矩陣變換器的制造方法
【專利摘要】實(shí)施方式的矩陣變換器具有：電力轉(zhuǎn)換部，具有多個(gè)雙向開關(guān)；控制部，控制電力轉(zhuǎn)換部；以及電流檢測部，檢測向電力轉(zhuǎn)換部的輸出側(cè)流動(dòng)的電流。控制部抽出由電流檢測部檢測出的電流中所包含的高頻成分，基于該高頻成分調(diào)整輸出電流指令，基于調(diào)整后的輸出電流指令控制電力轉(zhuǎn)換部。
【專利說明】矩陣變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]公開的實(shí)施方式涉及矩陣變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為電力轉(zhuǎn)換裝置，已知將交流電源的電力直接轉(zhuǎn)換為任意的頻率、電壓的交流電的矩陣變換器，由于這種矩陣變換器能夠進(jìn)行電源再生和輸入功率因素控制，因此作為新的電力轉(zhuǎn)換裝置而受到關(guān)注。
[0003]矩陣變換器具有半導(dǎo)體開關(guān)等開關(guān)元件，通過對(duì)該開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)而進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，因此發(fā)生起因于開關(guān)的高次諧波噪音。由此，在以往的矩陣變換器中，在輸入側(cè)配置濾波器(例如、參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]由于如此在輸入側(cè)配置濾波器的情況下，有時(shí)由于構(gòu)成濾波器的感應(yīng)器與電容器所引起的共振，在輸入電流上發(fā)生失真，因此在非專利文獻(xiàn)I所述的矩陣變換器中，同時(shí)進(jìn)行抑制共振的阻尼控制與輸出電流控制。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002 - 354815號(hào)公報(bào)
[0008]非專利文獻(xiàn)
[0009]非專利文獻(xiàn)1:春明順之介及伊東淳一、“在連接發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的矩陣變換器中有關(guān)輸入輸出控制的綜合的一考察”、SPC-10-90、半導(dǎo)體電力轉(zhuǎn)換研究會(huì)、社團(tuán)法人電氣學(xué)會(huì)、2010年

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]但是，在非專利文獻(xiàn)I所述的矩陣變換器中，輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答受到限制。
[0012]實(shí)施方式的一個(gè)方式鑒于上述情況而做出，其目的是提供一種如下矩陣變換器:不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由共振引起的輸入電流失真。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]實(shí)施方式的一個(gè)方式的矩陣變換器具有:電力轉(zhuǎn)換部，具有多個(gè)雙向開關(guān)；控制部，控制所述電力轉(zhuǎn)換部；以及電流檢測部，檢測向所述電力轉(zhuǎn)換部的輸出側(cè)流動(dòng)的電流。所述控制部抽出由所述電流檢測部檢測出的電流中所包含的高頻成分，基于該高頻成分調(diào)整輸出電流指令，基于調(diào)整后的該輸出電流指令控制所述電力轉(zhuǎn)換部。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方式，能夠提供如下矩陣變換器:不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由共振引起的輸入電流失真?