不平衡電壓補償方法及裝置、三相變換器控制方法及裝置的製作方法

2023-07-03 19:38:41

專利名稱：不平衡電壓補償方法及裝置、三相變換器控制方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及不平衡電壓補償，涉及對三相交流的不平衡進行補償的方法以及補償 裝置，以及涉及在將三相交流電力變換成直流電力的三相變換器中，對三相交流的不平衡 進行補償的控制方法以及控制裝置。
背景技術：
已知當在電源一側產生瞬時電壓降低(瞬時降低)或長時間的電壓降低等電 壓降低時，在從電源接收電力供給的負載一側，生產線停止或對加工產品不良等產生影 響。特別是在半導體製造裝置中產生大的影響，所以規定了關於瞬時降低的規格「SEMI F47-0200」(非專利文獻1)、「SEMI F47-0706」(非專利文獻2)。關於試驗方法，記錄在SEMI F42-0600 中。作為現有的瞬時降低對策，設置使用了電容器或蓄電池等的瞬時降低補償裝置或 不停電電源裝置(UPQ這樣的蓄電設備裝置。使用了蓄電設備的補償裝置在電源側或負載 側作為並聯設備設置，除此之外，在電源側和負載側之間作為串聯設備插入設置，在瞬時降 低時切換電力系統。此外，公知在將三相交流電力變換為直流電力(交流-直流)的電力變換裝置中， 當三相交流輸入電壓瞬時停止或電壓瞬時降低時，通過瞬時電壓降低補償裝置來維持向負 載的電力供給(例如，參照專利文獻1、2)。圖16表示現有的電壓變動補償裝置102的構成例。在圖16中，通過具有各相交 流電源101a、101b、101c的Y連接表示三相交流電源101，但在使用蓄電設備裝置的現有方 式中不拘泥於Y連接或△連接。電壓變動補償裝置102設在三相交流電源101和直流負 載(未圖示)之間。蓄電設備裝置的三相交流電源適用於Y連接和△連接中的任意一種。電壓變動補償裝置102對於三相交流(a相、b相、c相)的各相，把具備作為電力 蓄積單元的電容器10fe、105b、105c的各相電壓補償電路l(Ma、104b、l(MC串聯連接，具備 控制各相電壓補償電路l(Ma、104b、l(Mc的控制電路103。在三相交流電源上，不限於三相均等負載地連接有各種單相負載。受到這些負載 的接入或氣象/事故現象等各種影響，以三相平衡或不平衡的方式隨時產生電壓降低。各相電壓補償電路l(Ma、104b、l(Mc根據控制電路103的指令輸出各相的補償電 壓來補償電壓變動。在電壓變動補償電路102中在通常動作時對電容器10fe、105b、105c 充電。在瞬間停止或電壓瞬時降低時，通過從電容器10fe、105b、105c放電的電力來維持恆 定的輸出電壓，繼續向直流負載供給電力。這些瞬時降低補償裝置存在不僅設置大型的蓄電設備裝置和電容器單元的設備 投資，而且還需要定期進行維護的問題，所以具有不使用蓄電設備，使用變換三相交流輸入 功率的單元在瞬時電壓降低時進行穩定的電力供給的要求，此外，還尋求不使用蓄電設備 來實現功率因數的改善。因此，提出了在瞬時電壓降低時，鑑於瞬時降低期間的輸入電壓處於三相不平衡的狀態，通過三相PWM變換器，不使用採用了蓄電設備的電壓變動補償裝置，控制瞬時降低 期間的三相不平衡輸入電壓來實現瞬時降低補償，通過使用該三相PWM變換器的瞬時降低 補償，即使在發生瞬時降低後，也能不中斷地持續地向負載供給在成為瞬時降低狀態之前 的正常狀態下供給的電力。以下，說明通過三相PWM變換器能控制三相不平衡輸入電壓。圖17表示瞬時降低時的等效電路。在圖17中，er^s、et是輸電線三相平衡電壓， Z1是輸電線的阻抗、Z12, Z23> Z31是瞬時降低時的等效阻抗，eab、ebc, eca是在瞬時降低時產生 的三相不平衡的線電壓、ei。是零序分量電壓，Za, Zb, Zc是負載阻抗，通過在三相交流輸入側 換算的負載阻抗來表示直流負載&。(圖18所示)。如果將振幅設為Em，輸電線三相平衡電壓e,、es、et通過下面的數學式⑴ (3) 表不。er = EmCos ω t... (1)es = EmCos (ω t-2 π /3)...(2)et = EmCos (ω t+2 π /3)... (3)由於ep es、et是輸電線三相平衡電壓，所以不會出現負序分量^fet)、零序分量 e0(rst)。因此，負序分量 (@)、零序分量e。fct)通過下面的式子(4)來表示。en(rst) = e0(rst) = O- (4)在圖17中，瞬時降低時相當於對輸電線阻抗Z1施加了等效阻抗Z12、Z23> Z31的狀 態。此時，端子a、b、c的線電壓 、％。、『成為三相不平衡狀態，產生圖17所示的零序分
量電e1。在圖18中，從圖17的端子a、b、c觀察，左側表示三相交流電源IOOB側，右側表示 三相變換器200的主電路部分。三相交流電源100B通過三相平衡電壓e,、es、et和不平衡 原因等效地表示。這裡，不平衡原因能夠通過圖17表示的等效阻抗&2j23、Z31的接入來等 效地表示。不平衡電壓補償裝置400使用已知或能夠實測的三相不平衡輸入相電壓來生成 補償信號。三相PWM變換器200具備三相PWM電路200a和三相PWM控制脈衝生成部200b， 三相PWM控制脈衝生成部200b根據不平衡電壓補償裝置400生成的三相不平衡輸入電壓 生成控制脈衝信號，對三相PWM電路200a進行PWM控制。通過該PWM控制，三相PWM變換 器200把進行了不平衡電壓補償後的直流電壓提供給直流負載300。如上所述，通過使用三相PWM變換器來控制瞬時降低期間的三相不平衡輸入電
壓，能夠不使用採用了電容器或蓄電池等蓄電設備的電壓變動補償裝置來實現瞬時降低補 償。但是，一般為了控制裝入PFC (Power Factor Correction)的三相PWM變換器，需 要導出相互間具有120°相位差的Y連接三相不平衡相電壓。在將導出的檢測信號變換處 理為旋轉坐標(dq軸)的變量之後，分離成正序分量電壓、負序分量電壓以及零序分量電 壓，來用作控制需要的反饋信號。作為通過三相PWM變換器控制的瞬時降低補償，例如已知非專利文獻3 5，但在 這些非專利文獻表示的三相PWM變換器控制中，把相互之間具有120°相位差的Y連接三相 不平衡電壓作為已知或能夠實測的輸入相電壓來處理。
與此相對，一般的三相配電系統是Δ連接，在Δ連接三相配電中，能夠實測的三 相電壓是各端子間的電壓即線電壓，無法實測Y連接電壓以及零序分量電壓。因此，為了通過目前提出的三相PWM變換器控制來補償Δ連接三相配電的三相不 平衡電壓，需要根據實測的線電壓導出相互之間具有120°相位差的Y連接三相不平衡相 電壓。如上所述，通過使用三相PWM變換器來控制瞬時降低期間的三相不平衡輸入電
壓，能夠不使用採用了電容器或蓄電池等蓄電設備的電壓變動補償裝置來實現瞬時降低補 m
te ο但是，一般為了控制裝入了 PFC (Power Factor Correction)的三相FWM變換器， 需要導出相互之間具有120°相位差的Y連接三相不平衡相電壓，在將導出的檢測信號變 換處理成旋轉坐標(dq軸)的變量之後，分離成正序分量電壓、負序分量電壓以及零序分量 電壓，作為控制需要的反饋信號來使用。作為通過三相PWM變換器控制的瞬時降低補償，例如已知非專利文獻3 5，但是 這些非專利文獻所示的三相PWM變換器控制，是把相互之間具有120°相位差的Y連接三相 不平衡電壓作為已知或能夠實測的輸入相電壓來處理。與此相對，一般的三相配電系統是Δ連接，在Δ連接三相配電中，能夠實測的電 壓是△連接三相電壓，是△連接的各端子間的電壓即線電壓，不能實測Y連接電壓以及零 序分量電壓。因此，為了通過目前提出的三相PWM變換器控制來補償δ連接三相配電的三 相不平衡電壓，需要根據實測的線電壓導出相互之間具有120°相位差的Y連接三相不平 衡相電壓。當使用三相PWM變換器控制瞬時降低補償時，需要將受電電壓即三相不平衡電 壓的△型電壓變換成Y型電壓，求出控制參數。特別重要的是零序分量電壓的抽出。作為通過該三相PWM變換器的控制來補償瞬時電壓降低的裝置或方法，例如公知 專利文獻3。專利文獻3所示的瞬時電壓降低補償裝置具備線相電壓變換單元。線相電壓 變換單元把線電壓檢測單元檢測出的線電壓信號變換成相電壓變換信號，根據該相電壓變 換信號生成零序電壓信號以及相電壓信號。線相電壓變換單元檢測相電壓變換信號(V/ , Vs' , Vt')的峰值，根據這三 個峰值，計算係數kl，k2，k3，根據計算出的係數kl，k2，k3來生成零序電壓信號v0( = kl · Vr' +k2 · Vs' +k3 · Vt')、相電壓信號作」^，\)。專利文獻1 日本特開2003-274559號公報(圖1，段落
