專利名稱：電力變換器的并聯(lián)運行控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉明電力變換器的并聯(lián)運行控制裝置，它將多單元逆變器，即電力變換器，并聯(lián)后進行電流平衡控制，使其并聯(lián)運行。
圖4是將2單元逆變器并聯(lián)的原有的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置的結構圖。圖中，1是提供電壓型逆變器輸入電壓的直流電壓源，2、3是構成電壓型逆變器的第1、2單元逆變器，將輸入直流電壓源1的電壓，變換成交流電壓后輸出。在第1單元逆變器2中，21T-26T是三相橋式連接的晶體管，21D-26D是與各晶體管21T-26T并聯(lián)的換流二極管。第2單元逆變器3中，31T-36T是與上述同樣的晶體管，31D-36D是與上述同樣的換流二極管。
21C-23C是連接第1單元逆變器2各相輸出的電流互感器，31C-33C是連接第2單元逆變器3各相輸出的電流互感器，4、5、6是連接在單元逆變器2、3相同相輸出之間的電抗器。
下面，說明圖4所示電力變換器的并聯(lián)控制裝置的大致動作。
首先，第1、2單元逆變器2、3分別連接共用的直流電壓源1，它們的輸出通過相間電抗器4、5、6并聯(lián)連接。在第1單元逆變器2和第2單元逆變器3的輸出側設置為使各單元逆變器輸出電流取得平衡所必需的用于檢測逆變器輸出電流的電流互感器21C-23C和31C-33C。
參照圖5，對上述構成的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置的電流平衡控制進行說明。圖5是具體的電路圖，示出原有的電流平衡控制型電力變換裝置并聯(lián)運行控制裝置一相的結構，該裝置登載在“系統(tǒng)用高性能逆變器驅動系列的機種擴充”(安川電機第2號，1987年，105至112頁)中。其中，與圖4相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠?。圖中，28是控制晶體管21T、22T開和關的基極驅動電路，38是控制晶體管31T、32T開和關的基極驅動電路。
7是從外部輸入的電流基準指令，8是減法器，取出電流基準指令7和設在第1單元逆變器2輸出端的電流互感器21C所輸出的變流器輸出電流之差。9是電流控制器，它改變3個支路調制控制信號輸出，使逆變器輸出電流跟隨電流基準指令7。
10是同樣的減法器，取出電流基準指令7與設在第2單元逆變器3輸出端的電流互感器31C所輸出的逆變器輸出電流之差。11是同樣的電流控制器，它改變3支路調制控制信號輸出，使逆變器輸出電流跟隨電流基準指令7。
13、15都是減法器，分別求出三角波發(fā)生器輸出的三角波信號電平與各電流控制器9、11輸出的3支路調制控制信號的電平差。14、16都是比較器，分別根據(jù)各減法器13、15所求出的偏差，產生PWM指令，輸出給各基極驅動電路28、38。
下面，根據(jù)上述結構說明電流平衡控制的細節(jié)。首先，用減法器8取得外部輸入的電流基準指令7與由設在單元逆變器輸出側的變流器21C檢測到的逆變器輸出電流的偏差，將該偏差輸入電流控制器9。電流控制器9改變3支路調制控制信號輸出，使3個輸出電流跟隨電流基準指令7。
電流控制器9的輸出與鋸齒波發(fā)生器12輸出的鋸齒波信號一起輸入減法器13，求出各輸出電平間的偏差。該偏差輸入后續(xù)的比較器14，從而得出該基極驅動電路28的PWM指令?；鶚O驅動電路28根據(jù)上述比較器14輸出的PWM指令，使第1單元逆變器2的晶體管21T、22T作開關動作。
