专利名称：电力变换装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及电力变换装置，尤其涉及由3个集群(cluster)构成的三相电力变换装置，其中集群由I个或多个单 位单元的串联体组成。
背景技术：
级联多级变换器(以下称为CMC)采取以下电路方式使用能够进行绝缘栅极双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,以下称为IGBT)等的导通/截止控制的开关元件，从而可以输出所述开关元件的耐压以上的电压。根据非专利文献1，CMC是将集群和电抗器的3个串联体进行星型接线而构成的，其中集群是多个单位单元的串联体。根据非专利文献1，各单位单元是单相全桥电路，其具备多个开关元件和直流电容器。单位单元通过对开关元件的导通/截止进行控制，从而输出直流电容器的两端电压(以下称为直流电压)、直流电压的相反极性的电压、或零电压。由于各集群是I个或多个单位单元的串联体，故各集群的输出电压(以下称为集群电压)就成为该集群所包含的I个或多个单位单元的输出电压之和。在各集群包括多个单位单元的情况下，通过使该集群内的各单位单元的切换定时适当地发生偏移，从而可以将集群电压设为多级波形。因此，通过增加各集群所包含的单位单元的个数，从而可以降低集群电压的高次谐波成分。非专利文献I将CMC与电力系统进行互联，示出基于CMC的自激式无功功率补偿装置(以下称为CMC-STATC0M)的实验结果。再有，非专利文献I还公开了 即便在电力系统中产生了瞬时电压下降(以下称为瞬低)的情况下也能够持续运行CMC-STATC0M。在先技术文献非专利文献非专利文献I :吉井/井上/赤木「无变压器 级联PWM STATC0M的直流电压控制方法的研究」，电学学会半导体电力变换/工业电力电机应用研究会资料，SPC-07-115/IEA_07_38，pp.32_36。
发明内容
发明所要解决的技术问题非专利文献I公开了使CMC所包含的多个单位单元的直流电压平衡的直流电压平衡控制(以下称为平衡控制)。所述平衡控制分为集群平衡控制和级间平衡控制。集群平衡控制指的是使各集群所包含的单位单元的直流电压的平均值(以下称为集群平均直流电压)和所有的单位单元的直流电压的平均值(以下称为全部平均直流电压)一致的控制。集群平衡控制通过将根据全部平均直流电压与集群平均直流电压之差运算出的零相电压指令值叠加到各集群的集群电压指令值中，从而对流入各集群的有功功率进行调节。由此，按照使全部平均直流电压与集群平均直流电压之差成为零的方式进行反馈控制。级间平衡控制使I个集群内的多个单位单元的直流电压平衡。根据非专利文献1，即便在电力系统中产生了瞬低的情况下也能够使CMC-STATC0M持续运行。但是，即便进行了上述平衡控制，在瞬低时集群平均直流电压也会产生不平衡。即，直流电压自额定值开始上升、或下降。因此，在非专利文献I的CMC中，需要在瞬低时的直流电压上升过程中将直流电容器的耐压设计得较高，导致直流电容器的大型化。用于解决问题的技术方案首先，对在非专利文献I记载的CMC-STATC0M中瞬低时集群平均直流电压产生不平衡的原因进行说明。然后，对防止集群平均直流电压不平衡的产生的解决对策进行说明。
瞬低时的电力系统的电压(以下称为系统电压)含有反相成分。在瞬低过程中，各集群输出与系统电压所包含的反相成分基本相等的反相电压，以防止反相电流流动。由于各集群输出的反相电压和各集群中流动的正相无功电流会形成不平衡电力，故各集群的流入有功功率产生不平衡，结果导致集群平均直流电压产生不平衡。非专利文献I的集群平衡控制虽然在检测出集群平均直流电压的不平衡之后，对使集群平均直流电压平衡的零相电压指令值进行运算，但由于各单位单元的直流电压检测是借助于低通滤波器(LPF)的，故平衡控制的响应速度由所述LPF大致决定。因此，无法追踪瞬低等的几十ms 几百ms的现象。因而，不能防止直流电压的上升或下降。另外，在单位单元为单相变换器的CMC中，由于直流电压以电力系统的2倍频率产生变动，故所述LPF必须除去该变动后对直流电压进行检测/控制。为了解决上述课题，本发明提供以下的解决对策。本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是I个或多个单位单元的串联体，该电力变换装置的特征在于，控制为所述集群与电抗器的3个串联体被星型接线的点的电位以与所述电力系统的反相电压的振幅相同的振幅变动。本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是I个或多个单位单元的串联体，其特征在于，在所述电力系统中产生了瞬时电压下降的情况下，使被星型接线的点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。再有，本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是I个或多个单位单元的串联体，其特征在于，在将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、cp2，并将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为II、8 I的情况下，大体上将具有下式表示的有效值VO和相位角CpO的零相电压与各集群的输出电压指令值相加。〔数学式I〕VO = V2〔数学式2〕
权利要求
1.一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器和电力系统互联，其中该集群是I个或多个单位单元的串联体，该电力变换装置的特征在于， 控制为所述集群与电抗器的3个串联体被星型接线的点的电位以与所述电力系统的反相电压的振幅相同的振幅变动。
2.根据权利要求I所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统产生了瞬时电压下降的情况下，使被星型接线的点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。