)專利文獻2 日本特開2004-22M47號公報專利文獻3 日本特開2008-141887號公報(段落
，

)非專利文獻1 :SEMI「SEMI F47-0200半導體口七義裝置電壓寸夕S Λ 二於^ Θ亡力Q仕様」，pp. 859-864，1999年9月初版発行、2000年2月発行(SEMI 1999,2000)， (SEMI 1999,2001)非專利文獻2 =SEMI 「SEMIF47-0706半導體口七義裝置電壓寸夕'對応力 亡的 Q仕様」，pp. 1-12，1999年9月初版発行、2006年5月発行承認(SEMI 1999,2006)非專利文獻3 J.K.kang，S. K. Sul "Control of Unbalanced Voltage PWM Converter Using Instantaneous Ripple Power Feedback，，，Power Electronic Specialist Coference, PESC97,PP.503-508(1997-5)
非專利文獻4 :H. S. Kim, H. S. Mok, G. H. Choe, D. S. Hyun, S. Y. Choe ,Design of Current Controller for 3-phase PWM Converter with Unbalanced Input Voltage，，， Power Electronics Specialist Coference, PESC98,pp.503-509 (1988-8)非專利文獻5 :S. C. Ahn, D. S. Hyun :「New Control Scheme of Three-Phase PWM AC/DC Converter Without Phase Angle Detection Under the Unbalanced Input Voltage Conditions，，，IEEE Transaction on Power electronics, pp. 616-622 (2009-9)

發明內容
根據上述專利文獻3，通過線相電壓變換單元將實測的線電壓信號變換為相電壓 變換信號，根據相電壓變換信號生成零序電壓信號以及相電壓信號，由此，根據一般的三相 配電系統的三相不平衡電壓(線電壓)，能控制三相PWM變換器進行三相不平衡補償。但是，該線相電壓變換單元變換線電壓檢測求出的相電壓變換信號的峰值，根據 基於這三個峰值計算出的係數來生成零序電壓信號以及相電壓信號。因此，為了生成零序 電壓信號以及相電壓信號，需要反覆多次實測線電壓求出最佳係數，生成信號所需要的時 間可能會變長。如果在Y相電壓中不平衡的電壓和相位角已知，則能夠根據該Y相電壓統一地決 定不平衡的線電壓。與此相對，即使在線電壓中不平衡的電壓和相位角已知，也無法根據該 線電壓統一地決定Y相電壓。這是由於Y相電壓的基準點不確定，存在具有相同的不平衡 的電壓和相位角的無數的Y相電壓的組合。為了控制三相PWM變換器，在Y相電壓間需要相互120°的相位差的關係，所以需 要從Y相電壓的無數組合中選定相互具有120°的相位差的特定的Y相電壓。通過選定相互 之間具有120°的相位差的特定的Y相電壓，正序分量電壓與Y相電壓的特定相(a相)成 為同相，通過之後的dq軸變換處理取出成為控制對象的DC成分，因此良好地進行三相PWM 變換器的控制。此外，由於與正序分量電壓相對的負序分量電壓的相位角與零序分量電壓 的相位角，以相互相反的方向表示相同的角度，所以能夠導出零序分量電壓。目前，為了根據線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相電壓，檢測電壓的不平 衡狀態，並且，需要從測定到的線電壓選出相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，因此 處理時間變長。例如，為了在交流中檢測電壓的不平衡狀態，需要監視至少1/2周期期間的 電壓變動。為了控制三相PWM變換器迅速補償電壓的不平衡，需要縮短在電壓的不平衡檢測 以及控制信號的生成中所需要的時間，需要根據瞬時的線電壓導出瞬時的Y相電壓。另外， 這裡，瞬時的線電壓是在某一時刻測定得到的線電壓，瞬時的Y相電壓是根據在該一時刻 得到的線電壓的實測值導出的線電壓的值，與線電壓的測定時刻一對一地對應，意味著不 需要在多個時刻的測定值，就能夠通過一個測定時刻的測定值來求出。為了在負載側迅速消除因瞬時電壓降低導致的影響，需要對於三相配電系統的三 相線電壓的不平衡狀態的變化，儘快地對應三相PWM變換器的控制所需要的零序電壓信號 以及相電壓信號的生成。在上述線相電壓變換單元中，為了生成零序電壓信號以及相電壓 信號，預測反覆多次實測線電壓，所以針對三相線電壓的不平衡狀態的變化的響應可能不 充分。
作為針對瞬時電壓降低的響應性，例如公知SEMI F47-0200的瞬時降低規格。該 SEMI F47-0200的瞬時降低規格確定在寬區域(輸入電壓降低範圍0 100% )的瞬時降 低補償中需求的控制範圍。在該瞬時降低規格中確定了例如從瞬時降低時0. 2秒之間的電 壓降低率是50%，從0. 2秒到0. 5秒之間的電壓降低率是70%等。當對於瞬時電壓降低的響應性不充分時，難以滿足該瞬時降低規格。目前，已知將線電壓的三相不平衡電壓作為輸入電壓，根據瞬時的線電壓導出瞬 時的Y相電壓，由此控制三相PWM變換器來補償不平衡電壓的技術。本發明的目的在於解決上述現有的問題，在三相交流的不平衡電壓補償中，根據 線電壓的瞬時值導出相互具有120°的相位差的Y連接的Y相電壓的瞬時值，根據瞬時的線 電壓導出瞬時的Y相電壓，由此控制三相PWM變換器來補償不平衡電壓。更詳細地說，本發明的目的在於在三相交流的不平衡電壓補償中，根據在Δ連接 中產生的三相不平衡電壓即線電壓的一個實測值，在該實測時導出相互之間具有120°的 相位差的Y連接的三相不平衡電壓即正序電壓、負序電壓、零序電壓，此外，目的在於根據 線電壓的一個實測值在該實測時導出相互之間具有120°的相位差的三相不平衡電壓，由 此控制三相PWM變換器來補償不平衡電壓。這裡，線電壓的瞬時值是在某一個時刻實測的線電壓的值，Y相電壓的瞬時值是根 據線電壓的實測值導出的Y相電壓的值。本發明不使用在多個測定時刻取得的線電壓的實測值，而使用在一個時刻實測的 線電壓，導出在該測定時刻的Y相電壓，使用導出的Y相電壓來控制三相PWM變換器來補償 不平衡電壓。圖1是用於說明本發明的不平衡電壓補償的概要圖。本發明在該三相不平衡電壓ela、elb、ei。a未知或無法直接測定時，通過使用端子a、 b、c的線電壓來補償不平衡電壓，並且，使用在一時刻實測的線電壓來求出相互之間具有 120°的相位差的Y連接的Y相電壓的瞬時值，進行不平衡補償。