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CN114600364A - 电力变换装置的控制装置 - Google Patents

电力变换装置的控制装置 Download PDF

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CN114600364A
CN114600364A CN202080071312.5A CN202080071312A CN114600364A CN 114600364 A CN114600364 A CN 114600364A CN 202080071312 A CN202080071312 A CN 202080071312A CN 114600364 A CN114600364 A CN 114600364A
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Application number
CN202080071312.5A
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M·巴尼沙姆希
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Publication date
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Abstract

提供一种能够在发生不平衡短路时将系统的电压适当地补偿的电梯的监视装置。电力变换装置的控制装置具备：电流指令值生成部，生成暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值，以对电力变换器的交流侧的电压进行补偿；限制部，分别设定暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值的限制值，以使电力变换器的交流侧的电流值不超过预先设定的值；控制部，基于在限制值以内根据暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值分别得到的确定正相d轴电流指令值、确定正相q轴电流指令值、确定逆相d轴电流指令值和确定逆相q轴电流指令值，对电力变换器进行控制。

Description

电力变换装置的控制装置
技术领域
本公开涉及电力变换装置的控制装置。
背景技术
非专利文献1公开了一种电力变换系统。在该电力变换系统中，直流电源和系统经由电力变换装置连接。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：“Technical requirements for the connection and operationof customer installations to the high voltage network(TCR high voltage)－English translation of VDE－AR－N 4120：2018－11”，2018年11月，VDE Verband derElektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
发明内容
发明要解决的课题
在非专利文献1所记载的电力变换系统中，可能发生不平衡(unbalanced)短路。在此情况下，需要对系统的电压进行补偿。
本公开是为了解决上述课题而做出的。本发明的目的是提供一种在发生不平衡短路时能够对系统的电压适当地进行补偿的电力变换装置的控制装置。
用来解决课题的手段
有关本发明的电力变换装置的控制装置具备：第1变换部，将把直流电力变换为交流电力的电力变换器的交流侧的电流的检测值变换为正相d轴电流值和逆相d轴电流值；第2变换部，将上述电力变换器的交流侧的电压的检测值变换为正相d轴电压值和逆相d轴电压值；电流指令值生成部，基于上述电力变换器的直流侧的电压的检测值和电流的检测值、来自上述第1变换部的正相d轴电流值和逆相d轴电流值、来自上述第2变换部的正相d轴电压值和逆相d轴电压值，生成暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值，以将上述电力变换器的交流侧的电压补偿；限制部，分别设定由上述电流指令值生成部生成的暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值的限制值，以使上述电力变换器的交流侧的电流值不超过预先设定的值；以及控制部，基于在由上述限制部设定的限制值以内根据上述暂定正相d轴电流指令值、上述暂定正相q轴电流指令值、上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值分别得到的确定正相d轴电流指令值、确定正相q轴电流指令值、确定逆相d轴电流指令值和确定逆相q轴电流指令值，对上述电力变换器进行控制。
发明效果
根据本发明，在不平衡短路的发生时能够将系统的电压适当地补偿。
附图说明
图1是应用了实施方式1的电力变换装置的控制装置的电力变换系统的构成图。
图2是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置的动作的概要的框图。
图3是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定正相q轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
图4是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定逆相d轴电流指令值的限制值和对于暂定逆相q轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
图5是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定正相d轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
图6是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的暂定正相电流指令值与暂定逆相电流指令值的关系的图。
图7是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以逆相电流为优先的模式N的第1例的图。
图8是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以逆相电流为优先的模式N的第2例的图。
图9是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以正相电流为优先的模式P的第1例的图。
图10是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以正相电流为优先的模式P的第2例的图。
图11是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E的第1例的图。
图12是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E的第2例的图。
图13是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的正相电流的大小的图。
图14是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的逆相电流的大小的图。
图15是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的正相电压的大小的图。
图16是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的逆相电压的大小的图。
图17是实施方式1的电力变换装置的控制装置的硬件构成图。
具体实施方式
按照附图对实施方式进行说明。另外，在各图中，对于相同或对应的部分赋予相同的标号。将该部分的重复说明适当地简略化或省略。
实施方式1.
