電力變換裝置的電壓控制裝置和電壓控制方法
【專利摘要】需要使用電力變換裝置來(lái)控制負(fù)載時(shí)的、干擾所致的直流中間電壓上升的抑制控制。設(shè)置在對(duì)檢測(cè)出的直流中間電壓進(jìn)行了微分之后，進(jìn)行抑制諧波的偽微分而將檢測(cè)電壓值推測(cè)為電流值的電流推測(cè)部。另外，設(shè)置使用于控制直流中間電壓的電流指令通過(guò)的LPF。將通過(guò)了LPF的電流指令和由電流推測(cè)部推測(cè)出的電流推測(cè)值的偏差量推測(cè)為干擾值，將該干擾值和電流指令反極性地相加而輸入到電流控制部來(lái)生成電壓指令，經(jīng)由PWM控制部控制正變換器的輸出電壓。
【專利說(shuō)明】電力變換裝置的電壓控制裝置和電壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力變換裝
[0002]置的電壓控制裝置和電壓控制方法，特別涉及直流中間電壓的控制。
【背景技術(shù)】
[0003]圖7示出連接有交流電動(dòng)機(jī)的電力變換裝置的單線表現(xiàn)的主電路結(jié)構(gòu)圖。電力變換裝置具備經(jīng)由電抗器連接到系統(tǒng)電壓的正變換部CV、與交流電動(dòng)機(jī)M側(cè)連接的逆變換部IV、以及連接到正變換部CV和逆變換部IV的直流中間電路的電容器C。一般，使用基于載波頻率Fc[Hz]的PWM(Pulse Width Modulat1n:脈沖寬度調(diào)制)，來(lái)控制基于正變換部CV的電壓控制。
[0004]電力變換裝置將交流通過(guò)正變換部CV變換為直流，一邊以直流電流1 (S)對(duì)電容器C進(jìn)行充電而將電容器C的端子電壓Vdc [V](直流中間電壓)維持為規(guī)定值，一邊通過(guò)逆變換部IV將直流變換為交流，控制交流電動(dòng)機(jī)M。在基于電力變換裝置的交流電動(dòng)機(jī)M的控制中作為負(fù)載的交流電動(dòng)機(jī)M的旋轉(zhuǎn)速度由于某種理由而快速變化了的情況下，特別是，在成為了再生動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，基于交流電動(dòng)機(jī)M中發(fā)生的再生電壓的再生電流通過(guò)逆變換部IV而對(duì)電容器C進(jìn)行充電，再生電流成為干擾而使直流中間電壓Vdc[V]急劇上升。因此，有電力變換裝置中設(shè)置的過(guò)電壓保護(hù)功能、過(guò)電流保護(hù)功能動(dòng)作而交流電動(dòng)機(jī)M的控制停止的擔(dān)憂。因此，作為抑制這樣的干擾的例子，已知專利文獻(xiàn)I。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-153978
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]如上所述，在希望在負(fù)載大幅變動(dòng)而發(fā)生再生動(dòng)作等那樣的用途中使用電力變換裝置的情況下，如果針對(duì)負(fù)載干擾無(wú)法控制直流中間電壓，則無(wú)法正常地使用電力變換裝置。另外，在為了急劇上升的直流電流檢測(cè)而在直流中間電路中安裝有電流傳感器的情況下，由于電流傳感器的發(fā)熱等的影響而安裝變得困難，發(fā)生無(wú)法實(shí)現(xiàn)直流中間電路中的電流檢測(cè)的情況。
[0007]在專利文獻(xiàn)I中，不使用電流傳感器而針對(duì)直流電壓的負(fù)載干擾減小影響，所以根據(jù)直流電壓推測(cè)出直流電流，但在該專利文獻(xiàn)I的手法中，設(shè)為還包括電力變換裝置有意使其動(dòng)作的電流、由于PWM發(fā)生的電流振動(dòng)在內(nèi)來(lái)抵消干擾，所以無(wú)法提高電壓控制器的增益。因此，在要求迅速的目標(biāo)值響應(yīng)的用途中存在問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種提高電壓控制機(jī)構(gòu)的增益而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值響應(yīng)的改善的電力變換裝置的電壓控制裝置和電壓控制方法。