在上述圖17中，相對於端子a、b、c，三相交流電源100B—側由平衡電壓4、es、et、 輸電線阻抗Z1、瞬時降低時的等效阻抗z12、z23、z31的等效電路來表示。目前，該三相交流電 源100B的不平衡狀態如圖18所示，相對於平衡電壓e,、es、et由於不平衡原因而產生不平 衡，三相不平衡電壓ela、elb、elca已知或能夠測定，不平衡電壓補償裝置400能夠進行不平 衡電壓補償，但在三相不平衡電壓ela、elb、elca未知或不能測定時無法補償不平衡電壓。對於上述現有的不平衡狀態的處理，如圖1所示，三相交流電源100A具有相互之 間具有2 π /3的相位角的不平衡電壓ela、elb、ei。a，能夠看作由於該不平衡電壓在端子a、b、 c感應出感應電壓eab、ebc, e。a。由此，能夠將感應電壓eab、ebc, e。a作為由於三相交流電源 100A的三相不平衡電壓ela、elb、elca而產生的產生電壓，在不能直接求出三相不平衡電壓 ela、elb、elca時，能夠作為無法取得不平衡電壓ela、elb、elca的候補。本發明根據上述不平衡狀態的處理概要，即使在三相不平衡電壓ela、elb、elca未知 或不能測定時，通過使用感應電壓e3ab、eb。、eca來求出三相不平衡電壓ela、elb,elca,來補償不 平衡電壓。這裡，感應電壓eab、ebc, eca相當於端子a、b、c的線電壓。本發明在三相交流的不平衡電壓補償中，根據線電壓的瞬時值導出相互之間具有 120°的相位差的Y連接的Y相電壓的瞬時值，由此控制三相PWM變換器來補償不平衡電壓，即使在三相不平衡電壓未知或難以測定時也能進行不平衡電壓補償。本發明著眼於一般的三相配電系統的輸入電壓不是Y型連接(Y相電壓)而是Δ 型連接(線電壓)，通過對線電壓進行向量運算來導出相互之間具有120°的相位差的Y相 電壓、零序電壓的瞬時值。為了進行三相變換器的控制，需要導出Y相電壓、零序分量電壓。 本發明對通過向量運算求得的Y相電壓進行dq軸變換處理，抽出正序分量的直流成分，將 直流成分作為反饋信號用於三相變換器的控制。本發明以一般的三相配電系統的三相不平衡的線電壓為對象，使用通過重心向量 運算從線電壓向Y相電壓的變換方法，根據線電壓的三相不平衡電壓的瞬時值導出相互之 間具有120°的相位差的Y相電壓的三相不平衡電壓和零序分量電壓的瞬時值。本發明包含不平衡電壓補償方法、不平衡電壓補償裝置、三相變換器的控制方法、 三相變換器的控制裝置、以及不平衡電壓補償程序的各方式，任何一方式都共同具備重心 向量運算、對稱分量計算、不平衡電壓補償的各技術事項。本發明的第1方式涉及不平衡電壓補償方法，涉及在對三相交流電壓進行PWM變 換輸出直流電壓的電力變換中，補償三相交流的輸入電壓的不平衡的方法。本發明的不平衡電壓補償方法，在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的 電力變換中，具備重心向量運算工序，根據各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相 電壓；對稱分量計算工序，根據在重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡系 的對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償 信號，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。本發明的重心向量運算工序對從三相線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合 進行向量運算，通過該向量運算求出三相線電壓，即從△電壓的端子電壓的重心向各端子 電壓的重心向量電壓，將該各向量電壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓。本發明的發明者在頂點形成三相交流電壓的各相的端子電壓的三角形中，通過本 發明的重心向量運算工序，當對連接兩個端子之間的線電壓向量求出重心向量時，可以發 現該重心向量的重心與相互之間具有120°的相位差的各Y相電壓的零序分量的基準點一 致。根據該重心向量的重心與零序分量的基準點一致的關係，根據線電壓求出的重心 向量電壓雖然不包含對稱分量電壓內的零序分量，但包含正序分量以及負序分量，能夠通 過dq軸變換處理作為相互之間具有120°的相位差的Y相電壓。對稱分量計算工序對在所述重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq軸變 換計算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率 分離，根據直流分量求出正序電壓，根據交流分量計算負序電壓。此外，由於在重心向量運算工序中求出的Y相電壓不包含零序分量，為了在對稱 分量計算工序中計算出零序分量電壓，根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅和基於正 序分量電壓以及負序分量電壓計算出的相位來計算零序分量電壓。不平衡電壓補償工序根據在對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成補償三相線電壓的不平衡電壓的補償信號，根據對稱分量電壓以及補償信號， 求出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，根據求出的Y相電壓， 生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
線電壓的實側值與控制信號一對一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生 成一個控制信號。根據本發明，由於進行不平衡補償的補償信號以及控制信號能夠根據在三相交流 電壓中一個時刻的測定值即線電壓來求出，所以無需像目前這樣在多個時刻進行測定即可 求出。因此，能夠節省用於準備進行不平衡補償的補償信號以及用於生成控制信號的測 定數據的時間，能夠根據一個測定時刻的測定數據生成補償信號以及控制信號，這意味著 能夠生成瞬時的補償信號和控制信號。本發明的第2方式涉及不平衡電壓補償裝置，涉及在對三相交流電壓進行PWM變 換輸出直流電壓的電力變換中，補償三相交流的輸入電壓的不平衡的裝置。本發明的不平衡電壓補償裝置在對三相交流電壓進行PWM變換並輸出直流電壓 的電力變換中，具備重心向量運算部，根據各線電壓求出相互之間具有120°的相位差的 Y相電壓；對稱分量計算部，根據所述重心向量運算部求出的Y相電壓計算三相的平衡系的 對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償部，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號， 生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。本發明的重心向量運算部對從三相線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進 行向量運算，通過該向量運算求出三相線電壓，即從△電壓的端子電壓的重心向各端子電 壓的重心向量電壓，將求出的各向量電壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓輸出。