矩阵变换器、发电系统以及功率因数控制方法_3

文档序号:9566704阅读:来源:国知局
流控制器27的d轴电压指令Vd*,求出电压指令的振幅Μ以及相位指令0a*。坐标转换器28使用例如下式(2),求出电压指令的振幅M,使用下式(3)求出相位指令0a*。
[0089]M = (Vd*2+Vq*2)1/2...⑵
[0090]Θ a* = tan 1 (Vq*/Vd*)...(3)
[0091]进而,坐标转换器28根据电压指令的振幅M、相位指令Θ a*以及电角度相位Θ,生成U相的电压指令Vu*、V相的电压指令Vv*以及W相的电压指令Vw*。坐标转换器28使用例如下式(4)?(6),求出电压指令Vu*、Vv*、Vw*。
[0092]Vu* = MX Sin ( θ + Θ a*)...(4)
[0093]Vv* = MX Sin ( Θ + Θ a* — 2 ιτ /3)...(5)
[0094]Vw* = MX Sin ( Θ + Θ a*+2 jt/3)...(6)
[0095]驱动控制器29根据电压指令Vu*、Vv*、Vw*、系统侧电压VR、Vs、VT、以及输入功率因数角指令θ in*,生成门信号Sgl?Sgl8。门信号Sgl?Sgl8分别输入双向开关Swl?Sw9的各开关元件的门极,由此控制电力转换部10。
[0096]例如,驱动控制器29在系统侧电压VR、Vs、大小的大小关系没有变化的期间,按由大到小的顺序将系统侧电压VR、Vs、大小设为输入相电压Ep、Em、En。驱动控制器29根据输入功率因数角指令Θ in*,将电压指令Vu*、Vv*、Vw*转换成与输入相电压Ep、Em、En的各电压值对应的PWM(Pulse Width Modulat1n:脉宽调制)信号。驱动控制器29对PWM信号实施换流控制处理,生成门信号Sgl?Sgl8。
[0097]图6是表不切换输入到旋转电机2的输入相电压Ep、Em、En的一例的图。如图6所示,根据门信号Sgl?Sgl8对双向开关Swl?Sw9的控制,在PWM信号的一个周期Tc,从输出到旋转电机2的输入相电压例如按En — Em — Ep — Em — En切换。此外,输出到旋转电机2的输入相电压的切换不限定于En — Em — Ep — Em — En。
[0098]回到图5,接着说明控制部15。功率因数指令生成器30生成输入功率因数角指令Θ in* (功率因数指令的一例)。这样的功率因数指令生成器30具备:无功电流指令输出器32、无功电流抽出器33、减法器34、以及PI控制器35。
[0099]无功电流指令输出器32输出无功电流指令IQ*(目标值的一例)。这样的无功电流指令IQ*例如为零时,在功率因数指令生成器30中,生成输入功率因数角指令Θ in*,以使得系统侧功率因数λ grid为“1”。
[0100]另外,无功电流指令输出器32在作为目标的系统侧功率因数Agrid(以下记为目标功率因数)为“1”以外的情况下,例如,将与目标功率因数对应的电力系统3侧的无功电流IQ的值设为无功电流指令IQ*。例如,无功电流指令输出器32在设定了目标功率因数的情况下,根据设定的目标功率因数和发电功率Pp将与目标功率因数对应的电力系统3侧的无功电流IQ的值设为无功电流指令IQ*。此外,无功电流指令输出器32例如根据振幅Μ或q轴电流指令Iq*等,检测或推断发电功率Ρ<;。
[0101]无功电流抽出器33检测无功电流IQrst。无功电流抽出器33例如根据系统侧电压VR、Vs、VT求出系统侧电压相位Θ RST,根据这样的系统侧电压相位Θ RST,抽出系统侧电流IR、Is、Ιτ中包含的无功电流IQmt。
[0102]无功电流抽出器33能够例如检测系统侧电流IR、Is、^的有效值IRST,使用下式(7)能够求出无功电流IQrst。另夕卜,无功电流抽出器33能够通过推断无功电流IQRST来检测无功电流IQrst。例如,无功电流抽出器33能够将使用观测器的推断结果作为无功电流IQrst的检测值来取得。
