矩陣變換器、矩陣變換器的控制裝置及矩陣變換器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及矩陣變換器、矩陣變換器的控制裝置及矩陣變換器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]矩陣變換器具有連接交流電源和負(fù)載的多個雙向開關(guān)，通過控制這些雙向開關(guān)直接切換交流電源的各相電壓，從而向負(fù)載輸出任意的電壓、頻率。
[0003]該矩陣變換器通過按照規(guī)定的順序?qū)?gòu)成雙向開關(guān)的開關(guān)元件獨(dú)立進(jìn)行接通、斷開控制，來進(jìn)行切換負(fù)載的相和交流電源的相的連接狀態(tài)的換流控制。由此，防止例如交流電源的相間短路、輸出相的開路等。
[0004]作為用于換流控制的換流法，提出有以四步電壓換流法、四步電流換流法為首的各種換流法，進(jìn)而，還提出有將多個換流法組合并根據(jù)交流電源的相電壓、負(fù)載的相電流的狀態(tài)來切換用于換流控制的換流法的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
[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2010 - 246174號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的問題
[0009]然而，由于例如換流法的組合方式、換流法的切換條件的不同，在雙向開關(guān)上產(chǎn)生的電力損耗有增大的風(fēng)險。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施方式的一個方案就是鑒于上述問題而做出的，其目的是提供能夠抑制在雙向開關(guān)上產(chǎn)生的電力損耗的增加的矩陣變換器、矩陣變換器的控制裝置以及矩陣變換器的控制方法。
[0011]用于解決問題的技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明的實(shí)施方式的一個方式所涉及的矩陣變換器具備電力轉(zhuǎn)換部、選擇部、換流控制部、判定部、以及條件變更部。所述電力轉(zhuǎn)換部具有多個雙向開關(guān)，并在交流電源的各相和負(fù)載的各相之間設(shè)有所述多個雙向開關(guān)。所述選擇部基于所述交流電源的相電壓的狀態(tài)和所述負(fù)載的相電流的狀態(tài)中的至少任一者，從多種換流模式之中選擇一個換流模式。所述換流控制部利用由所述選擇部選擇出的換流模式控制所述雙向開關(guān)來進(jìn)行切換所述交流電源和所述負(fù)載的連接狀態(tài)的換流控制。所述判定部判定由所述換流控制產(chǎn)生的所述雙向開關(guān)的電力損耗。所述條件變更部基于由所述判定部判定出的所述電力損耗，來變更成為所述選擇部的選擇對象的所述換流模式或該換流模式的選擇條件。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個方式，可以提供能夠抑制在雙向開關(guān)上產(chǎn)生的電力損耗的增加的矩陣變換器、矩陣變換器的控制裝置及矩陣變換器的控制方法。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示實(shí)施方式所涉及的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016]圖2是表示雙向開關(guān)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0017]圖3是表不向各輸出相輸出的輸入相電壓的切換的一例的圖。
[0018]圖4是表示多個雙向開關(guān)的單向開關(guān)和門信號的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0019]圖5A是表不在四步電流換流法中輸出相電流為正時的、輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0020]圖5B是表示在四步電流換流法中輸出相電流為負(fù)時的、輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0021]圖6是表示圖5A所示的四步電流換流法中的單向開關(guān)的狀態(tài)的圖。
[0022]圖7是表示四步電壓換流法中的輸出相電壓、門信號、以及與換流動作的各步驟之間的關(guān)系的圖。
[0023]圖8是表示圖7所示的四步電壓換流法中的單向開關(guān)的狀態(tài)的圖。
[0024]圖9A是表示三步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0025]圖9B是表示三步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0026]圖10A是表不三步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0027]圖10B是表不三步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0028]圖11A是表示模擬三步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0029]圖11B是表示模擬三步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0030]圖12A是表不三步電壓電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0031]圖12B是表示三步電壓電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0032]圖13A是表示二步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0033]圖13B是表示二步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0034]圖14是表示第一二步電壓換流法中的輸出相電壓、門信號、以及換流動作的各步驟之間的關(guān)系的圖。