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示第一實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2是表示電力轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖3是表示控制部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖4A是表示q軸電流控制器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖4B是表示d軸電流控制器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖5是表示第二實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖6是表示第三實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，參照附圖，對(duì)本申請(qǐng)公開的矩陣變換器的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此夕卜，以下所示的各實(shí)施方式并不限定本發(fā)明。
[0025]第一實(shí)施方式
[0026]首先，對(duì)第一實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D1進(jìn)行說明。圖1是表示第一實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，第一實(shí)施方式的矩陣變換器I設(shè)置于交流電源2與負(fù)載3之間。
[0027]矩陣變換器I將從交流電源2輸入的交流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定的電壓及頻率的交流電后向負(fù)載3輸出。此外，作為交流電源2，例如能夠適用將電力系統(tǒng)的電壓進(jìn)行變壓后供給的電源設(shè)備和交流發(fā)電機(jī)，作為負(fù)載3，例如能夠適用交流電動(dòng)機(jī)等。以下，作為一例假設(shè)負(fù)載3為交流電動(dòng)機(jī)，有時(shí)將負(fù)載3記載為交流電動(dòng)機(jī)3。另外，矩陣變換器I不僅能夠進(jìn)行從交流電源2向負(fù)載3的電力轉(zhuǎn)換,還能夠進(jìn)行從負(fù)載3向交流電源2的電力轉(zhuǎn)換。
[0028]如圖1所示，矩陣變換器I設(shè)置于交流電源2與負(fù)載3之間，并且具有多重變壓器
10、電力轉(zhuǎn)換模塊20、電流檢測部30、以及控制部50。
[0029]多重變壓器10具有一次繞組11和多個(gè)二次繞組12，交流電源2的R相、S相及T相與一次繞組11連接。另一方面，電力轉(zhuǎn)換模塊20(相當(dāng)于電力轉(zhuǎn)換部的一例)的電力轉(zhuǎn)換單元21a?21i (相當(dāng)于單位單相電力轉(zhuǎn)換部的一例)分別與多個(gè)二次繞組12連接。如此，多重變壓器10將輸入到一次繞組11的三相交流電，針對(duì)負(fù)載3側(cè)的每個(gè)相分別分配到多個(gè)二次繞組12上。從二次繞組12輸出對(duì)輸入到一次繞組11的R相、S相以及T相的各相的電壓及相位進(jìn)行了調(diào)整的r相、s相、t相的各相。多重變壓器10被構(gòu)成為，對(duì)各電力轉(zhuǎn)換單元21a?21i (以下、有時(shí)統(tǒng)稱為電力轉(zhuǎn)換單元21進(jìn)行絕緣，并且將向各電力轉(zhuǎn)換單元21輸入的電壓的相位例如各移相20度，由此，能夠降低多重變壓器10的一次側(cè)的高次諧波。
[0030]電力轉(zhuǎn)換模塊20以Y形接線方式連接相位差為120度的U相、V相以及W相。具體而言，電力轉(zhuǎn)換模塊20具有多個(gè)電力轉(zhuǎn)換單元21 (相當(dāng)于單位單相電力變換部的一例)，U相、V相以及W相通過分別將三個(gè)電力轉(zhuǎn)換單元21串聯(lián)連接多層而形成。此外，在此，U相、V相以及W相的各相由三個(gè)電力轉(zhuǎn)換單元21構(gòu)成，但是也可以由兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換單元21構(gòu)成，另外，還可以由四個(gè)以上的電力轉(zhuǎn)換單元21構(gòu)成。
[0031]電流檢測部30用于檢測輸出電流。具體而言，電流檢測部3檢測在電力轉(zhuǎn)換模塊20與負(fù)載3的U相之間流動(dòng)的電流的瞬時(shí)值Iu (以下，記載為U相電流值Iu)、以及在電力轉(zhuǎn)換模塊20與W相之間流動(dòng)的電流的瞬時(shí)值Iw (以下，記載為W相電流值Iw)。此外，作為電流檢測部30，例如，能夠使用利用磁電轉(zhuǎn)換元件即霍爾元件來檢測電流的電流傳感器。