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種電力變換裝置的電壓控制裝置，該電力變換裝置具備:正變換器，將交流變換為直流；以及逆變換器，將直流變換為交流而對(duì)負(fù)載供給電力，電容器，與將正變換器和逆變換器連接起來(lái)的直流電路連接；電力變換裝置被配置為，根據(jù)設(shè)定電壓和直流電路的檢測(cè)電壓的偏差，通過(guò)PI運(yùn)算部生成電流指令，將電流指令輸入至電流控制部而生成電壓指令，根據(jù)該電壓指令，經(jīng)由PWM控制部而控制正變換器的輸出電壓，該電壓控制裝置進(jìn)一步包括:LPF，使所述電流指令通過(guò)；電流推測(cè)部，被配置為接收所述檢測(cè)電壓而進(jìn)行微分，在微分之后，進(jìn)行通過(guò)LPF抑制諧波的偽微分而從電壓推測(cè)電流；以及一個(gè)部，其將所述LPF的輸出和電流推測(cè)部的輸出的偏差作為干擾推測(cè)值，反極性地重疊到所述電流指令。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，所述電流推測(cè)部在計(jì)算LPF的輸出和電流推測(cè)部的輸出的偏差之前，對(duì)輸入電壓乘以所述直流電路的直流電壓檢測(cè)器的檢測(cè)特性而進(jìn)行偽微分。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一其他觀點(diǎn)，電壓控制裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在所述電流控制部的輸入側(cè)的控制限制部，電壓控制裝置被配置為檢測(cè)控制限制部的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的電流指令之差，向所述PI運(yùn)算部反饋差信號(hào)，根據(jù)所述設(shè)定電壓與差信號(hào)的偏差而進(jìn)行積分運(yùn)算。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，包括在所述電流推測(cè)部中的LPF功能的時(shí)間常數(shù)T[sec]被設(shè)置為T [sec]彡2/Fc[Hz]，其中，F(xiàn)e [Hz]為所述PWM控制部的載波頻率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種電力變換裝置的電壓控制方法，該電力變換裝置包括:正變換器，將交流變換為直流；逆變換器，將直流變換為交流而對(duì)負(fù)載供給電力；以及電容器，與將正變換器和逆變換器連接起來(lái)的直流電路連接；所述電壓控制方法包括:根據(jù)設(shè)定電壓和直流電路的檢測(cè)電壓的偏差，通過(guò)PI運(yùn)算部生成電流指令，將電流指令輸入至電流控制部而生成電壓指令，響應(yīng)于該電壓指令，經(jīng)由PWM控制部而控制正變換器的輸出電壓，在該電壓控制方法進(jìn)一步包括:設(shè)置LPF，使所述電流指令通過(guò)；以及設(shè)置電流推測(cè)部，接收所述檢測(cè)電壓而進(jìn)行微分，在微分之后，進(jìn)行通過(guò)LPF抑制諧波的偽微分而將電壓推測(cè)為電流，將該電流推測(cè)值和通過(guò)了 LPF的所述電流指令的差分作為干擾推測(cè)值，將該干擾推測(cè)值重疊到電流指令而消除干擾。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一其他觀點(diǎn)，在將所述電流指令設(shè)為Icmd (S)、將所述PWM控制部的輸出電流設(shè)為1 (S)、將重疊在輸出電流1 (S)上的干擾設(shè)為D (S)時(shí)，通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算所述干擾推測(cè)值_D~ (s)，