本發明的不平衡電壓補償部根據對稱分量計算部求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成並輸出補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據對稱分量電壓以及所 述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，根據求出 的Y相電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。本發明的對稱分量計算部對重心向量運算部求出的各Y相電壓進行dq軸變換計 算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離， 根據直流分量求出正序電壓，根據交流分量計算負序電壓，並輸出給不平衡電壓補償部。本發明的對稱分量計算部根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅和基於正序 分量電壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，並輸出給所述不平衡電壓 補償部。本發明的不平衡電壓補償部對線電壓的一測定時刻的實側值生成一個控制信號。本發明的不平衡電壓補償的技術事項能夠用於對三相交流電壓進行PWM變換輸 出直流電壓的三相變換器的控制。本發明第3方式是三相變換器的控制方法，本發明的第4方式是三相變換器的控 制裝置。本發明的第3方式的三相變換器的控制方法，在對三相交流電壓進行PWM變換輸 出直流電壓的三相變換器的控制方法中，與第1方式的不平衡電壓補償方法相同，具備重 心向量運算工序，根據各線電壓求出相互之間具有120°的相位差的Y相電壓；對稱分量計 算工序，根據在重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡系的對稱分量電壓； 以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對 三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
重心向量運算工序對從三相線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量 運算，通過該向量運算求出從該三相線電壓即Δ電壓的端子電壓的重心向各端子電壓的 重心向量電壓，將求出的各向量電壓作為相互之間具有120°的相位差的各Y相電壓。不平衡電壓補償工序根據在對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據對稱分量電壓以及補償信 號，求出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，根據求出的Y相電 壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，根據在不平衡電壓 補償工序中生成的控制信號控制三相變換器的開關動作，對三相交流電壓進行PWM變換， 輸出直流電壓。對稱分量計算工序對在重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq軸變換計 算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離， 根據直流分量求出正序電壓，根據交流分量計算負序電壓。對稱分量計算工序根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅和基於正序分量電 壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，線電壓的實側值與控制信號一對 一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生成一個控制信號。本發明的第4方式的三相變換器的控制裝置，與第2方式的不平衡電壓補償裝置 相同，在控制對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的三相變換器的控制裝置中，具 備重心向量運算部，根據各線電壓求出相互之間具有120°的相位差的Y相電壓；對稱分 量計算部，根據重心向量運算部求出的Y相電壓計算三相的平衡系的對稱分量電壓；以及 不平衡電壓補償部，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對三相交 流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。本發明的重心向量運算部對從三相線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進 行向量運算，通過該向量運算求出從該三相線電壓即△電壓的端子電壓的重心向各端子 電壓的重心向量電壓，將求得的各向量電壓作為相互之間具有120°的相位差的各Y相電 壓而輸出。本發明的不平衡電壓補償部根據對稱分量計算部求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據對稱分量電壓以及所述補償 信號，求出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，根據求出的Y相 電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，根據不平衡電壓 補償部生成的控制信號控制三相變換器的開關動作，對三相交流電壓進行PWM變換輸出直 流電壓。本發明的對稱分量計算部對重心向量運算部求出的各Y相電壓進行dq軸變換計 算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，將計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離， 根據直流分量求出正序電壓，根據交流分量計算負序電壓，然後輸出給不平衡電壓補償部。本發明的對稱分量計算部根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅和基於正序 分量電壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，輸出給不平衡電壓補償部。本發明的控制信號生成部對線電壓的一測定時刻的實測值生成一個控制信號。並且，本發明可以是不平衡電壓補償程序的方式。本發明的不平衡電壓補償程序，是在三相變換器的控制中使計算機執行個工序的程序，在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的三相變換器的控制中，使計算機執 行以下工序重心向量運算工序，根據各線電壓求出相互之間具有120°的相位差的Y相電 壓；對稱分量計算工序，根據在重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡系的 對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信 號，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。這裡，各工序與本發明第3不平衡電壓補償方法一樣包含重心向量運算工序、對 稱分量計算工序、以及不平衡電壓補償工序。重心向量運算工序對從三相線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量 運算，通過該向量運算求出從該三相線電壓即Δ電壓的端子電壓的重心向各端子電壓的 重心向量電壓，將求出的各向量電壓作為相互之間具有120°的相位差的各Y相電壓。