[发明专利]电力变换装置及电力变换装置的控制方法

说明书

实施方式的电力变换装置具备：控制装置(10)，使用规定的计算式计算电力变换器(100)的零相电压，将该零相电压向各相的电压指令值叠加，从而进行抑制上述电力变换器(100)的中性点电位的变动的控制。在有通过上述零相电压的叠加而符号变化的电压指令值的情况下，上述控制装置(10)使该电压指令值的符号反转而进行上述零相电压的再计算，将再计算后的零相电压向各相的电压指令值叠加。

本申请以日本专利申请第2018－076321(申请日：2018年4月11日)为基础主张优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及电力变换装置及电力变换装置的控制方法。

背景技术

对直流和交流进行变换的电力变换器也被称作逆变器或变换器，在社会中被在广泛的领域中使用。最基本的逆变器是由2个半导体开关元件形成的2电平(level)逆变器，用1个管脚输出2个电压水平。

另一方面，存在以下这样的中性点钳位型(NPC(Neutral－Point－Clamped))逆变器：如图12所示，按照每一相，在1个管脚具备4个半导体开关元件和2个二极管(也可以是半导体开关元件)，具有各相所共用的直流分压电容器。在图12中表示了由三相的NPC逆变器100构成的电力变换装置1的例子。NPC逆变器100能够用1个管脚输出3个电压水平，有利于高耐压化、损失降低、高频降低，所以被用在各种各样的逆变器中。

在图12的例子中，NPC逆变器100按照每一相在1个管脚具备6个半导体开关元件S₁～S₆，具有将直流电压v_PN分压的直流分压电容器C₁、C₂。这里，设直流分压电容器C₁、C₂的中性点NP的电位为v_n。NPC逆变器的中性点电位v_n拥有随着逆变器的动作而以基波的3倍变动的性质。如果该中性点电位v_n的变动较大，则作用在半导体开关元件上的电压变动，在电压较高时有可能因超过耐压而元件损坏，在电压较低时有可能得不出希望的电压而成为过调制。

中性点电位v_n的变动的大小与调制率和功率因数、电容器电容、负载电流有关。在设电容器电容和负载电流为一定值而计算由调制率和功率因数带来的中性点电位v_n的变动的大小时，如图13的曲线图那样表示。在图13中，功率因数表示为电压与电流的相位差。可知调制率越高、此外功率因数越低(越接近于相位差＝π/2)，中性点电位v_n的变动越大。

抑制中性点电位v_n的变动的最简单的方法是使电容器电容增加。但是，电容器电容的增加导致逆变器的体积、成本的增加，事故时的能量也变大。

另一方面，中性点电位v_n的变动可以通过控制而某种程度上得到抑制。具体而言，通过将下述的式(1)所示的零相电压v₀叠加于各相的指令值v_u，v_v、v_w，能够抑制中性点电位v_n的变动。

这里，v_u、v_v、v_w表示被用1进行了标准化的各相的管脚的电压指令值，i_u、i_v、i_w表示从各相的管脚输出的电流。sign表示符号函数。

但是，对于这些方法，存在不能完全抑制变动的动作区域。如果同样地计算应用了现有技术的控制的情况下的中性点电位v_n的变动，则成为图14那样。即，在调制率较低、功率因数较低的动作区域(接近于相位差＝π/2的动作区域)中能够大幅地抑制变动，但在其以外的区域中依然存在变动。