[0015]-D' (s) = Icmd (s) X (1/Ts+l) - {1 (s)+D (s)} X 1/Ts+l
[0016]=-D (s) X 1/Ts+l
[0017]其中，s是拉普拉斯算子，T[sec]是偽微分運(yùn)算時(shí)和使電流指令通過(guò)時(shí)的各時(shí)間常數(shù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一其他觀點(diǎn)，在將檢測(cè)所述直流電路的直流中間電壓的直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)時(shí)，通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算所述干擾推測(cè)值_D~ (s)，
[0019]-D' (s) = Icmd (s) X {(1/Ts+l) H(s)} - {1 (s) +D (s)} X (1/Ts+l) XH(s)
[0020]= -D (s) X (1/Ts+l) X H (s)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一其他觀點(diǎn)，在將所述直流電路的直流中間電壓設(shè)為Vdc (S)、將所述電容器電容設(shè)為C[F]、將直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)時(shí)，利用所述電流推測(cè)部通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算直流電流，
[0022]Vdc (s) X Cs/Ts+1 = 1/CsX {1 (s)+D (s)}X Cs/Ts+1
[0023]= {1 (s)+D (s)} X 1/Ts+l。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一其他觀點(diǎn)，在將直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)、將直流電壓檢測(cè)值設(shè)為Vdc-det (s)時(shí)，利用所述電流推測(cè)部通過(guò)下式進(jìn)行推測(cè)運(yùn)算，
[0025]Vdc-det (s) X Cs/Ts + 1 = 1/Cs X {1 (s)+D (s) } X (Cs/Ts + 1) X H (s)={Ιο (s)+D (s)} X (1/Ts+l) XH(s)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的中間直流電壓的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的中間直流電壓的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3是仿真結(jié)果圖，(a)是無(wú)干擾校正、(b)是有基于本發(fā)明的干擾校正的情況。
[0029]圖4是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的中間直流電壓的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖5是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的中間直流電壓的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖6是基于有無(wú)考慮直流電壓檢測(cè)器特性的干擾特性結(jié)果圖，(a)是未考慮檢測(cè)器特性的情況、(b)是考慮了檢測(cè)器特性的情況。
[0032]圖7是電力變換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明設(shè)置有電流推測(cè)部，該電流推測(cè)部在對(duì)電力變換裝置檢測(cè)出的直流中間電壓進(jìn)行了微分之后，進(jìn)行抑制諧波的偽微分并將檢測(cè)電壓值推測(cè)為電流值。另外，設(shè)置有LPF，該LPF使用于控制直流中間電壓的電流指令通過(guò)。將通過(guò)了 LPF的電流指令與由電流推測(cè)部推測(cè)出的電流推測(cè)值的偏差量推測(cè)為干擾值，按照抵消該干擾值的極性相加電流指令，之后，輸入到電流控制部而生成電壓指令，經(jīng)由P麗控制部來(lái)控制正變換器的輸出電壓。
