[發(fā)明專利]功率轉(zhuǎn)換裝置及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110270579.3
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113497562A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 長野剛;丸山宏二;藤田悟
• 申請（專利權(quán)）人: 富士電機(jī)株式會社
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M3/335;H02M7/5387;H02J3/26
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 鄧曄;宋俊寅

本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置，能以Y接線方式連接到電力系統(tǒng)，能補(bǔ)償反相功率。功率轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，或?qū)⑷嘟涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電，其包括：簇，該簇是針對各個(gè)相中的每一相由至少1個(gè)轉(zhuǎn)換器單元構(gòu)成的簇，所述轉(zhuǎn)換器單元的直流側(cè)的端子并聯(lián)連接，所述轉(zhuǎn)換器單元的交流側(cè)的端子以星形接線方式連接到電力系統(tǒng)；以及相間功率控制部，該相間功率控制部根據(jù)所述電力系統(tǒng)側(cè)的反相功率將各相的所述簇的直流電設(shè)為不均等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換裝置及其控制方法，更詳細(xì)而言，涉及將所輸入的直流電轉(zhuǎn)換為三相的商用交流電并輸出的功率轉(zhuǎn)換裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

連接到高壓和特高壓的電力系統(tǒng)的設(shè)備中，電力系統(tǒng)的高電壓(例如，3.3kV或6.6kV)被施加到半導(dǎo)體開關(guān)。高耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)成本較高、損耗也較大，因此，有時(shí)使用利用了低耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)的多單元功率轉(zhuǎn)換裝置。

多單元功率轉(zhuǎn)換裝置具備多個(gè)轉(zhuǎn)換器單元，該轉(zhuǎn)換器單元由使用了低耐壓的半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)換電路(例如，單相雙電平全橋逆變器等)所構(gòu)成，通過將各個(gè)轉(zhuǎn)換器單元的輸出端子串聯(lián)連接，從而能使用低耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)等元器件。因此，與由單個(gè)轉(zhuǎn)換器單元、高耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)所構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換裝置相比，能削減制造成本(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

作為多單元功率轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用例，已知有太陽能發(fā)電裝置的PCS(PowerConditioning System：功率調(diào)節(jié)系統(tǒng))，其利用絕緣DC/DC轉(zhuǎn)換器和單相逆變器構(gòu)成轉(zhuǎn)換單元，能使變壓器大幅小型化、輕量化。PCS不僅能將從太陽能發(fā)電面板輸出的直流電轉(zhuǎn)換為商用交流電，也能與電力系統(tǒng)(高壓或特高壓)進(jìn)行并網(wǎng)。在并網(wǎng)的情況下，即使發(fā)生瞬時(shí)電壓下降，也有義務(wù)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在因單相短路、兩相短路等而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電壓瞬時(shí)下降到不平衡的情況下，在瞬時(shí)電壓下降的期間中，根據(jù)功率轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流，有時(shí)流過反相電力。例如，在電力系統(tǒng)變得不平衡的情況下，如果到系統(tǒng)的輸出電流保持三相平衡，則各相的電力變得不平衡，因此，需要反相電力。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第6496608號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第5537235號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

圖1中，示出在電力系統(tǒng)的電壓為三相不平衡的狀態(tài)下從功率轉(zhuǎn)換裝置流過三相平衡電流時(shí)的輸出功率。作為一個(gè)示例，對在電力系統(tǒng)的電壓為三相不平衡的狀態(tài)(圖1(a))下輸出三相平衡的交流電流(圖1(d))的情況進(jìn)行說明。

將電力系統(tǒng)的電壓的相旋轉(zhuǎn)為正方向的電壓分量(圖1(b))設(shè)為：

[數(shù)學(xué)式1]

將相旋轉(zhuǎn)為反方向的電壓分量(圖1(c))設(shè)為：

[數(shù)學(xué)式2]

前者是對象坐標(biāo)上的正相電壓，后者是反向電壓。這里，設(shè)為對象坐標(biāo)上沒有零相電壓。作為流過電力系統(tǒng)的三相平衡的交流電流(圖1(d)，僅正相分量)，

[數(shù)學(xué)式3]

如上述數(shù)學(xué)式3那樣。

輸出到電力系統(tǒng)的電力的平衡部分即正相功率(圖1(e))為正相電壓與正向電流之積，與此相對，不平衡部分即反向功率(圖1(f))為反相電壓與正相電流之積(以及正相電壓與反相電流之積)。該情況下，流入電力系統(tǒng)的電力成為在正向功率以外還包含反向功率的波形(圖1(g))。

為了不使該反相功率產(chǎn)生，如果將三相電流設(shè)為不平衡以使得各相的輸出功率變得平衡，則因電壓下降和電壓不平衡率而成為過電流，有可能對電力系統(tǒng)側(cè)的設(shè)備帶來影響。因此，若考慮過電流的問題，則優(yōu)選為使三相平衡電流流過。