图1是应用了实施方式1的电力变换装置的控制装置的电力变换系统的构成图。
在图1的电力变换系统中，直流电源1输出根据直流电压值Vdc和直流电流值idc得到的大小的直流电力。例如，直流电源1是太阳能发电装置。例如，直流电源1是蓄电装置。电力变换装置2将来自直流电源1的直流电力变换为交流电力。
电力变换装置2具备电力变换器3、滤波电抗器4、滤波电容器5、PLL电路6和控制装置7。
电力变换器3具备IGBT或MOSFET等的多个半导体开关元件。电力变换器3按照开关控制信息将直流电力变换为三相交流电力。电力变换器3输出根据交流电流值io和交流电压值vo得到的三相交流电力。
滤波电抗器4的一端与电力变换器3的输出端连接。滤波电抗器4具有电感Lf。滤波电容器5的一端与滤波电抗器4的另一端连接。滤波电容器5的另一端与接地电位等的基准电位连接。滤波电容器5具有电容Cf。
PLL电路6输出相位θg的信息。相位θg的信息是用来检测与作为基准的频率信息的相位误差来进行相位同步的信息。
控制装置7基于交流电流值io、交流电压值vo和相位θg，输出开关控制信息。开关控制信息是将电力变换器3的半导体开关元件分别驱动的栅极驱动信息。
电网接入电抗器L的一端连接在滤波电抗器4与滤波电容器5的连接点上。电网接入电抗器L的另一端连接在作为交流电源的交流电力系统A上。电网接入电抗器L具有电感Lg。
在实施方式中，在电力变换器3的交流侧可能发生不平衡短路。例如，可能发生在UVW的三相之中产生的二相间短路。例如，可能发生UVW的三相的某个接地的短路。
此时，控制装置7对电力变换器3进行控制，以使得在将电力变换器3的交流侧的电压补偿后三相交流电流值io不超过预先设定的值。
接着，使用图2说明控制装置7的动作的概要。
图2是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置的动作的概要的框图。
如图2所示，控制装置7具备第1变换部8、第2变换部9、电流指令值生成部10、第1限制部11、第2限制部12、第3限制部13、第4限制部14和控制部15。
第1变换部8受理来自未图示的检测器的交流电流值i0的信息的输入。第1变换部8受理相位θg的信息的输入。第1变换部8输出基于交流电流值i0和相位θg的正相d轴电流值io_d+和逆相d轴电流值io_d－的信息。
第2变换部9受理未图示的交流电压值v0的信息的输入。第1变换部8受理相位θg的信息的输入。第2变换部9输出基于交流电压值v0和相位θg的正相d轴电压值vo_d+和逆相d轴电压值vo_d－的信息。
电流指令值生成部10受理来自第1变换部8的正相d轴电流值io_d+和逆相d轴电流值io_d－的信息的输入。电流指令值生成部10受理来自第2变换部9的正相d轴电压值vo_d+和逆相d轴电压值vo_d－的信息的输入。电流指令值生成部10受理未图示的直流电压值vdc的信息的输入。电流指令值生成部10受理未图示的直流电流值idc的信息的输入。电流指令值生成部10输出基于正相d轴电流值io_d+、逆相d轴电流值io_d－、正相d轴电压值vo_d+、逆相d轴电压值vo_d－、直流电压值vdc和直流电流值idc的MPPT控制用或PQ控制用的暂定正相d轴电流指令值io_ref_d+、暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+、暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－和暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－、的信息。
第1限制部11作为下限值而受理0的信息的输入。第1限制部11作为上限值而受理限制值io_ref_d+_limit的信息的输入。第1限制部11受理来自电流指令值生成部10的暂定正相d轴电流指令值io_ref_d+的信息的输入。在暂定正相d轴电流指令值io_ref_d+为0与限制值io_ref_d+_limit之间的值的情况下，第1限制部11作为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+l而将暂定正相d轴电流指令值io_ref_d+的信息原样输出。在io_ref_d+为0以下的情况下，第1限制部11作为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+l而将0的信息输出。在暂定正相d轴电流指令值io_ref_d+为限制值io_ref_d+_limit以上的情况下，第1限制部11作为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+l而将限制值io_ref_d+limit的信息输出。
第2限制部12作为下限值而受理限制值－io_ref_q+_limit的信息的输入。第2限制部12作为上限值而受理限制值io_ref_q+_limit的信息的输入。第2限制部12受理来自电流指令值生成部10的暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的信息的输入。在暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+为限制值－io_ref_q+_limit与限制值io_ref_q+_limit之间的值的情况下，第2限制部12作为确定正相q轴电流指令值io_ref_q+l而将暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的信息原样输出。在暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+为限制值－io_ref_q+_limit以下的情况下，第2限制部12作为确定正相q轴电流指令值io_ref_q+l而将限制值－io_ref_q+_limit的信息输出。在暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+为限制值io_ref_q+_limit以上的情况下，第2限制部12作为暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+l而将限制值io_ref_q+_limit的信息输出。