[0032]控制部50生成包含輸出電壓指令Vu*、Vv*、Vw*的控制信號(hào)并向各電力轉(zhuǎn)換單元21輸出。具體而言，控制部50對(duì)構(gòu)成U相的各電力轉(zhuǎn)換單元21輸出包含輸出電壓指令Vu*的控制信號(hào)，對(duì)構(gòu)成V相的各電力轉(zhuǎn)換單元21輸出包含輸出電壓指令Vv*的控制信號(hào)，對(duì)構(gòu)成W相的各電力轉(zhuǎn)換單元21輸出包含輸出電壓指令Vw*的控制信號(hào)。由此，在各電力轉(zhuǎn)換單元21中，進(jìn)行基于控制信號(hào)的電力轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
[0033]下面，對(duì)電力轉(zhuǎn)換單元21的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D2進(jìn)行說明。圖2是表示電力轉(zhuǎn)換單元21的結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]如圖2所示，電力轉(zhuǎn)換單元21具有單元控制器22、開關(guān)部23和電容器模塊25。單元控制器22基于從控制部50輸出的控制信號(hào)利用公知的矩陣變換器的PWM控制方法控制開關(guān)部23。例如為如下PWM控制方法，根據(jù)輸入電壓的相位，判定r相、s相、t相的各相的電壓的大小關(guān)系，基于該大小關(guān)系、各相的電壓檢測值及電壓指令，決定后述的各雙向開關(guān)24a?24f的接通時(shí)間。另外，省略了輸入電壓的檢測部等。
[0035]開關(guān)部23還被稱為單相矩陣變換器，通過單元控制器22的控制，在多重變壓器10的二次繞組12與端子Ta、Tb之間進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換動(dòng)作。開關(guān)部23具有雙向開關(guān)24a?24f(以下，有時(shí)統(tǒng)稱為雙向開關(guān)24)。在雙向開關(guān)24a?24c的一端連接開關(guān)部23的端子Ta，在雙向開關(guān)24d?24f的一端連接開關(guān)部23的端子Tb。
[0036]另外，雙向開關(guān)24a的另一端與雙向開關(guān)24d的另一端連接，并且與二次繞組12的r相連接。相同地，雙向開關(guān)24b的另一端與雙向開關(guān)24e的另一端連接，并且與二次繞組12的s相連接。另外，雙向開關(guān)24c的另一端與雙向開關(guān)24f的另一端連接，并且與二次繞組12的t相連接。
[0037]雙向開關(guān)24a?24f例如能夠由向反方向并聯(lián)連接單一方向的開關(guān)元件而成的兩個(gè)元件構(gòu)成。作為開關(guān)元件，例如使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)等半導(dǎo)體開關(guān)。而且，通過向該半導(dǎo)體開關(guān)的門極輸入信號(hào)來控制各半導(dǎo)體開關(guān)的通斷，從而控制通電方向。即，通過利用單元控制器22調(diào)整雙向開關(guān)24的通斷的定時(shí)，使所需的輸入輸出電流流過。
[0038]電容器模塊25具有電容器C5a?C5c。電容器C5a?C5c各自的一端與二次繞組12的各相(r相、s相、t相)連接，另一端共通連接。在該電容器模塊25與多重變壓器10之間構(gòu)成濾波器。具體而言，由多重變壓器10的漏電感與電容器C5a?C5c構(gòu)成輸入濾波器。
[0039]下面，對(duì)控制部50的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。圖3是表示控制部50的結(jié)構(gòu)的圖。
[0040]如圖3所示，控制部50具有三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52、q軸電流指令輸出器53、d軸電流指令輸出器54、q軸電流控制器55、d軸電流控制器56、以及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58。
