本公開(kāi)涉及電力轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)：

1、例如在令和3年電氣學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)s12-7(吉岡、井上、佐々木、「電力変換裝置におけるemc規(guī)格の最新動(dòng)向」：以下稱(chēng)為“非專(zhuān)利文獻(xiàn)1”)中，示出了今后在電力轉(zhuǎn)換裝置中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的頻帶中要求關(guān)于emi(電磁干擾)的要件。

2、在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了與低壓系統(tǒng)高次諧波的標(biāo)準(zhǔn)和低壓系統(tǒng)傳導(dǎo)妨礙的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的研究狀況。前者的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃作為將成為對(duì)象的頻率設(shè)為2khz～9khz的iec?61000-3-10而規(guī)定測(cè)定法和限度值，后者的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃作為將成為對(duì)象的頻率設(shè)為9khz～150khz的iec-61000-6-3而規(guī)定測(cè)定法和限度值。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，使用規(guī)定的虛擬電源網(wǎng)絡(luò)(lisn：line?impedance?stabilization?network(線(xiàn)路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)))來(lái)評(píng)價(jià)各自的電壓有效值、電壓正峰值。

3、目前，電力轉(zhuǎn)換裝置所具備的整流電路的主流是電壓型。在電壓型的整流電路中，采用經(jīng)由電抗器對(duì)商用電壓進(jìn)行開(kāi)關(guān)，得到直流電壓而改善功率因數(shù)的方式。在該方式中，期望降低該紋波電流的對(duì)策，使得通過(guò)上述虛擬電源網(wǎng)絡(luò)將流過(guò)整流電路的紋波電流換算為電壓值而得到的值不脫離上述標(biāo)準(zhǔn)。

4、對(duì)于用于空調(diào)機(jī)的電力轉(zhuǎn)換器，要求兼顧空調(diào)機(jī)的負(fù)載為所謂的部分負(fù)載時(shí)的效率的提高和運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的擴(kuò)大。為了應(yīng)對(duì)該要求，提出了在電力轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作中并用整流動(dòng)作和開(kāi)關(guān)動(dòng)作的技術(shù)。

5、日本發(fā)明專(zhuān)利第6478881號(hào)公報(bào)(以下表示為“專(zhuān)利文獻(xiàn)1”)公開(kāi)了選擇性地實(shí)施同步整流、部分開(kāi)關(guān)和高速開(kāi)關(guān)的技術(shù)。在負(fù)載小的中間運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域采用同步整流，在負(fù)載比中間運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域大的額定運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域采用部分開(kāi)關(guān)，在負(fù)載更大的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域采用高速開(kāi)關(guān)。

6、還提出了一種帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器，其將電容器與開(kāi)關(guān)元件(以下，從控制有無(wú)從電容器向逆變器放電的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，該開(kāi)關(guān)元件也被稱(chēng)為“放電開(kāi)關(guān)”)的串聯(lián)連接并聯(lián)設(shè)置在變流器與逆變器之間。

7、例如，日本發(fā)明專(zhuān)利第5804167號(hào)公報(bào)公開(kāi)了如下技術(shù)：在帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器中，對(duì)從變流器輸出的電壓(以下也稱(chēng)為“變流器輸出電壓”)進(jìn)行升壓來(lái)對(duì)該電容器進(jìn)行充電。日本發(fā)明專(zhuān)利第5804167號(hào)公報(bào)公開(kāi)了如下技術(shù)：在帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器中，將變流器輸出的電力分配為提供給有源緩沖器的電力和提供給逆變器的電力，提供給有源緩沖器的電力小于提供給逆變器的電力。

8、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

9、專(zhuān)利文獻(xiàn)

10、專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本發(fā)明專(zhuān)利第6478881號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的課題

2、為了得到日本發(fā)明專(zhuān)利第6478881號(hào)公報(bào)中的基于同步整流的效果，要求具有數(shù)mh級(jí)的電感的電抗器。從降低費(fèi)用的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，具有這樣的電感的電抗器使用硅鋼板。硅鋼板的鐵損大，因此優(yōu)選部分開(kāi)關(guān)或高速開(kāi)關(guān)的動(dòng)作所基于的頻率較低。另一方面，從降低電抗器的噪音的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選該頻率比可聽(tīng)范圍高。由此，該頻率僅降低到作為可聽(tīng)范圍上限的16khz左右。