3.根据权利要求I或2所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力变换装置输出反相电流的状态下所述电力系统中产生了瞬时电压下降时，使被星型接线的点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。
4.根据权利要求I或2所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、cp2，并将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为II、6 I的情况下，大体上将具有数学式I所表示的有效值VO和数学式2所表示的相位角q>0的零相电压相加在各集群的输出电压指令值上，其中， 所述数学式I为VO = V2, 所述数学式2为
5.根据权利要求1、2或4所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统的电压所含有的反相成分的有效值V2与相位角q>2的检测、以及所述电抗器的正相电流的相位角S I的检测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。
6.根据权利要求1、2或4所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的正相成分的有效值和相位角分别设为vucpl、将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2 q)2将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为II、6 I、将所述电抗器中流动的电流的反相成分的有效值和相位角分别设为12、S 2的情况下，大体上将具有数学式3所表示的有效值VO和数学式4所表示的相位角(P0的零相电压相加在各集群的输出电压指令值上，其中， 所述数学式3为
7.根据权利要求1、2或6所述的电力变换装置，其特征在于，在将所述电力系统电压的 正相成分的有效值和相位角分别设为Vi cpl将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、cp2、将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为II、6 I、将所述电抗器中流动的电流的反相成分的有效值和相位角分别设为12、6 2的检测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。
8.一种电力变换装置，其将对集群与电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器和电力系统互联，其中该集群是I个或多个单位单元的串联体，该电力变换装置的特征在于， 控制为所述集群与电抗器的串联体中流动的电流的反相成分以与所述电力系统的反相电压的振幅相同的振幅变动。
9.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统产生了瞬时电压下降的情况下，使所述集群与电抗器的串联体中流动的电流的反相成分的振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。
10.根据权利要求8或9所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的正相成分的有效值和相位角分别设为vucpl、将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、(p2、将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为II、6 I的情况下，大体上控制为使具有数学式5所表示的有效值IO和数学式6所表示的相位角S 2的反相电流在所述集群和电抗器的串联体中流动，其中， 所述数学式5为12 = (V2/V1) XII， 所述数学式6为
11.根据权利要求8 10中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 对各集群所包含的I个或多个单位单元的直流电容器电压的两端电压在每个集群中的平均值进行运算，控制为使反相电流在各集群中流动，所述反相电流用于使电力流入该每个集群的平均值最低的集群中。
12.根据权利要求8 10中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统的电压所含有的正相成分的有效值Vl和相位角cpl的检测、反相成分的有效值V2和相位角tp2的检测以及所述电抗器的正相电流的相位角S I的检测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。
13.根据权利要求I 12中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 所述单位单元为单相全桥。
14.根据权利要求I 12中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，取代所述电抗器而连接了变压器。
15.根据权利要求I 12中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，以与所述电抗器串联的方式连接了变压器。
全文摘要
本发明涉及由三个集群构成的三相电力变换装置，其中每个集群由一个或多个单位单元的串联体组成，解决了现有的三相电力变换装置中需要将所述单位单元的直流电容器电压的耐压设计得较高而导致直流电容器的大型化的问题。在将集群与电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联的电力变换装置中，在所述电力系统产生了瞬时电压下降的情况下，使所述集群输出的零相电压自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定，其中该集群是一个或多个单位单元的串联体。
文档编号H02M7/483GK102835016SQ20118001885
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月12日
发明者井上重德, 加藤修治 申请人:株式会社日立制作所