對于第2單元逆變器3，進行與第1單元逆變器2相同的控制。這樣，在電流平衡控制下，第1單元逆變器2與第2單元逆變器3的輸出電流跟隨電流基準指令7，因而，兩個單元逆變器的輸出電流取得了平衡。
下面，參照圖6、圖7，說明在第1單元逆變器2中采用2支路調制方式的例子。至于第2單元逆變器3，因為動作相同，所以省略其說明。圖6是電路圖，示出采用2支路調制方式時調制電路的細節(jié)。圖7是圖6所示調制電路各部位的信號波形圖。圖6中，9A是2支路調制控制信號發(fā)生器，其中的9a-9c是產生各相2支路調制控制信號的信號發(fā)生部。14a-14c是比較器，比較三角波發(fā)生器12所輸出的三角波信號和2支路調制控制信號Su、Sv、Sw。2支路調制控制信號發(fā)生器9A取入圖5所示電流控制器9、11輸出的3支路調制控制信號，對2支路調制控制信號Su、Sv、Sw修正后，產生信號。
從圖7可見，在2支路調制方式下，2支路調制控制信號的一個周期被6等分，在各個區(qū)間，由2支路調制控制信號發(fā)生器9A產生2支路調制控制信號，使構成電壓型逆變器的單元逆變器3個支路中任一支路固定在直流電源任一極性上，由比較器14a-14c比較該2支路調制控制信號與三角波發(fā)生器12產生的三角波信號，從而得到PWM指令Pu、Pv、Pw。即，在1個載波(三角波)周期內，將3支路中任一支路固定在直流電源的任一極性上，其它兩個支路分別各切換一次上支路和下支路，總共切換兩次，從而得到所要的輸出電壓。
亦即，所謂2支路調制方式，簡單講是在1個周期中的特定期間(例如60°之間)固定(飽和)1個支路的電壓，只調制其它兩個支路?？梢哉f是一種在扭曲各相電位的同時控制線電壓達到所需波形的方式。
該2支路調制方式與采用同一載波頻率的3支路調制方式相比，具有切換次數(shù)降低為原次數(shù)的2/3的特性。
社團法人電氣學會1987年3月發(fā)行的“半導體電力變換電路”一書第110、111、125等頁中，對2支路調制方式作了解說。
原有的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置如上述構成，因此，若各單元逆變器中采用2支路調制方式，則各單元逆變器單獨設定電平固定的特定期間，使一個支路的電平飽和。因而，各單元逆變器中使電平飽和的特定期間各不相同，結果在各單元逆變器之間產生大的輸出電壓差，各單元逆變器的各相之間有很大的循環(huán)電流流動，導致了逆變器損壞，或者為抑制循環(huán)電流所需相間電抗器增大等問題。
本發(fā)明為解決上述問題而作，目的在于提供一種電力變換器的并聯(lián)運行控制裝置，它能減小相間電抗器，同時，能進行穩(wěn)定的逆變器并聯(lián)運行控制。
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置包括電壓固定期確定電路，它根據(jù)作為上述多個電力變換器每一相的電壓指令值的3支路調制控制信號，在3個相中確定電平在特定期間內固定為規(guī)定的直流電平的一個相，并確定上述多個電力變換器的電壓固定期;2支路調制控制信號發(fā)生電路，在生成由電壓固定期確定電路所規(guī)定的一相的固定電壓指令值的同時，將對應于余下兩個相的3支路調制控制信號修正成2支路調制控制信號，輸出給PWM調制裝置。
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置當電壓固定期確定電路確定特定相的電平固定期后，就作出指令，將對應于各電力變換器而設的各2支路調制控制信號發(fā)生電路所取入的3支路調制控制信號修正成2支路調制控制信號，從而能使各單元電力變換器特定相電壓固定的特定期間同步。