3、從與關(guān)于以9khz～150khz的范圍的頻率為對(duì)象的低壓系傳導(dǎo)妨礙的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，還設(shè)想提高電力轉(zhuǎn)換裝置中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的頻率或增大電抗器的電感的技術(shù)。但是，該技術(shù)使電抗器的損耗(包括散熱)增大，使電力轉(zhuǎn)換裝置的效率降低，使空調(diào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍縮小。也設(shè)想利用載波濾波器，但這會(huì)導(dǎo)致同步整流時(shí)的效率的降低、電力轉(zhuǎn)換裝置的大型化。

4、在帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器中，特別是在對(duì)變流器輸出電壓進(jìn)行升壓而對(duì)電容器進(jìn)行充電的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)基于規(guī)定的載波的放電開(kāi)關(guān)的接通/關(guān)斷，將流過(guò)逆變器的直流電流在經(jīng)由變流器從電源供給的電流和從緩沖電路供給的電流之間切換。

5、在帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器中，例如，選擇與用于逆變器中的開(kāi)關(guān)的載波相同的周期作為用于放電開(kāi)關(guān)中的開(kāi)關(guān)的載波的周期(例如，日本特開(kāi)2021-58002號(hào)公報(bào))。逆變器中的開(kāi)關(guān)采用例如具有5khz左右的頻率的載波，因此優(yōu)選滿(mǎn)足以2khz～9khz的范圍的頻率為對(duì)象的低壓系統(tǒng)高次諧波的標(biāo)準(zhǔn)。

6、帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器中的變流器與日本發(fā)明專(zhuān)利第6478881號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的技術(shù)不同，以電流型轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)，采用載波濾波器。為了提高相對(duì)于低壓系統(tǒng)高次諧波的標(biāo)準(zhǔn)中的限度值的余裕度，期望載波濾波器的濾波器衰減率增大、載波頻率增大，但這樣的增大容易伴隨帶有源緩沖器的單相三相電力轉(zhuǎn)換器的大型化、效率降低。

7、在本公開(kāi)中提出了在電力轉(zhuǎn)換器中降低諧波的技術(shù)。

8、用于解決課題的手段

9、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法是對(duì)電力轉(zhuǎn)換器(100)進(jìn)行控制的方法。所述電力轉(zhuǎn)換器(100)具備：直流鏈路(7)；變流器(3)，其對(duì)單相的交流電壓(vin)進(jìn)行整流，將基于所述交流電壓的第一交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力而輸出第一瞬時(shí)電力(pin)；有源緩沖器(4)，其與所述直流鏈路(7)之間授受電力，以第二瞬時(shí)電力(pbuf)進(jìn)行緩沖；以及逆變器(5)，其將從所述直流鏈路(7)輸入的第三瞬時(shí)電力(pdc)轉(zhuǎn)換為第二交流電力(pout)而輸出。

10、所述有源緩沖器(4)具有：增壓器(4b)，其對(duì)所述交流電壓(vin)被整流而得到的整流電壓(vrec)進(jìn)行升壓，生成第一電壓(vc)；以及開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)，其從所述增壓器(4b)對(duì)所述直流鏈路斷續(xù)地施加所述第一電壓(vc)。

11、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第一方式中，使所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)以第一占空比(dc)導(dǎo)通，對(duì)所述第一占空比(dc)以及所述第一電壓(vc)中的任一方或雙方進(jìn)行控制：在所述第二交流電力(pout)為比第一閾值小的第二閾值以上的情況下，將等效直流電壓(vdc)控制為比所述整流電壓(vrec)的峰值(vm)高且為所述第一電壓(vc)以下；使所述第二交流電力(pout)取比所述第一閾值大的第一值時(shí)的所述等效直流電壓(vdc)高于所述第二交流電力(pout)取比所述第二閾值大且比所述第一閾值小的第二值時(shí)的所述等效直流電壓(vdc)。

12、所述等效直流電壓(vdc)是施加于所述直流鏈路(7)并且是用所述第三瞬時(shí)電力(pdc)除以作為流過(guò)所述逆變器(5)的電流的平均值的直流電流(idc)而得到的直流電壓。

13、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第一方式，使電力轉(zhuǎn)換器中的諧波降低。

14、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第二方式在該第一方式中，所述有源緩沖器(4)從所述直流鏈路(7)輸入作為所述第一瞬時(shí)電力(pin)的一部分的第四瞬時(shí)電力(pl)，向所述直流鏈路(7)輸出第五瞬時(shí)電力(pc)，對(duì)所述第二瞬時(shí)電力(pbuf＝pc-pl)進(jìn)行緩沖。