[0034]另外，在直流中間電壓的抑制控制中，進(jìn)行考慮了直流電壓檢測(cè)器的特性的運(yùn)算，從而能夠抑制高頻的頻率區(qū)域中的干擾所致的影響，能夠提高干擾特性。以下，根據(jù)附圖詳述。
[0035]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施例的正變換部CV的控制電路，是在拉普拉斯變換后的s區(qū)域中示出的圖。在減法部中進(jìn)行針對(duì)正變換部CV的設(shè)定電壓VdC-Cmd(S)與電壓檢測(cè)值Vdc (s)的差運(yùn)算，將差分輸入到PI運(yùn)算部I。PI運(yùn)算部I包括具有比例增益Kp的比例運(yùn)算單元11和將積分時(shí)間常數(shù)設(shè)為Ti的積分單元12，運(yùn)算電流指令I(lǐng)cmd(S)。將計(jì)算出的電流指令I(lǐng)cmd(s)輸入到電流控制部2而運(yùn)算電壓指令Vcmd(s),根據(jù)該電壓指令Vcmd(S)，經(jīng)由PWM控制部3來(lái)控制正變換部CV，輸出輸出電流1 (s)而對(duì)電容器4進(jìn)行充電。
[0036]用對(duì)輸出電流1(S)相加負(fù)載干擾D(S)而得到的電流對(duì)電容器4進(jìn)行充電，其電壓作為檢測(cè)電壓Vdc(S)而被反饋到PI運(yùn)算部I的輸入側(cè)，從而得到與設(shè)定電壓VdC-Cmd(S)的差分。5是電流推測(cè)部，輸入檢測(cè)電壓Vdc (s)來(lái)推測(cè)電流值。6是LPF(LowPass Filter:低通濾波器)，輸入電流指令I(lǐng)cmd(s)，將其輸出與電流推測(cè)值的偏差量作為干擾_D~ (s)推測(cè)值而相加到電流指令I(lǐng)cmd(S)。
[0037]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，如果考慮電力變換裝置進(jìn)行再生動(dòng)作時(shí)的干擾D(S)，則因?yàn)榱魅氲诫娙萜?的能量是電流，所以可假設(shè)為干擾D(S)也為電流，該干擾D(S)被重疊到輸出電流 1 (S)。
[0038]另外，如果將電容器4的靜電電容設(shè)為C[F]，則直流中間電壓Vdc(s)能夠通過(guò)
(I)式表現(xiàn)。
[0039]Vdc(s) = 1/Cs {1 (s)+D (s)} = >Vdc (s) X Cs = 1 (s)+D (s)......(I)
[0040]其中，1/s是積分。
[0041]在本發(fā)明中，使用該直流中間電壓Vdc (S)，首先將直流中間電壓Vdc (S)變換為直流電流，根據(jù)干擾發(fā)生前后的狀態(tài)來(lái)推測(cè)干擾電流。
[0042]通過(guò)乘以電容器電容C并微分，能夠進(jìn)行直流中間電壓向直流電流的變換，但此時(shí)，如果直接對(duì)乘算值進(jìn)行微分，則產(chǎn)生將干擾也放大的擔(dān)憂。因此，在電流推測(cè)部5中，為了防止干擾放大，在微分之后進(jìn)行通過(guò)LPF抑制諧波的偽微分。直流電流的推測(cè)式成為⑵。
[0043]Vdc (s) X Cs/Ts+1 = 1/CsX {1 (s)+D (s)}X Cs/Ts+1
[0044]= {1 (s)+D(s)} X 1/Ts+l......(2)
[0045]其中，T [sec]是LPF的時(shí)間常數(shù)。
[0046]此處，如果設(shè)為正變換部CV根據(jù)電流指令I(lǐng)cmd(s)輸出電流1 (S)，則干擾也應(yīng)成為零。因此，如果著眼于電流指令I(lǐng)cmd(S)與輸出電流1(S)大致一致，則只要如(3)式所示地取得電流指令I(lǐng)cmd (S)和電流推測(cè)值的偏差，就能夠推測(cè)干擾D (S)。
