)。
以上對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行了說明，但這些不過是代表性示 例，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)能夠以各種方式進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1. 一種電力變換裝置，具備與系統(tǒng)連接的電力變換器；檢測上述電力變換器輸出的電流的第一電流檢測器；檢測上述電力變換器的與上述系統(tǒng)的連接點(diǎn)處的上述系統(tǒng)的負(fù)載電流的第二電流檢測器；檢測上述連接點(diǎn)處的上述系統(tǒng)電壓的電壓檢測器；基于上述第二電流檢測器產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器產(chǎn)生的電壓信號生成電流指令值的電流指令值生成系統(tǒng)；以及控制上述電力變換器以使由上述第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號得到的電流反饋值與上述電流指令值一致的電流控制系統(tǒng)，其特征在于，具備補(bǔ)償系統(tǒng)，其基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出補(bǔ)償值，并通過該補(bǔ)償值對上述電流指令值生成系統(tǒng)所產(chǎn)生的上述電流指令值進(jìn)行補(bǔ)償。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出瞬時(shí)電力的瞬時(shí)電力運(yùn)算器，根據(jù)由 該瞬時(shí)電力運(yùn)算器所求得的瞬時(shí)電力得出上述補(bǔ)償值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出瞬時(shí)有效電力的瞬時(shí)有效電力運(yùn)算 器，根據(jù)由該瞬時(shí)有效電力運(yùn)算器所求得的瞬時(shí)有效電力得出上述補(bǔ)償 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述補(bǔ)償系統(tǒng)具備基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號求出正相實(shí)軸電流的電流正相實(shí)部運(yùn)算 器，根據(jù)由該電流正相實(shí)部運(yùn)算器所求得的正相實(shí)軸電流得出上述補(bǔ)償 值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述電流指令值生成系統(tǒng)具備第一電流指令值生成器和第二電流指令值生成器，上述第一電流指令值生成器基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出有效部分電 流指令值和無效部分電流指令值，上述第二電流指令值生成器，輸入對上 述有效部分電流指令值進(jìn)行補(bǔ)償、即加上上述補(bǔ)償值而得到的補(bǔ)償有效部分電流指令值和上述無效部分電流指令值，生成并輸出a成分電流指令值 和P成分電流指令值作為a P坐標(biāo)軸上的各電流指令值，另外作為上述電 流反饋值，使用對上述第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號施以a P變換而 得到的a成分和P成分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 上述電流指令值生成系統(tǒng)具備第一電流指令值生成器和第二電流指令值生成器，上述第一電流指令值生成器基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生 的電流信號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出有效部分電 流指令值和無效部分電流指令值，上述第二電流指令值生成器，輸入對上 述有效部分電流指令值進(jìn)行補(bǔ)償、即加上上述補(bǔ)償值而得到的補(bǔ)償有效部 分電流指令值和上述無效部分電流指令值，通過對a P軸成分的電流指令 值施以逆ci e變換而生成電流指令值并將其輸出，另外作為上述電流反饋 值，使用上述第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于，上述電流指令值生成系統(tǒng)，基于上述第二電流檢測器所產(chǎn)生的電流信 號和上述電壓檢測器所產(chǎn)生的電壓信號生成并輸出正相實(shí)成分指令值、正 相虛成分指令值、逆相實(shí)成分指令值、以及逆相虛成分指令值，另外作為 上述電流反饋值，使用通過對第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號施以坐標(biāo) 變換而得出的正相實(shí)部電流信號、正相虛部電流信號、逆相實(shí)部電流信號 以及逆相虛部電流信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 使用可變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)作為上述電力變換器。
全文摘要
一種電力變換裝置，具備電力變換器；檢測電力變換器輸出電流的第一電流檢測器(5)；檢測電力變換器的對系統(tǒng)的連接點(diǎn)處的負(fù)載電流的第二電流檢測器(7)；檢測連接點(diǎn)處的電壓的電壓檢測器(6)；基于第二電流檢測器的電流信號和電壓檢測器的電壓信號生成電流指令值的電流指令值生成系統(tǒng)(10)；及控制電力變換器以使從第一電流檢測器所產(chǎn)生的電流信號得到的電流反饋值與電流指令值一致的電流控制系統(tǒng)(23)，還具備補(bǔ)償系統(tǒng)(30)，其基于電流信號和電壓信號求出補(bǔ)償值，并通過該補(bǔ)償值補(bǔ)償電流指令值。從而能夠?qū)⒂行щ娏饕灿糜陔妷鹤儎?dòng)抑制控制中，更有效地進(jìn)行電壓變動(dòng)抑制，且不會(huì)損害電力變換裝置中必要的電流電壓恒定控制功能。
文檔編號H02J3/18GK101499737SQ20091000484
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者伊藤智道, 古關(guān)莊一郎, 相原孝志 申請人:株式會(huì)社日立制作所