圖1是電路圖，示出本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置中2支路調制方式調制電路的一個實施例。
圖2是流程圖，說明該實施例中電壓固定期確定電路的動作。
圖3是流程圖，說明該實施例中2支路調制控制信號發(fā)生電路的動作。
圖4是電路圖，顯示兩臺并聯(lián)連接的電力變換器的電路結構。
圖5是方框圖，顯示原有的電力變換器并聯(lián)運轉控制裝置的結構。
圖6是電路圖，顯示原有的2支路調制控制信號電路。
圖7是波形圖，顯示原有的2支路調制控制信號電路各部位的波形。
圖1是電路圖，示出在構成本發(fā)明的電力變換器的三相電壓型逆變器中，采用2支路調制方式的調制電路的一個實施例。圖中，91，92，93是對應于圖中未示出的第1單元逆變器2而設的電流控制器，如原有技術的圖5所示，根據(jù)從外部輸入的電流基準指令與從單元逆變器輸出側檢測到的逆變器輸出電流的偏差，輸出3支路調制控制信號Vu1、Vv1、Vw1，使單元逆變器的輸出電流跟隨電流基準指令。
9B是2支路調制控制信號發(fā)生器，與3支路調制控制信號Vu1、Vv1、Vw1的信號發(fā)生部9a1、9a2、9a3相對應，將3支路調制控制信號Vu1、Vv1、Vw1變換成2支路調制控制信號Su1、Sv1、Sw1。
14a-14c是比較器，比較三角波發(fā)生器12輸出的三角波信號和2支路調制控制信號Su1、Sv1、Sw1，輸出PWM信號Pu1、Pv1、Pw1。
111、112、113是對應于圖中未示出的第2單元逆變器3所設的電流控制器，輸出3支路調制控制信號Vu2、Vv2、Vw2。
11A是2支路調制控制信號發(fā)生器，包括對應于各3支路調制控制信號Vu2、Vv2、Vw2的信號發(fā)生部11a1、11a2、11a\-3，它們將各3支路調制控制信號Vu2、Vv2、Vw2變換成2支路調制控制信號Su2、Sv2、Sw2。
16a-16c是比較器，比較從三角波發(fā)生器12輸出的三角波信號和2支路調制控制信號Su2、Sv2、Sw2，輸出PWM信號Pu2、Pv2、Pw2。
17是電壓固定期確定電路，確定使對應于各單元逆變器2、3所設的2支路調制控制信號發(fā)生器9B、11A一個支路的電壓固定的特定期間。
下面，參照圖2、3的流程圖，說明本實施例的動作。圖2是說明電壓固定期確定電路17的動作的流程圖，圖3是說明本實施例的2支路調制控制信號發(fā)生器9B動作的流程圖。
首先，電壓固定期確定電路17取入2支路調制控制信號Vu1、Vv1、Vw1，計算各信號的絕對值(步驟S11)。接著，比較絕對值｜Vu1｜、｜Vv1｜、｜Vw1｜的大小(步驟S12)。比較的結果是，向2支路調制控制信號發(fā)生電路9B發(fā)出指示，確定將輸出絕對值最大的3支路調制控制信號的相所對應的支路電壓電平固定(步驟S13)。
接著，根據(jù)電壓固定期確定電路17的決定，由單元逆變器2的2支路調制控制信號發(fā)生器9B產生各相的2支路調制控制信號Su1、Sv1、Sw1。另外，根據(jù)由電壓固定期確定電路17依據(jù)單元逆變器2的3支路調制控制信號Vu1、Vv1、Vw1所確定的電壓固定期，由單元逆變器3的支路調制控制信號發(fā)生器11A產生單元逆變器3的2支路調制控制信號，使單元逆變器3的電壓固定期與單元逆變器2同步。