第3限制部13作为下限值而受理限制值－io_ref_d－_limit的信息的输入。第3限制部13作为上限值而受理限制值io_ref_d－_limit的信息的输入。第3限制部13受理来自电流指令值生成部10的暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－的信息的输入。在暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－为限制值－io_ref_d－_limit与限制值io_ref_d－_limit之间的值的情况下，第3限制部13作为确定逆相d轴电流指令值io_ref_d－l而将暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－的信息原样输出。在暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－为限制值－io_ref_d－_limit以下的情况下，第3限制部13作为暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－l而将限制值－io_ref_d－_limit的信息输出。在暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－为限制值io_ref_d－_limit以上的情况下，第3限制部13作为暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－l而将限制值io_ref_d－_limit的信息输出。
第4限制部14作为下限值而受理限制值－io_ref_q－_limit的信息的输入。第4限制部14作为上限值而受理限制值io_ref_q－_limit的信息的输入。第4限制部14受理来自电流指令值生成部10的暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－的信息的输入。在暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－为限制值－io_ref_q－_limit与限制值io_ref_q－_limit之间的值的情况下，第4限制部14作为确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－l而将暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－的信息原样输出。在暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－为限制值－io_ref_q+_limit以下的情况下，第4限制部14作为确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－l而将限制值－io_ref_q－_limit的信息输出。在暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q+为限制值io_ref_q－_limit以上的情况下，第4限制部14作为确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－l而将限制值io_ref_q－_limit的信息输出。
控制部15受理来自第1限制部11的确定正相d轴电流指令值io_ref_d+l的信息的输入。控制部15受理来自第2限制部12的确定正相q轴电流指令值io_ref_q+l的信息的输入。控制部15受理来自第3限制部13的确定逆相d轴电流指令值io_ref_d－l的信息的输入。控制部15受理来自第4限制部14的确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－l的信息的输入。控制部15基于确定正相d轴电流指令值io_ref_d+l、确定正相q轴电流指令值io_ref_q+l、确定逆相d轴电流指令值io_ref_d－l和确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－l，将电流控制用且PWM控制用的开关控制信息输出。
接着，使用图3，说明限制值io_ref_q+_limit和限制值－io_ref_q+_limit的生成方法。
图3是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定正相q轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
如图3所示，控制装置7具备第1减法部16、第1乘法部17、第1加法部18、第1除法部19、第1选择部20和第1反转部21。
第1减法部16受理作为预先设定的阈值的额定电流值imax的信息的输入。第1减法部16受理根据暂定逆相d轴电流指令值io_ref_d－和暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q－得到的暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值的信息的输入。第1减法部16输出从额定电流值imax减去暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值所得到的值的信息。