15、所述第三瞬時(shí)電力(pdc)是從所述第一瞬時(shí)電力(pin)中減去所述第四瞬時(shí)電力(pl)而得到的第六瞬時(shí)電力(prec)與所述第五瞬時(shí)電力(pc)之和。電力比是所述第六瞬時(shí)電力(prec)與所述第一瞬時(shí)電力(pin)之比(prec/pin)。在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第二方式中，使所述第二交流電力(pout)取所述第一值時(shí)的所述電力比小于所述第二交流電力(pout)取所述第二值時(shí)的所述電力比。

16、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第三方式在該第一方式或第二方式中，在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下，作為從1中減去所述第一占空比(dc)而得到的值的第二占空比(drec)的最大值大于0且小于或者大于且為1以下。本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第三方式進(jìn)一步降低諧波。

17、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第四方式在該第三方式中，在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下，所述第二占空比(drec)的最大值大于0且小于

18、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第四方式，能夠提高等效直流電壓。根據(jù)第三方式，第二占空比的最大值大于且為1以下的情況能提高電力轉(zhuǎn)換器的效率。

19、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第五方式以及第六方式均在該第四方式中，升壓比(α)是所述第一電壓(vc)除以所述峰值(vm)而得到的值，電壓利用率(r)是所述等效直流電壓除以所述峰值(vm)而得到的值，所述升壓比(α)也能夠取第三值(α1)和比所述第三值大的第四值(α2)中的任意值。在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下：當(dāng)所述升壓比(α)取所述第三值(α1)時(shí)，對(duì)于大于1的第一范圍(j1)內(nèi)的所述電壓利用率(r)，由所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的相對(duì)于所述交流電壓(vin)的諧波的振幅(ih’)為規(guī)定的閾值(th2)以上，對(duì)于所述第一范圍(j1)以外的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th2)。當(dāng)所述升壓比(α)取所述第四值(α2)時(shí)，對(duì)于大于1的第二范圍(j2)內(nèi)的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)為所述規(guī)定的閾值(th2)以上，對(duì)于所述第二范圍(j2)以外的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th2)。

20、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第五方式中，當(dāng)所述電壓利用率(r)比所述第二范圍的上限(j2u)大時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第四值(α2)。

21、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第六方式中，當(dāng)所述電壓利用率(r)比所述第一范圍的上限(j1u)大且為所述第二范圍(j2)的上限(j2u)以下時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第三值(α1)。

22、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第七方式在該第四方式中，升壓比(α)是所述第一電壓(vc)除以所述峰值(vm)而得到的值，電壓利用率(r)是所述等效直流電壓除以所述峰值(vm)而得到的值，所述升壓比(α)也能夠取第三值(α1)和比所述第三值(α1a；α1b)大的第四值(α2)中的任意值。在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下：當(dāng)所述升壓比(α)取所述第三值(α1a；α1b)時(shí)，對(duì)于大于1的第一下限值(d1)以下的所述電壓利用率(r)，由所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的相對(duì)于所述交流電壓(vin)的諧波的振幅(ih’)為規(guī)定的閾值(th3)以上，對(duì)于比所述第一下限值(d1a；d1b)大的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th3)。當(dāng)所述升壓比(α)取所述第四值(α2)時(shí)，對(duì)于比所述第一下限值(d1a；d1b)高的第二下限值(d2)以下的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)為所述規(guī)定的閾值(th3)以上，對(duì)于比所述第二下限值(d2)大的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th3)。

23、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第七方式中，當(dāng)所述第三值(α1b)為所述第二下限值(d2)以上時(shí)，在所述電壓利用率(r)比所述第一下限值(d1b)大且小于所述第二下限值(d2)時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第三值(α1b)，當(dāng)所述第三值(α1a)小于所述第二下限值(d2)時(shí)，在所述電壓利用率(r)比所述第一下限值(d1a)大且小于所述第三值(α1)時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第三值(α1a)。

24、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第八方式在該第七方式中，當(dāng)所述第三值(α1b)為所述第二下限值(d2)以上時(shí)，在所述電壓利用率(r)比所述第二下限值(d2)大時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第四值(α2)。

25、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第八方式，提高等效直流電壓。

26、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第九方式在該第三方式中，在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下，所述第二占空比(drec)的最大值比大且為1以下。