[0041 ] 三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52基于U相電流值Iu及W相電流值Iw，將向負(fù)載3側(cè)流動(dòng)的三相的輸出電流轉(zhuǎn)換為d_q坐標(biāo)系的dq成分。具體而言，三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52從U相電流值Iu及W相電流值Iw求出V相電流值Iv，將這些電流值Iu、Iv、Iw利用公知的三相二相轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換為二相之后，根據(jù)輸出相位Qout向旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)上的正交的兩軸的dq成分轉(zhuǎn)換。由此,生成q軸方向的電流值即q軸輸出電流值I qout與d軸方向的電流值即d軸輸出電流值I dout。此外，輸出相位Θ out使用基于對(duì)向交流電動(dòng)機(jī)3輸出的未圖示的輸出頻率指令進(jìn)行積分而計(jì)算出的值，或者使用基于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)子位置用未圖示的檢測器進(jìn)行檢測的值或推定的值而計(jì)算出的值。由于得到這些輸出相位90Ut的方法也能夠使用公知的方法，因此在此省略詳細(xì)的說明。
[0042]q軸電流指令輸出器53生成q軸輸出電流指令I(lǐng) qout*并向q軸電流控制器55輸出。q軸輸出電流指令I(lǐng) qout*例如能夠作為與交流電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)矩指令成比例的目標(biāo)電流值。另外，d軸電流指令輸出器54生成d軸輸出電流指令I(lǐng) qout*并向d軸電流控制器56輸出。d軸輸出電流指令I(lǐng) qout*能夠根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)3的種類而作為與勵(lì)磁指令成比例的目標(biāo)電流值，或者作為零電流指令。
[0043]q軸電流控制器55基于從q軸電流指令輸出器53輸出的q軸輸出電流指令I(lǐng)qout*、和從三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52輸出的q軸輸出電流指令I(lǐng) qout,生成q軸輸出電壓指令V qout*。另外，d軸電流控制器56基于從d軸電流指令輸出器54輸出的d軸輸出電流指令I(lǐng) qout*、和從三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52輸出的d軸輸出電流值I dout，生成d軸輸出電壓指令V qout*。
[0044]如此求出的d軸輸出電壓指令V qout*及q軸輸出電壓指令V qout*,被輸入到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58基于從q軸電壓指令補(bǔ)償器57輸出的d軸輸出電壓指令V qo ut*、和從d軸電流控制器56輸出的d軸輸出電壓指令V qout*,求出輸出電壓指令Va*。具體而言，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58例如根據(jù)以下的公式(I)、(2)求出輸出電壓指令Va*和輸出相位指令0a*。此外，下述公式(I)、(2)只不過是一例，能夠適當(dāng)變更。
[0045]輸出電壓指令Va*= (Vdout*2+Vqout*2)1/2 …(I)
[0046]輸出相位指令Θ a* = tarf1 (V qout*/V dout*)...(2)
[0047]旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58，在輸出相位指令Θ a*上加上輸出相位Θ out，計(jì)算輸出相位指令9 b。而且，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58基于輸出電壓指令Va*和輸出相位指令Θ b,求出三相交流電壓指令、即、相對(duì)于負(fù)載3的各相的輸出電壓指令Vu*、Vv*、Vw*。具體而言，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58例如根據(jù)以下的公式(3)~(5)，求出U相輸出電壓指令Vu*,V相輸出電壓指令Vv*、以及W相輸出電壓指令Vw*。該相對(duì)于負(fù)載3的各相的輸出電壓指令Vu*、Vv*、Vw*,從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)/三相轉(zhuǎn)換器58向電力轉(zhuǎn)換模塊20輸出。