不平衡電壓補償工序根據在對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據對稱分量電壓以及補償信 號，求出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，根據求出的Y相電 壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。本發明的對稱分量計算工序對在重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq 軸變換計算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行 頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據交流分量計算負序電壓。此外，本發明的對稱分量計算工序根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅和基 於正序分量電壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，輸出給不平衡電壓 補償部。線電壓的實側值與控制信號一對一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生 成一個控制信號。根據本發明的方式，不使用在多個測定時刻取得的線電壓的實測值，而使用在一 時刻實測的線電壓，能夠導出該測定時刻的Y相電壓。如以上說明那樣，根據本發明的不平衡電壓補償方法、不平衡電壓補償裝置、三相 變換器控制裝置、以及不平衡電壓補償程序的各方式，在三相交流的不平衡電壓補償中，能 夠根據線電壓的瞬時值導出相互之間具有120°的相位差的Y連接的Y相電壓的瞬時值。此外，根據本發明，在三相交流的不平衡電壓補償中，可以根據三相不平衡電壓即 線電壓的一實測值，導出在該實測時相互之間具有120°的相位差的Y連接的三相不平衡 電壓即正序電壓、負序電壓、零序電壓。


圖1是用於說明本發明的不平衡電壓補償的概要圖。圖2是用於說明本發明的不平衡電壓補償裝置的概要結構的圖。圖3是用於說明通過本發明的不平衡補償的重心向量運算根據線電壓求得Y相電 壓的順序的流程圖。圖4是用於說明通過本發明的不平衡補償的重心向量運算根據Y相電壓計算出對 稱分量電壓的順序的流程圖。圖5是用於說明本發明的不平衡補償的重心向量運算的電壓向量圖。圖6是用於說明本發明的不平衡補償的重心向量運算的電壓向量圖。
圖7是用於說明本發明的不平衡電壓補償裝置的更詳細的結構例的圖。圖8是用於說明通過基於軟體的CPU的運算處理，來進行本發明的不平衡電壓補 償動作的構成例的圖。圖9是用於說明通過基於軟體的CPU的運算處理，來進行本發明的不平衡電壓補 償動作的構成例的流程圖。圖10是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖11是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖12是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖13是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖14是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖15是用於說明本發明的不平衡電壓補償的實驗例的圖。圖16是表示現有的電壓變動補償裝置的結構例的圖。圖17是表示瞬時降低時等效電路的圖。圖18是表示三相變換器的輸入側以及負載側的等效電路的圖符號說明1不平衡電壓補償裝置；2計算機控制部；2a CPU ；2b RAM ；2c ROM ；2d I/O部；2e 總線；10重心向量運算部；20對稱坐標成分計算部；21正序分量電壓計算部；22負序分量 電壓計算部；23(^。計算部；對零序分量電壓計算部；30加法運算部；31a、31b加法運算 部；40恆流控制部；41恆流指令值生成部；42恆流控制輸出部；4h、42b恆流控制輸出部； 50平均功率運算部；51乘法運算部；52減法運算部；53直流電壓控制部力4加法運算部； 60交流電抗器；61接點；62線電壓檢測部；63傳感器；64電流檢測部；65傳感器；66電 流檢測部；67接點；68電壓檢測部；69電容器；70同步信號生成部；81 84dq軸變換部； 100三相交流電源；100A，IOOB三相交流電源；101三相交流電源；IOla IOlb IOlc各相交 流電源；102電壓變動補償裝置；103控制電路；104a 104b l(Mc各相電壓補償電路；105a 105bl05c電容器；200三相變換器；200a三相PWM電路；200b三相PWM控制脈衝生成部；300 直流負載；400不平衡電壓補償裝置
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。對於本發明的不平衡電壓補償裝置的結構以及本發明的不平衡電壓補償控制方 法，以三相變換器為例，使用圖2 圖9進行說明，使用圖10 圖15對實施例的實驗結果 進行說明。使用圖2對本發明的不平衡電壓補償裝置的概要結構進行說明，在圖2中，在從三 相交流電源100供給的三相交流電力中，通過三相變換器200對三相交流電壓進行PWM變 換將直流電壓輸出到直流負載300。本發明的不平衡電壓補償裝置1補償三相交流電力的不平衡電壓，來抑制輸出到 直流負載300的電壓的變動。此外，不平衡電壓補償裝置1反饋向直流負載300的輸入電 壓以及輸入電流，通過PFC控制進行功率因數控制。不平衡電壓補償裝置1具備根據各線電壓求出相互之間具有120°的相位差的Y相電壓的重心向量運算部10 ；根據重心向量運算部10求出的Y相電壓計算三相的平衡系 的對稱分量電壓的對稱坐標成分計算部20 ；形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償 信號，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號的加法運算部30。三相變換器200具備三相PWM電路200a、控制三相PWM電路200a的動作產生進行 PWM控制的脈衝信號的三相PWM脈衝生成部200b。三相PWM脈衝生成部200b根據加法運 算部30生成的控制信號來形成脈衝信號。三相PWM電路200a例如能夠通過使用開關元件 構成橋接電路來形成，根據脈衝信號控制開關元件的開/關動作，來進行PWM控制。重心向量運算部10對從線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量運 算，通過該向量運算求出從三相線電壓即Δ電壓的端子電壓的重心向各端子電壓的重心 向量電壓，將求出的各向量電壓作為相互之間具有120°的相位差的Y相電壓，輸出給對稱 坐標成分計算部20。對稱坐標成分計算部20根據重心向量運算部10求出的Y相電壓計算三相的平 衡系的對稱分量電壓即正序分量電壓、負序分量電壓、零序分量電壓，並輸出給加法運算部 30。不平衡電壓補償包括根據對稱坐標成分計算部20計算出的正序分量電壓以及 向負載側的輸入功率的反饋值來進行恆流控制生成電流指令值的恆流控制部40、通過基於 該電流指令值和向三相變換器200的輸入電流的PI控制來進行PFC控制(功率因數控制) 的平均功率運算部50、將恆流控制後的正序分量電壓和負序分量電壓以及零序分量電壓進 行相加的加法運算部30。