27、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第九方式，提高電力轉(zhuǎn)換器的效率。

28、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十方式以及第十一方式均在該第九方式中，升壓比(α)是所述第一電壓(vc)除以所述峰值(vm)而得到的值，電壓利用率(r)是所述等效直流電壓除以所述峰值(vm)而得到的值，所述升壓比(α)也能夠取第三值(α1)和比所述第三值大的第四值(α2)中的任意值。在所述第二交流電力(pout)比所述第二閾值大的情況下：當(dāng)所述升壓比(α)取所述第三值(α1)時(shí)，對(duì)于大于1的第一范圍(j1)內(nèi)的所述電壓利用率(r)，由所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的相對(duì)于所述交流電壓(vin)的諧波的振幅(ih’)為規(guī)定的閾值(th2)以上，對(duì)于所述第一范圍(j1)以外的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th2)。當(dāng)所述升壓比(α)取所述第四值(α2)時(shí)，對(duì)于大于1的第二范圍(j2)內(nèi)的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)為所述規(guī)定的閾值(th2)以上，對(duì)于所述第二范圍(j2)以外的所述電壓利用率(r)，所述諧波的所述振幅(ih’)小于所述規(guī)定的閾值(th2)。

29、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十方式中，當(dāng)所述電壓利用率(r)為所述第一范圍的下限(j1d)以上且小于所述第二范圍(j2)的下限(j2d)時(shí)，所述升壓比(α)采用所述第四值(α2)。

30、在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十一方式中，當(dāng)所述第一占空比(dc)取第五值且所述升壓比(α)取所述第四值(α2)時(shí)，所述電壓利用率(r)取所述第一范圍的下限(j1d)。在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十一方式中，當(dāng)所述電壓利用率(r)小于所述第一范圍的下限(j1d)時(shí)，所述第一占空比采用小于所述第五值的值，所述升壓比(α)采用所述第三值(α1)。

31、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十一方式，提高電力轉(zhuǎn)換器的效率。

32、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十二方式在該第一方式至第十一方式中的任一方式中，所述增壓器(4b)具有升壓斬波器。在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十二方式中，使用比所述逆變器(5)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作中使用的載波的頻率高的頻率，使所述升壓斬波器對(duì)輸入到所述升壓斬波器的電流(il)進(jìn)行斬波。

33、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十三方式在該第十二方式中，所述電力轉(zhuǎn)換器(100)還具備濾波器(2)，該濾波器(2)具有比所述載波的所述頻率低的截止頻率。所述交流電壓(vin)經(jīng)由所述濾波器(2)輸入到所述變流器(3)。

34、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十四方式在該第十二方式中，所述電力轉(zhuǎn)換器(100)還具備濾波器(2)，該濾波器(2)具有比所述載波的所述頻率低的截止頻率。所述變流器(3)經(jīng)由所述濾波器(2)輸出所述第一瞬時(shí)電力(pin＝prec+pl)。

35、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十三方式以及第十四方式均有助于：不僅不使由于逆變器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的紋波電流向單相的交流側(cè)傳播，還不使由于增壓器中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的紋波電流向單相的交流側(cè)傳播。

36、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十五方式在該第一方式至第十一方式中的任一方式中，所述增壓器(4b)具有升壓斬波器。在本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十五方式中，使用比所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的頻率高的頻率，使所述升壓斬波器對(duì)輸入到所述升壓斬波器的電流(il)進(jìn)行斬波。

37、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十六方式在該第十五方式中，所述電力轉(zhuǎn)換器(100)還具備濾波器(2)，該濾波器(2)具有比所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的所述頻率低的截止頻率。所述交流電壓(vin)經(jīng)由所述濾波器(2)輸入到所述變流器(3)。

38、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十七方式在該第十五方式中，所述電力轉(zhuǎn)換器(100)還具備濾波器(2)，該濾波器(2)具有比所述開(kāi)關(guān)(4a、sc、qc)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的所述頻率低的截止頻率。所述變流器(3)經(jīng)由所述濾波器(2)輸出所述第一瞬時(shí)電力(pin＝prec+pl)。

39、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十六方式以及第十七方式均有助于：不僅不使由于開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的紋波電流向單相的交流側(cè)傳播，還不使由于增壓器中的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的紋波電流向單相的交流側(cè)傳播。

40、本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十八方式在該第一方式至第十七方式中的任一方式中，在對(duì)所述第一占空比(dc)進(jìn)行控制而所述第二交流電力比所述第二閾值小的情況下，采用以下控制中的任意控制：交替地設(shè)置所述第一占空比(dc)為0的非導(dǎo)通期間和所述第一占空比(dc)為正的導(dǎo)通期間，所述非導(dǎo)通期間和所述導(dǎo)通期間均具有所述交流電壓(vin)的四分之一周期的長(zhǎng)度的控制；以及所述非導(dǎo)通期間的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上為0的其他控制。

41、根據(jù)本公開(kāi)的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法的第十八方式，提高電力轉(zhuǎn)換器的效率。