[0048]Vu* = Vv*X sin ( Θ b)...(3)
[0049]Vv* = Va* X sin ( Θ b — (2 π /3))...(4)
[0050]Vw* = Va*X sin ( θ b+(2 π/3))...(5)
[0051]下面，對(duì)q軸電流控制器55及d軸電流控制器56的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D4A及圖4B進(jìn)行說明。圖4A是表示第一實(shí)施方式的q軸電流控制器55的結(jié)構(gòu)的圖。圖4B是表示第一實(shí)施方式的d軸電流控制器56的結(jié)構(gòu)的圖。
[0052]如圖4A所示，q軸電流控制器55具有阻尼控制器61、加法器64、減法器65、以及PI控制器66。該q軸電流控制器55基于q軸輸出電流指令I(lǐng) qout*和q軸輸出電流值Iqout,生成進(jìn)行了阻尼控制的q軸輸出電壓指令V qout*。
[0053]阻尼控制利用阻尼控制器61進(jìn)行。阻尼控制器61具有高通濾波器62和比例運(yùn)算器63。高通濾波器62通過對(duì)從三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52輸入的q軸輸出電流值I qout的低頻成分進(jìn)行過濾，抽出起因于共振的q軸電流的高頻成分。
[0054]從三相/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器52輸出的q軸輸出電流值I qout，基于輸出相位Θ out進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而生成。由此，在q軸輸出電流值I qout中，輸出電流的基波成分表現(xiàn)為直流成分，起因于共振的高頻成分表現(xiàn)為重疊于直流成分上的脈動(dòng)成分。高通濾波器62通過從q軸輸出電流值I qout分離該脈動(dòng)成分,抽出q軸電流的高頻成分。
[0055]比例運(yùn)算器63在利用高通濾波器62抽出的q軸電流的高頻成分上乘以阻尼增益Kd(相當(dāng)于預(yù)定系數(shù)的一例)，并將該乘法結(jié)果作為阻尼控制量I qdump向加法器64輸出。一般而言，在恒定電力負(fù)載時(shí)在輸入側(cè)的濾波器等上發(fā)生共振現(xiàn)象的情況下，在輸入側(cè)的電壓變動(dòng)部分與電流變動(dòng)部分之間出現(xiàn)等效負(fù)電阻。將等效負(fù)電阻設(shè)為Rm的情況下，阻尼增益Kd例如比1/Rm還大。由此，能夠?qū)⒆枘峥刂屏縄 qdump設(shè)置成控制性地抵消等效負(fù)電阻的大小，抑制共振。通過對(duì)輸入側(cè)的電流進(jìn)行阻尼控制，能夠抵消輸入側(cè)的等效負(fù)電阻。但是，由于矩陣變換器I是使輸入輸出的瞬時(shí)電力一致，并將輸入電力直接轉(zhuǎn)換為輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，因此能夠配置如上所述對(duì)輸出側(cè)的電流進(jìn)行阻尼控制的阻尼控制器61。
[0056]加法器64對(duì)從q軸電流指令輸出器53輸出的q軸輸出電流指令I(lǐng) qout*加上從比例運(yùn)算器63輸出的阻尼控制量I qdump,生成q軸輸出電流指令I(lǐng) qout**。減算器65計(jì)算從加法器64輸出的q軸輸出電流指令I(lǐng) qout**與q軸輸出電流值I qout的偏差，向PI控制器66輸出該計(jì)算結(jié)果。PI控制器66對(duì)q軸輸出電流指令I(lǐng) qout**與q軸輸出電流值I qout的偏差進(jìn)行PI控制(比例積分控制)，生成q軸輸出電壓指令V qout*并將其輸出。
[0057]如此，q軸電流控制器55基于包含在q軸電流中的高頻成分計(jì)算阻尼控制量Iqdump,基于該阻尼控制量I qdump,調(diào)整q軸輸出電流指令I(lǐng) qout*。而且，q軸電流控制器55通過對(duì)調(diào)整后的q軸輸出電流指令I(lǐng) qout**進(jìn)行PI控制，生成q軸輸出電壓指令Vqout*并將其輸出。由于不會(huì)相對(duì)于PI控制串聯(lián)地連接低通濾波器，因此不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由于來自交流電源2的輸入電流的共振產(chǎn)生的失真。