[0047]成為Icmd(s) = 1(s) = >Icmd(s) ^ 1(S)......(3)。
[0048]S卩，為了電流推測(cè)部5中的偽微分而施加LPF，根據(jù)(2)式來(lái)設(shè)為推測(cè)值，所以電流指令I(lǐng)cmd(S)也通過(guò)LPF6而施加LPF，通過(guò)取其偏差而僅推測(cè)干擾。用(4)式表示推測(cè)的干擾-D'(S)。
[0049]-D~ (s) = Icmd (s) X (1/Ts+l) - {1 (s)+D (s)} X 1/Ts+l
[0050]= -D(s) X 1/Ts+l......(4)
[0051]將通過(guò)上式求出的干擾的推測(cè)值與由PI運(yùn)算部I運(yùn)算出的電流指令I(lǐng)cmd(S)反極性地相加以消除干擾，并輸入到電流控制部2。
[0052]接下來(lái)，研究在電流推測(cè)部5中進(jìn)行偽微分時(shí)所使用的LPF的時(shí)間常數(shù)。
[0053]通過(guò)PWM控制部3對(duì)由電流控制部2運(yùn)算出的電壓指令進(jìn)行PWM調(diào)制。因此，在直流電壓上重疊有載波頻率Fe [Hz]的電流脈動(dòng)。在采用PWM控制方式的情況下，該頻率無(wú)法控制，但是，在上述的電流推測(cè)中是不需要的。因此，作為電流推測(cè)部5中的時(shí)間常數(shù)的決定基準(zhǔn)而設(shè)為使載波頻帶以上衰減。因此，如果基于采樣定理，則如(5)式所示地將偽微分中使用的LPF的時(shí)間常數(shù)設(shè)為載波周期的2倍以上即可。
[0054]T [sec] ^ 2/Fc[Hz]......(5)
[0055]根據(jù)該實(shí)施例，即使發(fā)生基于負(fù)載變動(dòng)的電流變動(dòng)的情況下，也能夠抑制直流中間電壓，無(wú)需使用電流檢測(cè)器而能夠?qū)崿F(xiàn)該電壓抑制，所以相比于如以往那樣使用電流檢測(cè)器的例子，能夠減少裝置容積。另外，能夠抑制電壓，從而電力變換裝置能夠防止與基于過(guò)電壓、過(guò)電流的保護(hù)功能的動(dòng)作相伴的負(fù)載停止。
[0056]另外，在根據(jù)直流中間電壓推測(cè)電流時(shí)未推測(cè)基于載波的電流，所以能夠提高電壓控制機(jī)構(gòu)的增益而改善目標(biāo)值響應(yīng)。
[0057]圖2是示出第2實(shí)施例的圖，對(duì)與圖1相同或者相當(dāng)?shù)牟课桓郊油环?hào)而省略其說(shuō)明。即，與圖1的實(shí)施例不同的點(diǎn)在于設(shè)置了控制限制部7和具有增益Kfb的反饋部
8。
[0058]在電力變換裝置中，如果在PI運(yùn)算部I計(jì)算出的電流指令I(lǐng)cmd(S)上重疊推測(cè)出的干擾值_D~ (s)，則有控制量變大的擔(dān)憂。
[0059]一般地，設(shè)想控制量變大，為了限制該控制量而設(shè)置限制電路，控制限制部7就是該限制電路。如果通過(guò)控制限制部7限制控制量，則發(fā)生向限制的相反方向上變動(dòng)的飽和(windup)現(xiàn)象。為了避免該現(xiàn)象而設(shè)置的是反饋部8。
[0060]S卩，根據(jù)控制限制部7的輸入側(cè)和輸出側(cè)的信號(hào)而檢測(cè)輸入輸出的差分，在反饋部8中乘以增益Kfb，將其乘算值反饋到PI運(yùn)算部I。在PI運(yùn)算部I中，從設(shè)定電壓和檢測(cè)電壓的偏差量進(jìn)一步減去經(jīng)由反饋部8輸入的差分，根據(jù)該差分來(lái)進(jìn)行積分運(yùn)算。S卩，PI運(yùn)算部I構(gòu)成為自動(dòng)匹配PI控制系統(tǒng)，以抑制I動(dòng)作的方式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而抑制I動(dòng)作過(guò)大而引起的積分飽和(reset windup)動(dòng)作。
[0061]因此，根據(jù)該實(shí)施例，除了實(shí)施例1的效果以外，還具有抑制設(shè)置有限制電路時(shí)的飽和動(dòng)作的效果。