第1乘法部17受理额定电流值imax的信息的输入。第1乘法部17受理暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值的信息的输入。第1乘法部17输出对额定电流值imax乘以暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值所得到的值的信息。
第1加法部18受理暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值的信息的输入。第1加法部18受理暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值的信息的输入。第1加法部18输出对暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值加上暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值所得到的值的信息。
第1除法部19受理第1乘法部17的输出值的信息的输入。第1除法部19受理第1加法部18的输出值的信息的输入。第1除法部19输出将第1乘法部17的输出值除以第1加法部18的输出值所得到的值的信息。
第1选择部20受理第1减法部16的输出值的信息的输入。第1选择部20受理额定电流值imax的信息的输入。第1选择部20受理第1除法部19的输出值的信息的输入。第1选择部20作为限制值io_ref_q+_limit而输出第1减法部16的输出值、额定电流值imax和第1除法部19的输出值中的某一个信息。
例如，在选择了以逆相电流为优先的模式N时，第1选择部20作为限制值io_ref_q+_limit而将第1减法部16的输出值的信息输出。例如，在选择了以正相电流为优先的模式P时，第1选择部20将额定电流值imax的信息输出。例如，在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，第1选择部20将第1除法部19的输出值输出。
第1反转部21受理第1选择部20的输出值的信息的输入。第1反转部21作为限制值－io_ref_q+_limit而输出使第1选择部20的输出值的符号反转的值的信息。
接着，使用图4，说明限制值io_ref_d－_limit、限制值－io_ref_d－_limit、限制值io_ref_q－_limit和限制值－io_ref_q－_limit的生成方法。
图4是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定逆相d轴电流指令值的限制值和对于暂定逆相q轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
如图4所示，控制装置7具备第2减法部22、第2乘法部23、第2加法部24、第2除法部25、第2选择部26、第3除法部27、第1绝对值计算部28、第3乘法部29、第2反转部30、第4除法部31、第2绝对值计算部32、第4乘法部33和第3反转部34。
第2减法部22受理额定电流值imax的信息的输入。第2减法部22受理暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值的信息的输入。第1减法部16输出从额定电流值imax减去暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值所得到的值的信息。
第2乘法部23受理额定电流值imax的信息的输入。第2乘法部23受理暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值的信息的输入。第1乘法部17输出对额定电流值imax乘以暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值所得到的值的信息。
第2加法部24受理暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值的信息的输入。第2加法部24受理暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值的信息的输入。第1加法部18输出对暂定逆相电流指令值io_ref－的绝对值加上暂定逆相电流指令值io_ref_q+的绝对值所得到的值的信息。
第2除法部25受理第2乘法部23的输出值的信息的输入。第2除法部25受理第2加法部24的输出值的信息的输入。第2除法部25输出将第2乘法部23的输出值除以第2加法部24的输出值所得到的值的信息。
第2选择部26受理额定电流值imax的信息的输入。第2选择部26受理第2减法部22的输出值的信息的输入。第2选择部26受理第2除法部25的输出值的信息的输入。第2选择部26作为限制值io_ref－_limit而将额定电流值imax、第2减法部22的输出值和第2除法部25的输出值中的某一个信息输出。
例如，在选择了以逆相电流为优先的模式N时，第2选择部26作为限制值io_ref－_limit而将额定电流值imax的信息输出。例如，在选择了以正相电流为优先的模式P时，第2选择部26将第2减法部22的输出值输出。例如，在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，第2选择部26将第2除法部25的输出值输出。
第3除法部27受理逆相d轴电压值vo_d－的绝对值的信息的输入。第3除法部27受理根据逆相d轴电压值vo_d－和逆相q轴电压值vo_q－o得到的逆相电压值vo－的绝对值的信息的输入。第3除法部27输出将逆相d轴电压值vo_d－的绝对值除以逆相电压值vo－的绝对值所得到的值的信息。
第1绝对值计算部28受理第3除法部27的输出值的输入。第1绝对值计算部28将第3除法部27的输出值的绝对值的信息输出。