[0058]d軸電流控制器56具有與q軸電流控制器55相同的結(jié)構(gòu)。具體而言，如圖4B所示，d軸電流控制器56具有阻尼控制器71、加法器74、減法器75、以及PI控制器76。并且，阻尼控制器71具有高通濾波器72及比例運(yùn)算器73。在該d軸電流控制器56中，阻尼控制器71的高通濾波器72及比例運(yùn)算器73基于d軸輸出電流值I dout生成阻尼控制量I ddump，利用加法器74在d軸輸出電流指令I(lǐng) dout*上加上阻尼控制量I ddump。PI控制器76通過對(duì)調(diào)整后的d軸輸出電流指令I(lǐng) dout**進(jìn)行PI控制，生成d軸輸出電壓指令Vdout*并將其輸出。
[0059]如上所述，在第一實(shí)施方式的矩陣變換器I中，基于包含在輸出電流中的高頻成分計(jì)算阻尼控制量，基于該阻尼控制量，調(diào)整輸出電流指令。由此，不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性下降，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電流控制與阻尼控制。
[0060]另外，矩陣變換器I是所謂串聯(lián)多重矩陣變換器，作為輸入濾波器，利用多重變壓器10的漏電感。由此，在多重變壓器10的漏電感上不能并聯(lián)連接阻尼電阻，但是如上所述，通過進(jìn)行阻尼控制，能夠抑制由于來自交流電源2的輸入電流的共振而發(fā)生的失真。
[0061]另外，矩陣變換器I由于在輸出側(cè)進(jìn)行阻尼控制，因此輸入輸出控制的增益調(diào)整不復(fù)雜，并且，能夠進(jìn)行不依賴電力轉(zhuǎn)換單元21的數(shù)量的阻尼控制。
[0062]第二實(shí)施方式
[0063]下面，對(duì)第二實(shí)施方式的矩陣變換器進(jìn)行說明。圖5是表示第二實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。此外，在與上述的第一實(shí)施方式的構(gòu)成要素相對(duì)應(yīng)的構(gòu)成要素上標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，并適當(dāng)省略與第一實(shí)施方式重復(fù)的說明。
[0064]如圖5所示，第二實(shí)施方式的矩陣變換器IA具有輸入濾波器80、開關(guān)部81、電流檢測部82、控制部84、以及PWM信號(hào)生成部85，在交流電源2與負(fù)載3之間進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換。
[0065]輸入濾波器80抑制起因于開關(guān)部81的開關(guān)的高次諧波噪音。該輸入濾波器80具有:分別設(shè)置于交流電源2的各相(R相、S相、T相)與開關(guān)部81之間的電感器L6a~L6c ;以及一端與交流電源2的各相連接，另一端共通連接的電容器C6a~C6c。
[0066]開關(guān)部81為具有分別連接交流電源2與負(fù)載3的多個(gè)雙向開關(guān)26a~26i的電力轉(zhuǎn)換部。具體而言，雙向開關(guān)26a、26d、26g分別連接交流電源2的R相與負(fù)載3的各相(U相、V相、W相)。雙向開關(guān)26b、26e、26h分別連接交流電源2的S相與負(fù)載3的各相。雙向開關(guān)26c、26f、26i分別連接交流電源2的T相與負(fù)載3的各相。此外，雙向開關(guān)26a~26?為與雙向開關(guān)24相同的結(jié)構(gòu)。
[0067]電流檢測 部82具有與電流檢測部30相同的結(jié)構(gòu)，檢測U相電流值Iu及W相電流值Iw。
[0068]控制部84基于U相電流值Iu及W相電流值Iw，求出相對(duì)于負(fù)載3的各相的輸出電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，向PWM信號(hào)生成部85輸出。PWM信號(hào)生成部85基于輸出電壓指令Vu*、Vv*、Vw*生成用于控制雙向開關(guān)26a~26i的PWM信號(hào)，利用該P(yáng)WM信號(hào)進(jìn)行輸入輸出控制。此外，該P(yáng)WM控制方法是公知的，例如使用上述的PWM控制方法。