[0035]圖15A是表示第二二步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0036]圖15B是表示第二二步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0037]圖16A是表示第三二步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0038]圖16B是表示第三二步電壓換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0039]圖17A是表示一步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0040]圖17B是表不一步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0041]圖18A是表示模擬一步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0042]圖18B是表示模擬一步電流換流法中的輸出相電壓及門信號的關(guān)系的圖。
[0043]圖19A是表示兩個單向開關(guān)接通時的輸出相電流的流動的圖。
[0044]圖19B是表示一個單向開關(guān)接通、另一個單向開關(guān)斷開時的輸出相電流的流動的圖。
[0045]圖20是表示各換流法中的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗的關(guān)系的圖。
[0046]圖21是表示控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0047]圖22是表示基于換流部的換流法的選擇例的圖。
[0048]圖23是表示換流部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0049]圖24是表示輸出相電流和規(guī)定范圍的關(guān)系的圖。
[0050]圖25是表示輸入相電壓和規(guī)定范圍的關(guān)系的圖。
[0051]圖26是表示換流部的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。
[0052]圖27是表示選擇比例相對于電力損耗的變化例的圖。
[0053]圖28是表示控制部的控制處理的流程的一例的流程圖。
[0054]附圖標(biāo)記說明
[0055]1 矩陣變換器
[0056]2 三相交流電源
[0057]3 負(fù)載
[0058]10 電力轉(zhuǎn)換部
[0059]11 LC 濾波器
[0060]12輸入電壓檢測部
[0061]13輸出電流檢測部
[0062]20控制部
[0063]30電壓指令運(yùn)算部
[0064]31 PWM占空比運(yùn)算部
[0065]32換流部
[0066]41電壓判定部
[0067]42電流判定部
[0068]43換流控制部
[0069]44選擇部
[0070]45導(dǎo)通損耗判定部
[0071]46、48 比較部
[0072]47開關(guān)損耗判定部
[0073]49換流法選擇部(條件變更部的一例)
[0074]65閾值調(diào)整部(條件變更部的一例)
[0075]71第一換流法組
[0076]72第二換流法組
[0077]73第三換流法組
[0078]74第四換流法組
【具體實(shí)施方式】
[0079]以下，參考附圖對本申請公開的矩陣變換器、矩陣變換器的控制裝置以及矩陣變換器的控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，本發(fā)明不限于以下所示的實(shí)施方式。
[0080][1.矩陣變換器的結(jié)構(gòu)]
[0081]圖1是表示實(shí)施方式涉及的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，實(shí)施方式涉及的矩陣變換器1設(shè)置于三相交流電源2(以下，僅記為交流電源2)和負(fù)載3之間。交流電源2例如是電力系統(tǒng)。另外，負(fù)載3例如是交流電動機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。以下，將交流電源2的R相、S相和T相記載為輸入相，將負(fù)載3的U相、V相和W相記載為輸出相。
[0082]矩陣變換器1具備:輸入端子Tr、Ts、Tt ;輸出端子Tu、Tv, Tw ;電力轉(zhuǎn)換部10 ;LC濾波器11 ;輸入電壓檢測部12 ;輸出電流檢測部13 ;以及控制部20。矩陣變換器1將從交流電源2經(jīng)由輸入端子Tr、Ts、Tt供給的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成任意的電壓和頻率的三相交流電壓并從輸出端子Tu、Tv、Tw向負(fù)載3輸出。
[0083]電力轉(zhuǎn)換部10具備連接交流電源2的各相和負(fù)載3的各相的多個雙向開關(guān)Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以下，有時統(tǒng)稱作雙向開關(guān) S)。
[0084]雙向開關(guān)Sru、Ssu, Stu分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的U相。雙向開關(guān)Srv、ssv、stv分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的V相。雙向開關(guān)Srw, Ssw, Stw分別連接交流電源2的R相、S相、T相和負(fù)載3的W相。
[0085]圖2是表示雙向開關(guān)S的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖2所示，例如，雙向開關(guān)S具有將單向開關(guān)S1和二極管Doi的并聯(lián)連接電路、與單向開關(guān)Soi和二極管D1的并聯(lián)連接電路串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。
[0086]此外，雙向開關(guān)S只要是具有多個單向開關(guān)而能夠控制導(dǎo)通方向的結(jié)構(gòu)即可，不限于圖2所示的結(jié)構(gòu)。例如，也可以是將單向開關(guān)S1和二極管D1的串聯(lián)連接電路、與單向開關(guān)Soi和二極管