[發明專利]功率轉換系統

無效

• 申請號: 97120617.1
• 申請日: 1997-10-17
• 公開（公告）號: CN1075279C
• 公開（公告）日: 2001-11-21
• 發明（設計）人: 鈴木宏和;鈴木健一;川上紀子;色川彰一
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02M7/66
• 分類號: H02M7/66
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 楊國旭

本發明涉及一種功率轉換系統，且更具體地說是涉及一種由多路復用配置的電壓源型自換向轉換器構成的功率轉換系統和當這些電壓源型自換向轉換器被用于諸如直流傳輸系統、燃料電池、電池能量存儲系統、以及無功功率補償系統的系統時這些電壓源型自換向轉換器的控制系統。

以下結合圖14和15，描述由傳統的多路復用配置的電壓源型自換向轉換器構成的功率轉換系統以及這些電壓源型自換向轉換器的控制系統。在圖14中，1是一個交流系統，2是用于測量交流系統1的交流系統電壓的電壓互感器，3是一個電流互感器，且4A、4B是用于連接電壓源型自換向轉換器5A、5B和交流系統1的換流變壓器。6是由直流電容器、電池等組成的一個直流電源；7是一個直流電壓檢測器；且8是一個有功/無功功率檢測器，用于通過輸入電壓互感器2和電流互感器3的檢測值，來檢測從轉換器5A、5B輸出的有功和無功功率；9是一個直流電壓控制器，用于輸入一個直流電壓基準值51與由直流電壓檢測器7檢測到的一個直流電壓檢測值52之間的差，并控制該DC電壓以使該差為零。10是一個無功功率控制器，用于輸入一個無功功率基準值53與由有功/無功功率檢測器8檢測到的一個無功功率檢測值54之差，并控制該無功功率以使該差為零。11是一個交流電流控制器，用于通過輸入直流電壓控制器9的輸出、無功功率控制器10的輸出、由電流互感器3檢測到的交流電流檢測值55以及電壓互感器2檢測到的交流電壓檢測值56，而把交流電流控制到一個基準值。12是一個脈寬調制電路，用于根據交流電流控制器11的輸出來確定構成各個自換向轉換器5A、5B的自關斷器件的脈沖形式。

在圖15中，13A-13L是自關斷器件，諸如柵極關斷可控硅(以下稱為GTO)，且14A-14L是二極管。另外，1A、1B和1C分別表示交流系統1的A相、B相和C相。與交流系統1相連的電壓源型自換向轉換器5A、5B的有功/無功功率的控制原理，公布在標題為《半導體功率轉換電路》(“Semiconductor?Power?ConversionCircuit”)(由日本電氣工程師研究院(The?Institute?of?ElectricalEngineers?of?Japan)出版，P.215-220)的出版物等之中，且在此省略了對其的詳細描述。另外，實現恒定電流控制電路的方法和原理被公布在日本專利公開(Kokai)No.Hei?1-77110中，因而在此省略了對其的詳細描述。

在圖15中，換流變壓器4A、4B的交流系統側繞組是串聯的，其DC側繞組分別與各個轉換器5A、5B相連，且電壓源型自換向轉換器5A、5B的DC輸出端彼此并聯。在此配置中，關于交流系統的輸出電壓，轉換器5A和5B的輸出通過換流變壓器4A、4B的交流繞組而相加，且其高次諧波被消掉了。另外，由于換流變壓器4A、4B的交流繞組串聯，轉換器5A、5B的電流值是相同的。另外，由于轉換器5A、5B的DC側是并聯的，轉換器5A、5B的DC電壓變得相等。在圖14所示的配置中，交流系統輸出電壓中較高的諧波被轉換器5A、5B所減小，且在轉換器5A、5B之間不產生未平衡的電流和電壓。

圖14所示的傳統電壓源型自換向轉換器的多路復用配置，當考慮將其應用于諸如DC傳輸系統以長距離地傳輸DC電力時，具有以下的問題。即，由于轉換器的DC輸出端是并聯的，如果轉換器的數目增大以獲得大的容量則DC電流也相應增大。在直流傳輸系統的情況下，DC線路很長，且DC傳輸線路的電阻很大。如果DC電流增大，則DC傳輸線路的電阻造成的功率損耗與DC電流的平方成正比地增大，且系統的效率下降。因此，當把傳統的功率轉換系統應用于諸如直流傳輸系統時，在增大系統容量的情況下，從減小損耗的角度看，最好是增大DC電壓而不是增大DC電流。

作為增大DC電壓的一種方法，也可以考慮增大轉換器的額定DC電壓，從而使額定的DC電流減小。然而，在具有大容量的自換向轉換器的情況下，由于從減小切換損耗的角度看不能增大轉換器的切換頻率，轉換器的多路復用對于減小高次諧波變得不可缺少。

如上所述，為了代替傳統的使轉換器的DC側并聯的多路復用配置，需要一種功率轉換系統及其控制系統，該系統具有轉換器的多路復用配置且不增大DC電流。

因此，本發明的一個目的，是提供一種功率轉換系統-它由多路復用配置中的電壓源型自換向轉換器構成，以及這些電壓源型自換向轉換器的一個控制系統，該控制系統不增大這些電壓源型自換向轉換器的DC電流。