[0062]圖3是示出本發(fā)明中的仿真結(jié)果的圖，(a)圖示出無(wú)干擾校正的情況、(b)圖示出應(yīng)用了進(jìn)行干擾校正的本發(fā)明的情況。通過(guò)圖3的(a) (b)的比較可知，關(guān)于直流中間電壓Vdc(S)的大小，(b)圖遠(yuǎn)小于(a)圖、并且發(fā)生時(shí)間也更短，能夠確認(rèn)通過(guò)由本發(fā)明推測(cè)出的直流電流抑制了直流電壓變動(dòng)。
[0063]圖4是示出第3實(shí)施例的圖，圖5是示出第4實(shí)施例的圖。
[0064]在圖1以及圖2中示出的本發(fā)明中，使用電力變換裝置檢測(cè)出的直流中間電壓Vdc (S)而僅推測(cè)了負(fù)載干擾，但一般來(lái)說(shuō)，在用于檢測(cè)直流電壓的直流電壓檢測(cè)器中，存在無(wú)用時(shí)間、頻率響應(yīng)性，有在干擾推測(cè)值的高頻頻帶中引入誤差的擔(dān)憂。在圖4、圖5的實(shí)施例中，分別考慮直流電壓檢測(cè)器9、10的特性來(lái)推測(cè)干擾值。
[0065]在圖4所示的第3實(shí)施例中，對(duì)與圖1相同的部分或者相當(dāng)?shù)牟糠指郊油环?hào)而省略其說(shuō)明。直流電壓檢測(cè)器9檢測(cè)通過(guò)(I)式所示的電容器電壓Vdc(s)，如果將直流電壓檢測(cè)器的特性設(shè)為H(S)，將直流電壓檢測(cè)值設(shè)為Vdc-det (S)，則成為(6)式。
[0066]Vdc-det (s) =Vdc(S)XH(S) (6)
[0067]使用直流電壓檢測(cè)值Vdc_det (S)，根據(jù)干擾前后的狀態(tài)來(lái)推測(cè)干擾電流。首先，將Vdc_det(s)變換為直流電流。為了變換為直流電流，乘以C而進(jìn)行微分即可。不過(guò)，如果直接微分，則有放大干擾的擔(dān)憂，所以在微分之后進(jìn)行通過(guò)LPF來(lái)抑制諧波的偽微分。(7)式示出直流電流的推測(cè)式。
[0068]Vdc_det (s) X Cs/Ts+1 = 1/Cs {1 (s) +D (s)} X {(Cs/Ts+1)} XH(s)
[0069]= {1 (s) +D (s)} X (1/Ts+l) X H (s)......(7)
[0070]如果正變換部CV根據(jù)電流指令I(lǐng)cmd(S)輸出了電流1 (s)，則干擾也應(yīng)成為零，只要如上述(3)式所示取電流指令I(lǐng)cmd(S)和電流推測(cè)值的偏差，就能夠推測(cè)干擾D (S)。此處，需要在取偏差之前考慮直流電壓檢測(cè)特性H(S)和用于偽微分的LPF。如果對(duì)指令值也施加H(S)和LPF而取偏差，則能夠僅推測(cè)干擾。(8)式示出所推測(cè)出的干擾。
[0071]-D' (s) = Icmd (s) X {(1/Ts+l) XH(S)} - {1 (s) +D (s)} X {(1/Ts+l) XH(s)}
[0072]= -D (s) X (1/Ts+l) X H (s)......(8)
[0073]將通過(guò)上式求出的干擾的推測(cè)值與通過(guò)PI運(yùn)算部I運(yùn)算出的電流指令I(lǐng)cmd(S)反極性地相加以消除干擾，并輸入到電流控制部2，進(jìn)行電流控制，從而能夠抑制干擾。
[0074]圖5所示的第4實(shí)施例是適用于如圖2所示地避免限制極限時(shí)的飽和現(xiàn)象的情況的例子，與圖2同樣地，PI運(yùn)算部I構(gòu)成為自動(dòng)匹配PI控制系統(tǒng)。
[0075]S卩，根據(jù)控制限制部7的輸入側(cè)和輸出側(cè)的信號(hào)而檢測(cè)輸入輸出的差分，進(jìn)而去掉推測(cè)為重疊到該差分上的干擾_D~ (s)，之后，輸入到反饋部8，在反饋部8中乘以增益Kfb，其乘算值被反饋到PI運(yùn)算部I。在PI運(yùn)算部I中，從設(shè)定電壓和檢測(cè)電壓的偏差量進(jìn)一步減去經(jīng)由反饋部8輸入的差分，根據(jù)該差分進(jìn)行積分運(yùn)算。S卩，PI運(yùn)算部I構(gòu)成為自動(dòng)匹配PI控制系統(tǒng)，通過(guò)以抑制I動(dòng)作的方式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，抑制I動(dòng)作過(guò)大而引起的積分飽和動(dòng)作。