再詳細說明電壓固定期確定電路17的動作。電壓固定期確定電路17以比3支路調制控制信號頻率小得多的周期反復執(zhí)行圖2的流程。其時，若從第1個周期到第N個周期間，U相的2支路調制控制信號Vu1的絕對值持續(xù)保持最大，則確定在此持續(xù)期間內，將對應于U相的支路電壓電平固定在直流電源1的一個極性上。
下面根據(jù)圖3的流程圖，說明從電壓固定期確定電路17接收電壓固定指示的2支路調制控制信號發(fā)生電路9B的動作。根據(jù)電壓固定期確定電路17的決定，例如將U相對應的支路電壓固定時，2支路調制控制信號發(fā)生電路9B對于U相的2支路調制控制信號Su1，設定固定電壓指令值，將對應支路的電壓固定在直流電源1一個極性的電平上(步驟S21)。即，如圖7所示，在電壓固定期內，固定在三角波信號電平之上。
若固定U相的2支路調制控制信號Su1的電壓電平，則算出該2支路調制控制信號Su1與3支路調制控制信號Vu1的差值δ(步驟S22)。接著，將余下的3支路調制控制信號Vv1、Vw1加上上述差值δ，算出V相、W相的2支路調制控制信號Sv1、Sw1(步驟S23)。
因而，一個支路的電壓電平固定，其它2相的控制信號修正成線電壓與原有的3支路調制控制信號相同，三相電壓型逆變器僅由2個支路作PWM調制。第2單元逆變器3對應的2支路調制控制信號發(fā)生器11A的動作與上述2支路調制控制信號發(fā)生器9B的動作相同。
在上述實施例中，對采用晶體管的三相電壓型逆變器作了說明，但本實施例也能適用于晶體管變流器。另外，即使有3臺以上單元逆變器并聯(lián)運行，只要用電抗器將各單元逆變器的各相輸出連在一起，本實施例也能適用。
如上所述，本發(fā)明包括電壓固定期確定電路，依據(jù)多臺電力變換器各相電壓指令值的3支路調制控制信號，在3個相中確定一個電壓電平在特定期間固定為規(guī)定的直流電壓電平的相，確定上述多臺電力變換器的電壓固定期;2支路調制控制信號發(fā)生電路，產生由電壓固定期確定電路所確定的相的固定電壓指令值，同時，將余下2相對應的3支路調制控制信號修正成2支路調制控制信號，輸出給PWM調制裝置，本發(fā)明從而能在各電力變換器之間實現(xiàn)特定相電壓固定期的同步。因而，各電力變換器各相間的輸出電壓差消失，抑制了循環(huán)電流，從而能減少相間電抗器，獲得裝置整體便宜且能小型化的效果。
權利要求
1.一種電力變換器并聯(lián)運行控制裝置，將多臺電力變換器與直流電源并聯(lián)連接，并通過電抗器將上述各電力變換器的輸出并聯(lián)后，使之運行，其特征在于，還包括電壓固定期確定電路，依據(jù)作為上述多臺電力變換器各相的電壓指令值的3支路調制控制信號，在3個相中確定一個相，其電壓電平在特定期間內固定為規(guī)定的直流電壓電平，并確定上述多臺電力變換器的電壓固定期；2支路調制控制信號發(fā)生電路，產生上述電壓固定期確定電路所確定的相的固定電壓指令值，同時，將余下2個相對應的3支路調制控制信號修正成2支路調制控制信號，輸出給PWM調制裝置。
全文摘要
本發(fā)明的電力變換器并聯(lián)運行控制裝置包括電壓固定期確定電路17，依據(jù)作為相電壓指令值的3支路調制控制信號，在3個相中確定一個電壓電平在特定期間內固定為規(guī)定的直流電壓電平的相，并確定多臺電力變換器的電壓固定期；2支路調制控制信號發(fā)生電路9B、11A，產生由上述電路17所確定的相的固定電壓指令值，同時，將余下2個相對應的3支路調制控制信號修正為2支路調制控制信號，輸出給PWM調制裝置。
文檔編號H02M7/493GK1083282SQ9310670
公開日1994年3月2日 申請日期1993年5月31日 優(yōu)先權日1992年6月24日
發(fā)明者荒木博司 申請人:三菱電機株式會社