第3乘法部29受理来自第2选择部26的限制值io_ref－_limit的信息的输入。第3乘法部29受理第1绝对值计算部28的输出值的信息的输入。第3乘法部29作为限制值io_ref－_q－limit而将对限制值io_ref－_limit乘以第1绝对值计算部28的输出值所得到的值的信息输出。
第2反转部30受理第3乘法部29的输出值的信息的输入。第2反转部30作为限制值－io_ref－_q－limit而将使第3乘法部29的输出值的符号反转所得到的值的信息输出。
第4除法部31受理逆相q轴电压值vo_q－的绝对值的信息的输入。第4除法部31受理逆相电压值vo－的绝对值的信息的输入。第4除法部31输出将逆相q轴电压值vo_q－的绝对值除以逆相电压值vo－的绝对值除所得到的值的信息。
第2绝对值计算部32受理第4除法部31的输出值的输入。第2绝对值计算部32将第4除法部31的输出值的绝对值的信息输出。
第4乘法部33受理来自第2选择部26的限制值io_ref－_limit的信息的输入。第4乘法部33受理第2绝对值计算部32的输出值的信息的输入。第4乘法部33作为限制值io_ref－_d－limit而将对限制值io_ref－_limit乘以第2绝对值计算部32的输出值所得到的值的信息输出。
第3反转部34受理第4乘法部33的输出值的信息的输入。第3反转部34作为限制值－io_ref－_d－limit而将使第4乘法部33的输出值的符号反转所得到的值的信息输出。
接着，使用图5说明限制值－io_ref_d+_limit的生成方法。
图5是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的对于暂定正相d轴电流指令值的限制值的生成方法的框图。
如图5所示，控制装置7具备第5乘法部35、第6乘法部36、第3加法部37、第1平方根计算部38、第3减法部39、第4加法部40、第4减法部41、第4减法部42和第2平方根计算部43。
第5乘法部35受理确定逆相d轴电流指令值io_ref_d－_l的信息的输入。第5乘法部35输出将确定逆相d轴电流指令值io_ref_d－_l进行平方所得到的值的信息。
第6乘法部36受理确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－_l的信息的输入。第6乘法部36输出将确定逆相q轴电流指令值io_ref_q－_l进行平方所得到的值的信息。
第3加法部37受理第5乘法部35的输出值的信息的输入。第3加法部37受理第6乘法部36的输出值的信息的输入。第3加法部37输出对第5乘法部35的输出值加上第6乘法部36的输出值所得到的值的信息。
第1平方根计算部38受理第3加法器的输出值的信息的输入。第1平方根计算部38输出第3加法器的输出值的平方根的值的信息。
第3减法部39受理额定电流值imax的信息的输入。第3减法部39受理第1平方根计算部38的输出值的信息的输入。第3减法部39输出从额定电流值imax减去第1平方根计算部38的输出值所得的的值的信息。
第4加法部40受理第3减法部39的输出值的信息的输入。第4加法部40受理确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_l的信息的输入。第4加法部40输出对第3减法部39的输出值加上确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_l所得到的值的信息。
第4减法部41受理第3减法部39的输出值的信息的输入。第4减法部41受理确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_l的信息的输入。第4减法部41输出从第3减法部39的输出值减去确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_l所得到的值的信息。
第4减法部42受理第4加法部40的输出值的信息的输入。第4减法部42受理第4减法部41的输出值的信息的输入。第4减法部42输出对第4加法部40的输出值乘以第4减法部41的输出值所得到的值的信息。
第2平方根计算部43受理第4减法部42的输出值的信息的输入。第2平方根计算部43作为限制值io_ref_d+_limit而将第4减法部42的输出值的平方根的值的信息输出。
接着，使用图6，说明暂定正相电流指令值io_ref+与暂定逆相电流指令值io_ref－的关系。
图6是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的暂定正相电流指令值与暂定逆相电流指令值的关系的图。
在电力变换器3的交流侧，U相的电流的最大值IU由以下的式(1)表示。V相的电流的最大值IV由以下的式(2)表示。W相的电流的最大值IW由以下的式(3)表示。
[数式1]
Figure BDA0003583859730000111
[数式2]
Figure BDA0003583859730000112
[数式3]
Figure BDA0003583859730000113
在式(1)至式(3)中，θpn是正相电流与逆相电流的相位差。
在U相的电流的最大值IU、V相的电流的最大值IV和W相的电流的最大值IW中，在相位差θpn为0、+2π/3和-2π/3中的某个的情况下，能得到最大值MAX{IU，IV，IW}。最大值MAX{IU，IV，IW}由以下的式(4)表示。
[数式4]
Figure BDA0003583859730000121
控制装置7对电力变换器3进行控制以使以下的式(5)成立。
[数式5]
MAX{Iu，Iv，Iw}≤imax (5)
具体而言，控制装置7对电力变换器3进行控制以使以下的式(6)成立。
[数式6]
Figure BDA0003583859730000122
更具体地讲，控制装置7对电力变换器3进行控制以使以下的式(7)成立。
[数式7]
Figure BDA0003583859730000123
接着，使用图7和图8，说明以逆相电流为优先的模式N的例子。
