电力转换装置及其控制装置和控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及电力转换装置及其控制装置和控制方法。
【背景技术】
[0002] 以往，作为电力转换装置，公知有将交流电源的电力直接转换为任意的频率/电 压的交流电力的电力转换装置及进行对交流电源的电力再生的再生转换器等。
[0003] 这样的电力转换装置具有半导体开关等开关元件，通过使该开关元件进行开关来 进行电力转换，因此，有时会产生开关引起的高频噪声。因此，在电力转换装置中，有时在输 入侧配置有滤波器。
[0004] 这样，在输入侧配置有滤波器的情况下，由于构成滤波器的电抗器和电容器的谐 振，有时在输入电流中产生畸变。作为该畸变的抑制方法，例如存在如下技术：提取输出电 流中包含的振动成分，根据该振动成分来调整输出电流指令（参照例如专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :国际公开第2013/080744号
【发明内容】
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 在根据输出电流中包含的振动成分而调整输出电流指令的技术中，由于谐振抑制 控制与电流控制的干涉，电力转换控制的响应性有可能下降。
[0010] 本发明的实施方式的一个方式是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种能够 利用新的谐振抑制技术进行谐振抑制的电力转换装置、电力转换装置的控制装置和电力转 换装置的控制方法。
[0011] 用于解决问题的手段
[0012] 本发明的实施方式的一个方式的电力转换装置具有电力转换部、控制部和滤波 器。所述电力转换部设置在交流电源和负载之间。所述控制部控制所述电力转换部的输出 电压，由此进行所述交流电源与所述负载之间的电力转换控制。所述滤波器设置在所述交 流电源所述电力转换部之间。所述控制部包含指令生成部、估计部、电压误差运算部和输出 电压控制部。所述指令生成部生成输出电压指令。所述估计部根据所述电力转换部的输出 电流，估计所述输出电压。所述电压误差运算部对由所述估计部估计的所述输出电压与所 述输出电压指令之间的电压误差进行计算。所述输出电压控制部根据所述电压误差，以抑 制所述滤波器的谐振的方式控制所述输出电压。
[0013] 发明效果
[0014] 根据实施方式的一个方式，提供能够进行谐振抑制的电力转换装置、电力转换装 置的控制装置和电力转换装置的控制方法。
【附图说明】
[0015] 图1是示出第1实施方式的电力转换装置的结构例的图。
[0016] 图2是示出图1所示的双向开关的结构例的图。
[0017] 图3是针对滤波器的1相而示出输入/输出的关系的图。
[0018] 图4是示出基于输入电流进行的阻尼（久'y匕°>夕）控制的例子的图。
[0019] 图5是估计输出电压误差的估计器的框图。
[0020] 图6是示出输出电压控制部的结构例的图。
[0021] 图7是示出进行dq坐标下的处理的控制部的结构例的图。
[0022] 图8A是示出d轴阻尼控制部的结构例的图。
[0023] 图8B是示出q轴阻尼控制部的结构例的图。
[0024] 图9是示出控制部的输出电压的控制处理的流程的流程图的一例。
[0025] 图10是示出第2实施方式的指令生成部的结构例的图。
[0026] 图11是示出进行dq坐标下的处理的指令生成部的结构例的图。
[0027] 标号说明
[0028] 1电力转换装置
[0029] 2三相交流电源
[0030] 3三相交流负载
[0031]10电力转换部
[0032] 11滤波器
[0033] 12输入电压检测部
[0034]13输出电流检测部
[0035]20、20A控制部
[0036]21、21A指令生成部
[0037]22阻尼控制部
[0038]23开关驱动部
[0039]24估计部
[0040]25电压误差运算部
[0041]26输出电压控制部
[0042] 33、56、66放大器（乘法部的一例）
[0043]31、54、64、73高通滤波器（谐振电压提取部的一例）
[0044]32、55、65、74低通滤波器（谐振电压提取部的一例）
[0045] 76、78、79谐振成分去除部
【具体实施方式】
[0046] 以下，根据附图，对本申请公开的电力转换装置、电力转换装置的控制装置和电力 转换装置的控制方法的实施方式进行详细说明。此外，作为电力转换装置的一例，以矩阵转 换器为例进行说明。此外，本发明不受限于该实施方式。