零序分量電壓作為補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號被 相加。加法運算部30輸出補償不平衡電壓後的相互之間具有120°的相位差的Y相電 壓。從加法運算部30輸出的Y相電壓作為用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電 壓的控制信號，被輸出到三相變換器200的三相PWM脈衝生成部200。反饋給恆流控制部40的輸入功率例如能夠通過由平均功率運算部50根據在負載 側檢測出的電流和電壓計算功率來取得。[通過重心向量運算的Y相電壓的計算]然後，使用圖3、4的流程圖以及圖5、6的向量圖對於在本發明的不平衡補償中，使 用重心向量運算根據線電壓求出相互之間具有120°的相位差的Y相電壓的順序、以及根 據求出的Y相電壓計算對稱分量電壓的順序進行說明。檢測三相交流的各端子間的線電壓(e^^^ej。這裡，線電壓是端子a和端 子b之間的向量電壓，線電壓^是端子b和端子c之間的向量電壓，線電壓e。a是端子c和 端子a之間的向量電壓(Si)。對檢測出的線電壓(eab、ebc, eca)進行向量運算來計算重心向量(e2a、e2b, e2c)。e2a= (eab-eca)/3...(5)e2b = (ebc-eab)/3...(6)e2c = (eca-ebc)/3...(7)本發明的發明者關注在計算線電壓的重心向量得到的重心向量(e2a^2b、e2。)和相 互之間具有120°相位差的Y相的向量電壓(ela、elb、ei。)之間具有以下的式子8的關係。ela = %a+el0
elb = %b+el0elc = %c+ei。... (8)式子⑶表示通過線電壓的重心向量(e2a、e2b、e2c)與零序分量電壓eio的向量和 表示相互具有120°相位差的Y相電壓(ela、elb、ej。本發明的發明者發現通過從上述式 ⑶導出零序分量電壓ei。，能夠根據線電壓的重心向量(e2a、e32b、e2。)得到相互具有120°相 位差的Y相電壓(ela、elb、elc)，並且，根據該關係，能夠根據線電壓的重心向量(e2a、e2b、e2c) 求出相互之間具有120°相位差的Y相電壓(ela、elb、elc)的正序分量電壓和負序分量 電壓eln。本發明通過利用上述的線電壓的重心向量與Y相電壓的關係，取代直接檢測相互 之間具有120°相位差的Y相電壓(ela、elb、ej，使用根據Δ電壓即線電壓(eab、ebc, eca) 通過向量運算能夠容易地計算的重心向量(e2a^2b、e2。)，通過將該重心向量(％a、e2b、％。)用 於三相PWM變換器的控制，可以容易地進行三相交流的不平衡電壓補償。(重心向量和相電壓的關係)以下，說明通過向量運算求出的重心向量(e2a^2b、e2。)相當於相互之間具有120° 相位差的Y相電壓。圖5表示Δ電壓和Y相電壓的關係。在圖5中，Δ電壓由端子a、b、c之間的線 電壓(eab、ebc, ej來表示，Y相電壓(qa、ekb、ekc)由任意的點k向各端子a、b、c的向量電 壓來表示。點k是在Y相電壓中任意決定的基準點。這裡，如果Y相電壓(qa、eitb、i5k。)已知，則統一地決定Δ電壓(eab、i5b。、e。a)。與此 相對，即使Δ電壓(eab、e3b。、e。a)已知，但由於基準點k的位置能夠任意決定存在無數個，所 以無法統一地決定Y相電壓(eka^kb、ek。)，存在能夠以Y相電壓(％a、ekb、q。)表述的無數個 組合。另外，將基於Y相電壓(eka、ekb、ekc)的零序分量電壓設為ek。，將點ο作為零序分量 電壓的基準點。根據圖5所示的△電壓(線電壓)和Y相電壓的關係可以得出6ab_eca — eka_ekb-(ekc_eka)= 3eka-(eka+ekb+ekc)= 3eka-3ek0...(9)根據式(9)的關係，Y相電壓(qa、eitb、 。)能夠通過Δ電壓(e^q^ej和零序 分量電壓，使用下式(10) (12)來表示。eka= (eab-eca)/3+ek0…(10)ekb = (ebc-eab)/3+ek0...(11)ekc = (eca-ebc)/3+ek0...(12)另一方面，相互之間具有120°相位差的Y相電壓，當用α來表示a相的相位角 (^la時，a相、b相、c相的各相的相位角Φ1)3、由Φ 3 = α(J)lb = α -2 Ji /3Φ1ε = α +2 Ji /3... (13)來表示，正序分量電壓的相位角與相互具有120°相位差的關係的Y相電壓的a相為同相。根據該關係，由於能夠通過dq軸變換取出成為三相PWM變換器的控制對象的直流 成分，所以三相PWM變換器的控制變得容易。此外，在相互之間具有120°相位差的Y相電壓中，負序分量電壓和零序分量電壓 相對於正序分量電壓的相位角是相反方向相同的角度。圖6 (a)表示相互之間具有120°相位差的關係的Y相電壓和零序分量電壓的基準 點ο的關係，圖6(b)表示相互之間具有120°相位差的關係的Y相電壓和重心向量的基準 點(重心)的關係。在圖6中，以K= 1來表示相互之間具有120°相位差的關係的Y相電 壓的基準點，以K = 2來表示重心向量的基準點(重心)的基準點。如圖6(a)所示，相互之間具有120°相位差的關係的Y相電壓(ela、elb、ei。)，在式 (10) (12)中設K= 1，通過下式(14)來表示。ela =(eab_eca) ι/3+el0 =eoa+eio
eIb —(ebc"_eab) //3+el0 =eob+eio
elc =(eca__ebc) //3+el0 =eoc+eio…(14)另一方面，如圖6(b)所示，對於Δ電壓(eab、eb。、e。a)內的兩個線電壓通過向量運 算求出重心向量(e2a^2b、e2。)，當設K = 2來表示該重心向量的點時，通過下式(15)來表示 (S2)。e2a= (eab-eca)/3e2b= (ebc-eab)/3e2c= (eca-ebc)/3e2o = (e2a+e2b+e2c)/3 = 0…(15)此外，根據圖6(b)，當使用重心向量(e2a、％b、％。)表示相互之間具有120°相位差 的Y相電壓(ela、elb、ei。)時，可以得到上述的式(8)。如上所述，式⑶通過線電壓的重心向量(e2a^2b、e2。)與零序分量電壓力。的向量 和來表示相互之間具有120°相位差的Y相電壓(ela、elb、ei。)。另一方面，相互之間具有120°相位差的Y相電壓，當用α來表示a相的相位角 C^la時，a相、b相、c相的相位角Φ&、Φ1)3、由Φ 3 = α(J)lb = α -2 Ji /3Φ1ε = α +2 Ji /3... (16)來表示，正序分量電壓的相位角與相互之間具有120°相位差的關係的Y相電壓 的a相為同相。根據該關係，由於能夠通過dq軸變換取得成為三相PWM變換器的控制對象的直流 成分，所以三相PWM變換器的控制變得容易(S3)。此外，在相互之間具有120°相位差的Y相電壓中，負序分量電壓和零序分量電壓 相對於正序分量電壓的相位角為相反方向相同角度。所以，取代相互之間具有120°相位差的Y相電壓(ela、elb、ej，使用線電壓的重 心向量(e2a、e2b, %。)，通過從該重心向量(e2a、e2b、e2c)抽出正序分量電壓％以及負序分量電壓e,，能夠取出成為三相PWM變換器的控制對象的直流成分，此外，通過抽出零序分量電 壓，能夠進行不平衡電壓的補償(S4)。然後，對在步驟S2中求出的重心向量(％a、e2b、％。)進行dq軸變換處理，求出d軸 成分eld和q軸成分e1(1。這是因為是通過直流成分來進行三相PWM變換器的控制(S3)。為了進行dq軸變換，進行從空間向量向實數向量的變換。當把Y相電壓(ela、elb、 elc)與三相平衡電壓(er、es、et)的相位差設為α時，Y相電壓(ela、elb、elc;)相當於以空間 向量表示的Y相電壓的實數部，由下式(17)表示。