图7是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以逆相电流为优先的模式N的第1例的图。图8是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以逆相电流为优先的模式N的第2例的图。
暂定逆相d轴电流指令值
Figure BDA0003583859730000126
由以下的式(8)表示。
[数式8]
Figure BDA0003583859730000124
暂定逆相q轴电流指令值io_ref_q-由以下的式(9)表示。
[数式9]
Figure BDA0003583859730000125
暂定逆相电流指令值io_ref-的绝对值由以下的式(10)表示。
[数式10]
Figure BDA0003583859730000131
限制值io_ref_q+_limit由以下的式(11)表示。
[数式11]
Figure BDA0003583859730000132
确定逆相电流指令值io_ref-_1由以下的式(12)表示。
[数式12]
Figure BDA0003583859730000133
限制值io_ref_d+_limit由以下的式(13)表示。
[数式13]
Figure BDA0003583859730000134
在图7的第1例中，暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值比限制值io_ref_q+_limit的绝对值大。在此情况下，确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的绝对值被限制为限制值io_ref_q+_limit的绝对值。
在图8的第2例中，暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值比限制值io_ref_q+_limit的绝对值小。在此情况下，确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的绝对值不被限制为限制值io_ref_q+_limit的绝对值。此时，确定正相电流指令值io_ref+_1为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+_1与确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的和。
接着，使用图9和图10说明以正相电流为优先的模式P的第1例。
图9是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以正相电流为优先的模式P的第1例的图。图10是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的以正相电流为优先的模式P的第2例的图。
暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值由以下的式(14)表示。
[数式14]
|io_ref_q+|＝|-k×(1-|vo+|)| (14)
限制值io_ref-_limit由以下的式(15)表示。
[数式15]
io_ref-_limit＝imax-|io_ref_q+| (15)
限制值io_ref_d-_limit由以下的式(16)表示。
[数式16]
Figure BDA0003583859730000141
限制值io_ref_d-_limit由以下的式(17)表示。
[数式17]
Figure BDA0003583859730000142
确定逆相电流指令值io_ref-_1由以下的式(18)表示。
[数式18]
Figure BDA0003583859730000143
限制值io_ref_d+_limit由以下的式(19)表示。
[数式19]
Figure BDA0003583859730000144
在图9的第1例中，暂定逆相电流指令值io_ref-的绝对值比限制值io_ref-_limit的绝对值大。在此情况下，确定逆相电流指令值io_ref-_1的绝对值被限制为限制值io_ref-_limit的绝对值。
在图10的第2例中，暂定逆相电流指令值io_ref-的绝对值比限制值io_ref-_limit的绝对值小。在此情况下，确定逆相电流指令值io_ref-_1的绝对值不被限制为限制值io_ref-_limit的绝对值。此时，确定正相电流指令值io_ref+_1为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+_1与确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的和。
接着，使用图11和图12，说明逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E的第1例。
图11是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E的第1例的图。图12是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置进行的逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E的第2例的图。
限制值io_ref_q+_limit由以下的式(20)表示。
[数式20]
Figure BDA0003583859730000151
限制值io_ref_-limit由以下的式(21)表示。
[数式21]
Figure BDA0003583859730000152
限制值io_ref_d-_limit由以下的式(22)表示。
[数式22]
Figure BDA0003583859730000153
限制值io_ref_d-_limit由以下的式(23)表示。
[数式23]