[0047][1?第1实施方式]
[0048][1. 1?电力转换装置的结构例]
[0049] 图1是示出第1实施方式的电力转换装置的结构例的图。如图1所示，第1实施 方式的电力转换装置1是设置在三相交流电源2 (以下简单记作交流电源2)与三相交流负 载3(以下简单记作负载3)之间的矩阵转换器。
[0050] 交流电源2例如为电力系统。负载3例如为交流电动机或交流发电机。以下，将 交流电源2的R相、S相和T相记作输入相，将负载3的U相、V相和W相记作输出相。
[0051] 电力转换装置1具有输入端子Tr、Ts、Tt、输出端子Tu、Tv、Tw、电力转换部10、滤 波器11、输入电压检测部12、输出电流检测部13和控制部20。
[0052]电力转换部 10 具有多个双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(以 下有时统称为双向开关Sw)，这些开关连接交流电源2的各相和负载3的各相。
[0053] 双向开关Sru、Ssu、Stu分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的U相。 双向开关Srv、SSV、Stv分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的V相。双向开关 Srw、Ssw、Stw分别连接交流电源2的R相、S相、T相和负载3的W相。
[0054] 图2是示出双向开关Sw的结构例的图。如图2所示，双向开关Sw具有开关元件 Q1和二极管D1的串联连接电路以及开关元件Q2和二极管D2的串联连接电路，这些串联连 接电路反相并联连接。
[0055] 此外，双向开关Sw不限于图2所示的结构。例如，在图2所示的例中，二极管D1、 D2的阴极彼此连接，但双向开关Sw也可以构成为使二极管D1、D2的阴极彼此不连接。
[0056]此外，开关元件Q1、Q2例如为MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管）等半导体开关元件。此外，开关元件Q1、Q2例如也可以是 包含氮化镓（GaN)或碳化硅（SiC)的宽禁带半导体。此外，在开关元件Q1、Q2例如为反向 截止型IGBT的情况下，也可以不设置二极管D1、D2。
[0057]此外，栅极信号S1 ~S9 输入到双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、 Stw的开关元件Q1的栅极。此外，栅极信号S10~S18输入到双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、 Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的开关元件Q2的栅极。
[0058] 返回图1，继续进行电力转换装置1的说明。滤波器11被设置在交流电源2的R 相、S相、T相与电力转换部10之间，去除构成电力转换部10的双向开关Sw的开关引起的 开关噪声。
[0059] 滤波器11为包含3个电抗器Lr、Ls、Lt和3个电容器Crs、Cst、Ctr的LC滤波器。 电抗器Lr、Ls、Lt分别连接在交流电源2的R相、S相、T相与电力转换部10之间。
[0060] 电容器Crs、Cst、Ctr分别连接在不同的两个输入相之间。具体而言，电容器Crs 连接在R相和S相之间，电容器Cst连接在S相和T相之间，电容器Ctr连接在T相和R相 之间。此外，滤波器11不限于图1所示的结构，也可以是其它的结构。
[0061] 输入电压检测部12检测从交流电源2向电力转换装置1输入的交流电源2的R 相、S相、T相的各相的瞬时电压值Vr、Vs、Vt(以下记作输入相电压Vr、Vs、Vt)。此外，以 下，有时将输入相电压Vr、Vs、Vt记作输入相电压Vrst。此外，有时将从交流电源2的R相、 S相、T相分别流向电力转换部10的电流Ir、Is、It记作输入相电流Irst或输入电流Iin。
[0062] 输出电流检测部13检测分别流过电力转换部10和负载3的U相、V相、W相之间 的电流的瞬时值Iu、Iv、Iw(以下记作输出相电流Iu、Iv、Iw)。输出电流检测部13例如利 用作为磁电转换元件的霍尔元件来检测电流。
[0063] 此外，以下，有时将输出相电流Iu、Iv、Iw记作输出相电流Iuvw或输出电流1〇。此 外，有时将从电力转换部10分别向负载3的U相、V相、W相输出的电压Vu、Vv、Vw(以下记 作输出相电压Vu、Vv、Vw)记作输出相电压Vuvw