權利要求
1.一種不平衡電壓補償方法，其特徵在於，在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的電力變換中，具備重心向量運算工序，根據三相交流的各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相電壓；對稱分量計算工序，根據在所述重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡 系的對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對 三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，所述重心向量運算工序對從所述線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量 運算，由該向量運算求出從端子電壓的重心向各端子電壓的重心向量電壓，將該各向量電 壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓，所述不平衡電壓補償工序根據在所述對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零 序分量電壓，生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據所述對稱分量電壓以 及所述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互具有120°的相位差的Y相電壓，根據該Y 相電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
2.根據權利要求1所述的不平衡電壓補償方法，其特徵在於，所述對稱分量計算工序對在所述重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq軸變 換計算出d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據 交流分量計算負序電壓。
3.根據權利要求1或2所述的不平衡電壓補償方法，其特徵在於，所述對稱分量計算工序根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅、和基於正序分量電 壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓。
4.根據權利要求1至3的任意一項所述的不平衡電壓補償方法，其特徵在於，所述線電壓的實側值與控制信號一對一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生 成一個控制信號。
5.一種不平衡電壓補償裝置，其特徵在於，在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的電力變換中， 具備重心向量運算部，根據三相交流的各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相 電壓；對稱分量計算部，根據在所述重心向量運算部中求出的Y相電壓計算三相的平衡系的 對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償部，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對三 相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，所述重心向量運算部對從所述線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量運 算，通過該向量運算求出從端子電壓的重心向各端子電壓的重心向量電壓，將該各向量電 壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓，所述不平衡電壓補償部根據在所述對稱分量計算部中求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成並輸出補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據所述對稱分量電壓以及所述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互具有120°的相位差的Y相電壓，根據該Y 相電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
6.根據權利要求5所述的不平衡電壓補償裝置，其特徵在於，所述對稱分量計算部對在所述重心向量運算部中求出的各Y相電壓進行dq軸變換計 算出d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據 交流分量計算負序電壓，並輸出給所述不平衡電壓補償部。
7.根據權利要求5或6所述的不平衡電壓補償裝置，其特徵在於，所述對稱分量計算部根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅、和基於正序分量電壓 以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，並輸出到所述不平衡電壓補償部。
8.根據權利要求5至7的任意一項所述的不平衡電壓補償裝置，其特徵在於， 所述不平衡電壓補償部，對所述線電壓的一測定時刻的實側值生成一個控制信號。
9.一種三相變換器的控制方法，該三相變換器對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流 電壓，該三相變換器的控制方法的特徵在於，具備重心向量運算工序，根據各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相電壓； 對稱分量計算工序，根據在所述重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡 系的對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對 三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，所述重心向量運算工序對從所述線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量 運算，通過該向量運算求出從端子電壓的重心向各端子電壓的重心向量電壓，將該各向量 電壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓，所述不平衡電壓補償工序根據在所述對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零 序分量電壓生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據所述對稱分量電壓以及 所述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互具有120°的相位差的Y相電壓，根據該Y相 電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，根據在所述不平衡電壓補償工序中生成的控制信號控制三相變換器的開關動作，對三 相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓。