[0069]控制部84具有與控制部50相同的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D3)，同時(shí)進(jìn)行輸出電流控制與阻尼控制而抑制輸入電流失真。即，控制部84基于包含在輸出電流中的高頻成分計(jì)算阻尼控制量，基于該阻尼控制量，調(diào)整輸出電流指令。之后，控制部84通過對(duì)調(diào)整后的輸出電流指令進(jìn)行PI控制，生成輸出電壓指令并將其輸出。
[0070]從而，在矩陣變換器IA中，由于不會(huì)相對(duì)于PI控制串聯(lián)地連接低通濾波器，因此不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由共振產(chǎn)生的輸入電流失真。
[0071]如上所述，第二實(shí)施方式的矩陣變換器1A，具有相對(duì)于交流電源2側(cè)的各相分別連接負(fù)載3的U相、V相以及W相的雙向開關(guān)26a~26i。即使在該結(jié)構(gòu)的矩陣變換器IA中，與第一實(shí)施方式的矩陣變換器I相同地，能夠抑制由于來自交流電源2的輸入電流的共振產(chǎn)生的失真。
[0072]第三實(shí)施方式
[0073]下面，對(duì)第三實(shí)施方式的矩陣變換器進(jìn)行說明。圖6是表示第三實(shí)施方式的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)的圖。此外，在與上述的第一及第二實(shí)施方式的構(gòu)成要素相對(duì)應(yīng)的構(gòu)成要素上標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，并適當(dāng)省略與第一及第二實(shí)施方式重復(fù)的說明。
[0074]如圖6所示，第三實(shí)施方式的矩陣變換器IB為并聯(lián)多重矩陣變換器。該矩陣變換器IB具備具有多個(gè)開關(guān)部81A、81B(相當(dāng)于單位電力轉(zhuǎn)換部的一例)的電力轉(zhuǎn)換部90。在電力轉(zhuǎn)換部90的輸入側(cè),相對(duì)于各開關(guān)部81A、81B個(gè)別設(shè)有輸入濾波器80A、80B。輸入濾波器80A、80B為與第二實(shí)施方式的輸入濾波器80相同的結(jié)構(gòu)。在并聯(lián)多重方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中，為了抑制因并聯(lián)連接的電力轉(zhuǎn)換器的輸出電壓之間的差而引起的循環(huán)電流，在各電力轉(zhuǎn)換器的輸出端設(shè)置電抗器，但在本實(shí)施方式中該電抗器以輸入濾波器80A、80B的電抗器(電感器L6a?L6c)代替。各開關(guān)部81A、81B為與第二實(shí)施方式的開關(guān)部81相同的結(jié)構(gòu)，利用從PWM信號(hào)生成部85輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行控制。
[0075]從PWM信號(hào)生成部85向各開關(guān)部81A、81B供給的PWM信號(hào)可以成為同一的信號(hào)，但不限于此。例如，分別檢測流過開關(guān)部81A與負(fù)載3的電流、和流過開關(guān)部81B與負(fù)載3的電流，考慮這些電流的差分，相對(duì)于開關(guān)部81A、81B能夠個(gè)別生成PWM信號(hào)。由此，能夠取得流動(dòng)于開關(guān)部81A與負(fù)載3之間的電流和流動(dòng)于開關(guān)部81B與負(fù)載3之間的電流的平衡。在該情況下，作為圖6中的U相電流值Iu、W相電流值Iw，設(shè)為將流動(dòng)于開關(guān)部81A與負(fù)載3之間的電流和流動(dòng)于開關(guān)部81B與負(fù)載3之間的電流，針對(duì)每個(gè)U相、W相進(jìn)行相加的值就可以。
[0076]在第三實(shí)施方式的矩陣變換器IB中，由于與上述的第一及第二實(shí)施方式的矩陣變換器1、1A相同地，不會(huì)相對(duì)于PI控制串聯(lián)地連接低通濾波器，因此不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由于來自交流電源2的輸入電流的共振而產(chǎn)生的失真。