Figure BDA0003583859730000154
确定逆相电流指令值io_ref_-_1由以下的式(23)表示。
[数式24]
Figure BDA0003583859730000155
限制值io_ref_d+_limit由以下的(25)式表示。
[数式25]
Figure BDA0003583859730000156
在图11的第1例中，暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值比限制值io_ref_q+_limit的绝对值大。暂定逆相电流指令值io_ref-的绝对值比限制值io_ref-_limit的绝对值大。在此情况下，确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的绝对值被限制为限制值io_ref_q+_limit的绝对值。确定逆相电流指令值io_ref-_1的绝对值被限制为限制值io_ref-_limit的绝对值。
在图12的第2例中，暂定正相q轴电流指令值io_ref_q+的绝对值比限制值io_ref_q+_limit的绝对值小。暂定逆相电流指令值io_ref-的绝对值比限制值io_ref-_limit小。在此情况下，确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的绝对值不被限制为限制值io_ref_q+_limit的绝对值。此时，确定正相电流指令值io_ref+_1为确定正相d轴电流指令值io_ref_d+_1与确定正相q轴电流指令值io_ref_q+_1的和。
接着，使用图13，说明基于各模式的正相电流的大小。
图13是用来说明实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的正相电流的大小的图。
如图13所示，正相电流的大小根据模式而变化。具体而言，正相电流在选择了以正相电流为优先的模式P时为最大。正相电流在选择了以逆相电流为优先的模式N时为最小。正相电流在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，为选择了以正相电流为优先的模式P时的正相电流的大小和选择了以逆相电流为优先的模式N时的正相电流的大小之间的大小。
接着，使用图14说明基于各模式的逆相电压的大小。
图14是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的逆相电流的大小的图。
如图14所示，逆相电流的大小根据模式而变化。具体而言，逆相电流在选择了以逆相电流为优先的模式N时为最大。逆相电流在选择了以正相电流为优先的模式P时为最小。逆相电流在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，为选择了以逆相电流为优先的模式N时的逆相电流的大小和选择了以正相电流为优先的模式P时的逆相电流的大小之间的大小。
接着，使用图15说明各模式的正相电压的大小。
图15是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的正相电压的大小的图。
如图15所示，正相电压的大小根据模式而变化。具体而言，正相电压在选择了以正相电流为优先的模式P时为最大。正相电压在选择了以逆相电流为优先的模式N时为最小。正相电流在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，为选择了以正相电流为优先的模式P时的正相电压的大小和选择了以逆相电流为优先的模式N时的正相电压的大小之间的大小。
接着，使用图16说明基于各模式的逆相电压的大小。
图16是用来说明基于实施方式1的电力变换装置的控制装置的各模式的逆相电压的大小的图。
如图16所示，逆相电压的大小根据模式而变化。具体而言，逆相电压在选择了以正相电流为优先的模式P时为最大。逆相电压在选择了以逆相电流为优先的模式N时为最小。逆相电流在选择了逆相电流和正相电流中的哪个都不优先的模式E时，为选择了以正相电流为优先的模式P时的逆相电压的大小和选择了以逆相电流为优先的模式N时的逆相电压的大小之间的大小。
根据以上说明的实施方式1，控制装置7在限制值以内，基于根据暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值分别得到的确定正相d轴电流指令值、确定正相q轴电流指令值、确定逆相d轴电流指令值和确定逆相q轴电流指令值，对电力变换器进行控制。因此，在发生不平衡短路时能够将系统的电压适当地补偿。具体而言，能够对系统的电压进行补偿，以免电力变换器3的交流侧的电流值超过额定电流值。
此外，控制装置7根据各模式使限制值变化。因此，能够根据状况对系统的电压进行补偿，以免电力变换器3的交流侧的电流值超过额定电流值。
接着，使用图17说明控制装置7的例子。
图17是实施方式1的电力变换装置的控制装置的硬件构成图。
控制装置7的各功能可以由处理电路实现。例如，处理电路具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b。例如，处理电路具备至少1个专用的硬件200。
处理电路在具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b的情况下，控制装置7的各功能通过软件、固件或软件与固件的组合来实现。软件及固件的至少一方被作为程序记述。软件及固件的至少一方被保存到至少1个存储器100b中。至少1个处理器100a通过将存储在至少1个存储器100b中的程序读出并执行，实现控制装置7的各功能。至少1个处理器100a也称作中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP。例如，至少1个存储器100b是RAM、ROM、闪存存储器、EPROM、EEPROM等的非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、CD、MD、DVD等。