[0076]圖6是考慮了直流電壓檢測(cè)器的干擾特性的情況的仿真結(jié)果圖，是從干擾輸入到直流電壓檢測(cè)值的偏差為止的頻率響應(yīng)。(a)是示出未考慮特性時(shí)的本發(fā)明的圖、(b)是示出考慮了特性時(shí)的本發(fā)明的圖，可知在基于本發(fā)明的(b)圖中無(wú)超過(guò)OdB的頻帶，在高頻的頻率區(qū)域中干擾特性低靈敏度化(檢測(cè)噪聲等干擾所致的影響小)，干擾特性提高。
[0077]如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使在由于再生狀態(tài)等而發(fā)生了電流變動(dòng)的情況下，也能夠抑制直流中間電壓，無(wú)需使用電流檢測(cè)器而能夠?qū)崿F(xiàn)該電壓抑制，所以相比于如以往那樣使用電流檢測(cè)器的例子，能夠減少裝置容積。另外，能夠抑制電壓，從而電力變換裝置能夠防止與基于過(guò)電壓、過(guò)電流的保護(hù)功能的動(dòng)作相伴的負(fù)載停止。另外，在根據(jù)直流中間電壓推測(cè)電流時(shí)未推測(cè)基于載波的電流，所以能夠提高電壓控制機(jī)構(gòu)的增益，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值響應(yīng)的改善。
[0078]另外，在直流中間電壓的抑制控制中，進(jìn)行考慮了直流電壓檢測(cè)器的特性的運(yùn)算，從而能夠抑制高頻的頻率區(qū)域中的干擾所致的影響，能夠提高干擾特性。
【權(quán)利要求】
1.一種電力變換裝置的電壓控制裝置，其中， 該電力變換裝置具備:正變換器，將交流變換為直流；以及逆變換器，將直流變換為交流而向負(fù)載供給電力，對(duì)將正變換器和逆變換器連接起來(lái)的直流電路連接有電容器， 根據(jù)設(shè)定電壓與直流電路的檢測(cè)電壓的偏差，通過(guò)PI運(yùn)算部生成電流指令，對(duì)電流控制部輸入電流指令而生成電壓指令，根據(jù)該電壓指令，經(jīng)由PWM控制部而控制正變換器的輸出電壓， 所述電壓控制裝置構(gòu)成為設(shè)置: LPF,使所述電流指令通過(guò)；以及 電流推測(cè)部，輸入所述檢測(cè)電壓而進(jìn)行微分，在微分之后，進(jìn)行通過(guò)LPF抑制諧波的偽微分而將電壓推測(cè)為電流， 將所述LPF的輸出與電流推測(cè)部的輸出的偏差作為干擾推測(cè)值，反極性地重疊到所述電流指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置的電壓控制裝置，其特征在于， 所述電流推測(cè)部在計(jì)算LPF的輸出與電流推測(cè)部輸出的偏差之前，對(duì)輸入電壓乘以所述直流電路的直流電壓檢測(cè)器的檢測(cè)特性而進(jìn)行偽微分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電力變換裝置的電壓控制裝置，其特征在于， 構(gòu)成為在所述電流控制部的輸入側(cè)設(shè)置控制限制部，檢測(cè)控制限制部的輸入輸出側(cè)的電流指令之差，將差信號(hào)向所述PI運(yùn)算部反饋，根據(jù)所述設(shè)定電壓與差信號(hào)的偏差而進(jìn)行積分運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置的電壓控制裝置，其特征在于， 關(guān)于所述電流推測(cè)部具有的LPF功能的時(shí)間常數(shù)T [sec]，在將所述PWM控制部的載波頻率設(shè)為 Fe [Hz]時(shí)，為 T [sec]彡 2/Fc[Hz]。