[0077]在第三實(shí)施方式中，如上所述相對(duì)于開關(guān)部81A、81B分別個(gè)別設(shè)置輸入濾波器80A、80B,但本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。也可以相對(duì)于開關(guān)部81A、81B設(shè)置共用的一個(gè)輸入濾波器，在開關(guān)部81A、81B的輸出側(cè)個(gè)別設(shè)置電抗器，從而取得輸出電流的平衡。
[0078]進(jìn)一步的效果和變形例容易由本領(lǐng)域技術(shù)人員導(dǎo)出。由此，本發(fā)明的更廣泛的方式不限于如上表示且說明的特定的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及代表性的實(shí)施方式。從而，不脫離由權(quán)利要求書及其等同物所定義的總的發(fā)明概念的精神或范圍，能夠進(jìn)行各種變更。
[0079]例如，d軸輸出電壓指令V dout*和q軸輸出電壓指令V dout*的生成方法不限于上述實(shí)施方式的生成方法。例如，也可以通過在d軸電流控制器56的輸出上加上基于q軸輸出電流指令I(lǐng) dout**或q軸輸出電流I dout、與輸出頻率指令而計(jì)算的干涉(感應(yīng))電壓，從而求出d軸輸出電壓指令V dout*。另外，也可以通過在q軸電流控制器55的輸出上加上基于d軸輸出電流指令值I dout**或d軸輸出電流I dout、與輸出頻率指令而計(jì)算的干涉(感應(yīng))電壓，求出q軸輸出電壓指令V qout*。
[0080]另外，在上述實(shí)施方式中，作為具有多個(gè)開關(guān)部的矩陣變換器，表示了串聯(lián)多重矩陣變換器和并聯(lián)多重矩陣變換器的例子，但不限于此。例如，即使是串聯(lián)并聯(lián)多重矩陣變換器，也通過同樣地構(gòu)成控制部，不會(huì)使輸出電流相對(duì)于基波的電流應(yīng)答性降低，而能夠抑制由共振引起的輸入電流失真。
[0081]附圖標(biāo)記說明
[0082]UlAUB 一矩陣變換器，10 —多重變壓器，20 —電力轉(zhuǎn)換模塊，21a?21i —電力轉(zhuǎn)換單元，23、81、81A、81B —開關(guān)部，25 —電容器模塊，30、82 —電流檢測部，50、84 —控制部，62、72 —高通濾波器，63、73 —比例運(yùn)算器，64、74—加法器，80、80A、80B—輸入濾波器，85 - PWM信號(hào)生成部。
【權(quán)利要求】
1.一種矩陣變換器，其特征在于，具有: 電力轉(zhuǎn)換部，具有多個(gè)雙向開關(guān)； 控制部，控制所述電力轉(zhuǎn)換部；以及 電流檢測部，檢測向所述電力轉(zhuǎn)換部的輸出側(cè)流動(dòng)的電流， 所述控制部抽出由所述電流檢測部檢測出的電流中所包含的高頻成分，基于該高頻成分調(diào)整輸出電流指令，基于調(diào)整后的該輸出電流指令控制所述電力轉(zhuǎn)換部。
2.如權(quán)利要求1所述的矩陣變換器，其特征在于， 所述控制部具有: 高通濾波器，抽出由所述電流檢測部檢測出的電流中所包含的高頻成分； 運(yùn)算器，在所述高通濾波器的輸出上乘以預(yù)定的系數(shù)；以及 加法器，將所述運(yùn)算器的輸出與所述輸出電流指令進(jìn)行相加，來調(diào)整所述輸出電流指令。
3.如權(quán)利要求1或2所述的矩陣變換器，其特征在于， 所述電力轉(zhuǎn)換部具有將構(gòu)成輸出的各相的輸出進(jìn)行串聯(lián)連接的多個(gè)單位單相電力轉(zhuǎn)換部。
4.如權(quán)利要求1或2所述的矩陣變換器，其特征在于， 所述電力轉(zhuǎn)換部具有相互并聯(lián)連接的多個(gè)單位電力轉(zhuǎn)換部。
【文檔編號(hào)】H02M5/297GK103999340SQ201280057232
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】田中貴志, 山本榮治, 伊東淳一, 高橋廣樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī), 國立大學(xué)法人長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)