在处理电路具备至少1个专用的硬件200的情况下，处理电路例如由单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或它们的组合实现。例如，控制装置7的各功能分别由处理电路实现。例如，控制装置7的各功能一起由处理电路实现。
关于控制装置7的各功能，也可以将一部分用专用的硬件200实现，将其他部用软件或固件实现。例如，也可以关于控制部15的功能由作为专用的硬件200的处理电路实现，关于控制部15的功能以外的功能通过至少1个处理器100a将保存在至少1个存储器100b中的程序读出并执行来实现。
这样，处理电路通过硬件200、软件、固件或它们的组合来实现控制装置7的各功能。
产业上的可利用性
如以上这样，本发明的电力变换装置的控制装置能够用于电力变换系统。
标号说明
1直流电源；2电力变换装置；3电力变换器；4滤波电抗器；5滤波电容器；6PLL电路；7控制装置；8第1变换部；9第2变换部；10电流指令值生成部；11第1限制部；12第2限制部；13第3限制部；14第4限制部；15控制部；16第1减法部；17第1乘法部；18第1加法部；19第1除法部；20第1选择部；21第1反转部；22第2减法部；23第2乘法部；24第2加法部；25第2除法部；26第2选择部；27第3除法部；28第1绝对值计算部；29第3乘法部；30第2反转部；31第4除法部；32第2绝对值计算部；33第4乘法部；34第3反转部；35第5乘法部；36第6乘法部；37第3加法部；38第1平方根计算部；39第3减法部；40第4加法部；41第4减法部；42第4减法部；43第2平方根计算部；100a处理器；100b存储器；200硬件。

Claims (6)

1.一种电力变换装置的控制装置，其特征在于，
具备：
第1变换部，将把直流电力变换为交流电力的电力变换器的交流侧的电流的检测值变换为正相d轴电流值和逆相d轴电流值；
第2变换部，将上述电力变换器的交流侧的电压的检测值变换为正相d轴电压值和逆相d轴电压值；
电流指令值生成部，基于上述电力变换器的直流侧的电压的检测值和电流的检测值、来自上述第1变换部的正相d轴电流值和逆相d轴电流值、来自上述第2变换部的正相d轴电压值和逆相d轴电压值，生成暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值，以对上述电力变换器的交流侧的电压进行补偿；
限制部，分别设定由上述电流指令值生成部生成的暂定正相d轴电流指令值、暂定正相q轴电流指令值、暂定逆相d轴电流指令值和暂定逆相q轴电流指令值的限制值，以使上述电力变换器的交流侧的电流值不超过预先设定的值；以及
控制部，基于在由上述限制部设定的限制值以内根据上述暂定正相d轴电流指令值、上述暂定正相q轴电流指令值、上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值分别得到的确定正相d轴电流指令值、确定正相q轴电流指令值、确定逆相d轴电流指令值和确定逆相q轴电流指令值，对上述电力变换器进行控制。
2.如权利要求1所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，
上述限制部基于根据上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值得到的暂定逆相电流指令值、上述暂定正相q轴电流指令值和额定电流值，设定上述暂定正相q轴电流指令值的限制值；上述限制部基于上述暂定逆相电流指令值、上述暂定正相q轴电流指令值和上述额定电流值，设定上述暂定逆相d轴电流指令值的限制值；上述限制部基于上述暂定逆相电流指令值、上述暂定正相q轴电流指令值和上述额定电流值，设定上述暂定逆相q轴电流指令值的限制值；上述限制部基于上述确定正相q轴电流指令值、上述确定逆相d轴电流指令值和上述确定逆相q轴电流指令值，设定上述暂定正相d轴电流指令值的限制值。
3.如权利要求1或2所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，
上述限制部不限制上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值，而限制上述暂定正相q轴电流指令值。
4.如权利要求1或2所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，
上述限制部不限制上述暂定正相q轴电流指令值，而限制根据上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值得到的暂定逆相电流指令值。
5.如权利要求1或2所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，
上述限制部限制根据上述暂定逆相d轴电流指令值、上述暂定逆相q轴电流指令值、上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值得到的暂定逆相电流指令值。
6.如权利要求1或2所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，
上述限制部设置为能够选择如下模式中的某个模式：
不限制上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值而限制上述暂定正相q轴电流指令值的模式；
不限制上述暂定正相q轴电流指令值而限制根据上述暂定逆相d轴电流指令值和上述暂定逆相q轴电流指令值得到的暂定逆相电流指令值的模式；以及
限制上述暂定逆相d轴电流指令值、上述暂定逆相q轴电流指令值和上述暂定逆相电流指令值的模式。
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