10.根據權利要求9所述的三相變換器的控制方法，其特徵在於，所述對稱分量計算工序對在所述重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq軸變 換，計算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據 交流分量計算負序電壓。
11.根據權利要求9或10所述的三相變換器的控制方法，其特徵在於，所述對稱分量計算工序根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅、和基於正序分量電 壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓。
12.根據權利要求9至11的任意一項所述的三相變換器的控制方法，其特徵在於，所述線電壓的實側值與控制信號一對一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生 成一個控制信號。
13.—種三相變換器的控制裝置，其控制對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓 的三相變換器，其特徵在於，具備重心向量運算部，根據各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相電壓； 對稱分量計算部，根據在所述重心向量運算部中求出的Y相電壓計算三相的平衡系的 對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償部，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對三 相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，所述重心向量運算部對從所述線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量運 算，通過該向量運算求出從端子電壓的重心向各端子電壓的重心向量電壓，將該各向量電 壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓而輸出，所述不平衡電壓補償部根據在所述對稱分量計算部中求出的對稱分量電壓的零序分 量電壓生成並輸出補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據所述對稱分量電壓以 及所述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互具有120°的相位差的Y相電壓，根據該Y 相電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，根據通過所述不平衡電壓補償部生成的控制信號控制三相變換器的開關動作，對三相 交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓。
14.根據權利要求13所述的三相變換器的控制裝置，其特徵在於，所述對稱分量計算部對所述重心向量運算部求出的各Y相電壓進行dq軸變換計算出 d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據 交流分量計算負序電壓，輸出給所述不平衡電壓補償部。
15.根據權利要求13或14所述的三相變換器的控制裝置，其特徵在於，所述對稱分量計算部根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅、和基於正序分量電壓 以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓，並輸出給所述不平衡電壓補償部。
16.根據權利要求13至15的任意一項所述的三相變換器的控制裝置，其特徵在於， 所述控制信號生成部對線電壓的一測定時刻的實測值生成一個控制信號。
17.—種不平衡電壓補償程序，其特徵在於，在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的三相變換器的控制中，使計算機執行 以下各工序重心向量運算工序，根據各線電壓求出相互具有120°的相位差的Y相電壓； 對稱分量計算工序，根據在所述重心向量運算工序中求出的Y相電壓計算三相的平衡 系的對稱分量電壓；以及不平衡電壓補償工序，形成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，生成用於對 三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號，所述重心向量運算工序對從所述線電壓內選擇出的兩個線電壓的全部組合進行向量 運算，通過該向量運算求出從端子電壓的重心向各端子電壓的重心向量電壓，將該各向量 電壓作為相互具有120°的相位差的各Y相電壓，所述不平衡電壓補償工序根據在所述對稱分量計算工序中求出的對稱分量電壓的零 序分量電壓生成補償三相交流電壓的不平衡電壓的補償信號，根據所述對稱分量電壓以及所述補償信號，求出補償不平衡電壓後的相互具有120°的相位差的Y相電壓，根據該Y相 電壓，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
18.根據權利要求17所述的不平衡電壓補償程序，其特徵在於，所述對稱分量計算工序對在所述重心向量運算工序中求出的各Y相電壓進行dq軸變 換，計算d軸的電壓信號和q軸的電壓信號，對計算出的d軸以及q軸的電壓信號進行頻率分離，根據直流分量求出正序電壓，根據 交流分量計算負序電壓。
19.根據權利要求17或18所述的不平衡電壓補償程序，其特徵在於，所述對稱分量計算工序根據基於負序分量電壓計算出的計算振幅、和基於正序分量電 壓以及負序分量電壓計算出的相位，計算零序分量電壓。
20.根據權利要求17至18的任意一項所述的不平衡電壓補償程序，其特徵在於，所述線電壓的實側值與控制信號一對一地對應，根據線電壓的一測定時刻的實測值生 成一個控制信號。
全文摘要
提供不平衡電壓補償方法及裝置、三相變換器控制方法及裝置。在三相交流不平衡電壓補償中，根據線電壓瞬時值導出具有120°相位差的Y連接的Y相電壓的瞬時值。以一般三相配電系統的三相不平衡線電壓為對象，使用基於重心向量運算從線電壓向Y相電壓的變換方法，根據線電壓三相不平衡電壓的瞬時值導出具有120°相位差的Y相電壓的三相不平衡電壓和零序分量電壓的瞬時值。在對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的電力變換中，根據各線電壓求出具有120°相位差的Y相電壓；根據求出的Y相電壓計算三相平衡系的對稱分量電壓；形成補償三相交流電壓不平衡電壓的補償信號，生成用於對三相交流電壓進行PWM變換輸出直流電壓的控制信號。
文檔編號H02M7/12GK102088249SQ201010275708
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月3日 優先權日2009年12月7日
發明者秦佳久, 讓原逸男, 高柳敦 申請人:株式會社京三製作所