5.一種電力變換裝置的電壓控制方法，其中， 該電力變換裝置具備:正變換器，將交流變換為直流；以及逆變換器，將直流變換為交流而向負(fù)載供給電力，對(duì)將正變換器和逆變換器連接起來(lái)的直流電路連接有電容器， 根據(jù)電壓設(shè)定與直流電路的檢測(cè)電壓的偏差，通過(guò)PI運(yùn)算部生成電流指令，對(duì)電流控制部輸入電流指令而生成電壓指令，根據(jù)該電壓指令，經(jīng)由PWM控制部而控制正變換器的輸出電壓， 在該電壓控制方法中，設(shè)置: LPF，使所述電流指令通過(guò)；以及 電流推測(cè)部，輸入所述檢測(cè)電壓而進(jìn)行微分，在微分之后，進(jìn)行通過(guò)LPF抑制諧波的偽微分，將電壓推測(cè)為電流， 將該電流推測(cè)值與通過(guò)了 LPF的所述電流指令的差分作為干擾推測(cè)值，并控制為將該干擾推測(cè)值重疊到電流指令以消除干擾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力變換裝置的電壓控制方法，其特征在于， 在將所述電流指令設(shè)為Icmd(S)、將所述PWM控制部的輸出電流設(shè)為1 (S)、將在輸出電流1(S)上重疊的干擾設(shè)為D(S)時(shí)，通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算所述干擾推測(cè)值_D~ (S)，
-D' (s) = Icmd(s) X (1/Ts+l)-{1(s)+D(s)}X1/Ts+l = -D(s)X1/Ts+l 其中，S是拉普拉斯算子，T[sec]是偽微分運(yùn)算時(shí)和使電流指令通過(guò)時(shí)的各時(shí)間常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置的電壓控制方法，其特征在于， 在將檢測(cè)所述直流電路的直流中間電壓的直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)時(shí)，通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算所述干擾推測(cè)值_D~ (s)，
-D' (s) = Icmd (s) X {(1/Ts+l) H(s)} - {1 (s) +D (s)} X (1/Ts+l) XH(s) = -D (s) X (I/Ts+1) XH(s)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置的電壓控制方法，其特征在于， 在所述電流推測(cè)部中的直流電流的推測(cè)中，在將所述直流電路的直流中間電壓設(shè)為Vdc (s)、將所述電容器電容設(shè)為C[F]、將直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)時(shí)，通過(guò)下式推測(cè)運(yùn)算直流電流，
Vdc(s) X Cs/Ts+1 = {1(s)+D(s)} XCs/Ts+1 = {1 (s)+D (s)} X 1/Ts+l。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力變換裝置的電壓控制方法，其特征在于， 在所述電流推測(cè)部中的直流電流的推測(cè)中，在將直流電壓檢測(cè)特性設(shè)為H(S)、將直流電壓檢測(cè)值設(shè)為Vdc-det(S)時(shí)，通過(guò)下式進(jìn)行推測(cè)運(yùn)算， Vdc-det (s) XCs/Ts + 1 = I/Cs X {I ο (s)+D (s)} X (Cs/Ts +1) X H (s)={1 (s)+D (s)} X (1/Ts+l) XH(s)。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK104137409SQ201380010496
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月22日
【發(fā)明者】濱田鎮(zhèn)教, 高橋利道 申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