[0103]IQrst= I rstx Sin ( Θ RST)...(7)
[0104]减法器34从无功电流指令IQ*减去无功电流IQrst。PI控制器35根据比例积分控制,生成输入功率因数角指令Θ in*,以使得无功电流指令IQ*和无功电流IQRST的偏差成为零。驱动控制器29生成门信号Sgl?Sgl8,以使得输入功率因数角Θ in与输入功率因数角指令Θ in*—致。此外,功率因数指令生成器30例如也可以具有PID控制器而取代PI控制器35。
[0105]此外,功率因数指令生成器30根据无功电流指令IQ*以及无功电流IQRST而生成输入功率因数角指令Θ in*,但是也可以根据无功功率指令Qrst*(目标值的一例)和无功功率QRST来生成输入功率因数角指令0in*。在这种情况下,功率因数指令生成器30取代无功电流指令输出器32而使用生成无功功率指令Qrst*的无功功率指令生成器,另外,也可以使用检测无功功率QRST的无功功率抽出器来取代无功电流抽出器33。此外,无功功率Q RST的检测包括推断无功功率Qrst。在这种情况下,通过使无功功率指令Qrst*为零,生成输入功率因数角指令Θ in*,以使得系统侧功率因数Agrid成为“1”。此外,无功功率抽出器例如通过无功电流IQRST和系统侧电压V R、Vs、¥1来求出无功功率Q RST。
[0106]限制器31根据下限值Θ thl和上限值Θ th2来限制并输出输入功率因数角指令Θ in*,以使得输入功率因数角指令Θ in*在规定范围内。例如,限制器31在将输入功率因数角指令Θ in*限制在一 30度?+30度的范围内的情况下,将下限值Θ thl设定为一 30度,将上限值Θ th2设定在+30度。
[0107]d轴电流指令生成器23根据从功率因数指令生成器30输出的输入功率因数角指令Θ in*和从限制器31输出的输入功率因数角指令Θ in*之差,生成d轴电流指令Id*。在限制器31限制由功率因数指令生成器30生成的输入功率因数角指令Θ in*的情况下,生成d轴电流指令Id*以控制系统侧功率因数λ grid。这样,d轴电流指令生成器23根据输入功率因数角指令Θ in*的基于限制器31的限制前后的差来生成d轴电流指令Id*。
[0108]这样的d轴电流指令生成器23包括:减法器41和PI控制器42。减法器41从由功率因数指令生成器30输出的输入功率因数角指令Θ in*减去由限制器31输出的输入功率因数角指令Θ in*。
[0109]PI控制器42在输入功率因数角指令Θ in*为规定范围外的情况下,生成d轴电流指令Id*,以使得基于限制器31的限制前后的输入功率因数角指令Θ in*—致。由此,以控制系统侧功率因数λ grid的方式在旋转电机2中流过励磁电流,与该励磁电流产生的功率损失PR相对应的无功电流从电力转换部10提供给电力系统3侧。d轴电流指令生成器23也可以例如具有PID控制器而取代PI控制器42。
[0110]此外,输入功率因数角指令Θ in*例如在限制器31未限定的范围内,不进行基于d轴电流指令Id*的系统侧功率因数λ grid的控制,通过基于输入功率因数角指令Θ in*的输入功率因数角Θ in的控制,来控制系统侧功率因数Agrid。因此,例如,通过调整下限值Θ thl和上限值Θ th2,能够改变基于d轴电流指令Id*的系统侧功率因数λ grid的控制定时。
[0111][4.基于控制部15的处理流程]
[0112]图7是表示控制部15的处理流程的一例的流程图。由控制部15反复执行图7所示的处理。
[0113]如图7所示,
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