[发明专利]矩阵变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及矩阵变换器及其控制方法。

背景技术

矩阵变换器具有用于连接交流电源和负载的多个双向开关，通过控制这些双向开关来直接开关交流电源的各相电压，由此向负载输出任意的电压和频率。

在所述矩阵变换器中，通过双向开关切换与负载连接的交流电源的相时，按规定的顺序个别地对构成双向开关的多个单向开关的每一个进行接通/断开控制，由此进行切换（这一连串的切换动作称为换流动作）。通过该换流动作，能够防止交流电源的相间短路或矩阵变换器的输出相开路等（例如，参照国际公开第2008/108147号）。

发明内容

但是，在构成双向开关的单向开关的输入输出端子间，寄生电容作为静电电容（在输入输出端子间连接有缓冲用电容器时，输入输出端子间的静电电容等于在寄生电容上加上缓冲用电容器电容）而存在，由于所述寄生电容的存在，输出电压或输出电流产生畸变，有可能矩阵变换器的驱动性能降低。

本发明实施方式的一种方式是鉴于以上问题而做出的，其目的在于提供一种矩阵变换器及其控制方法，其能降低输出电压或输出电流因寄生电容引起的畸变。

实施方式的一种方式涉及的矩阵变换器包括电力转换部、换流控制部和补偿部。所述电力转换部在与交流电源的各相连接的多个输入端子和与负载各相连接的多个输出端子之间具有所述多个双向开关。所述换流控制部在通过所述双向开关的接通/断开控制来切换与所述输出端子连接的所述输入端子时，利用切换对象的所述双向开关以及切换目标的所述双向开关进行三步骤或四步骤的换流动作。所述补偿部根据与所述输出端子连接的所述输入端子的切换前后的电位差、所述输出端子的输出电流、以及在所述双向开关中包含的单向开关的输入输出端子间存在的静电电容，来补偿对与所述输出端子连接的所述输入端子进行所述切换时产生的输出电压误差。

根据实施方式的一种方式，能够降低输出电压或输出电流的畸变。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的矩阵变换器的图。

图2A是表示图1所示的双向开关的构成例的图。

图2B是表示图1所示的双向开关的另一构成例的图。

图2C是表示图1所示的双向开关的又一构成例的图。

图3是表示图1所示的控制部的构成例的图。

图4是表示另一双向开关的构成例的图。

图5是表示多个双向开关的单向开关和门信号的对应关系的图。

图6A是表示在四步骤电流换流动作中，输出相电流为正时，输出相电压、门信号和换流动作的各步骤的关系的图。

图6B是表示在四步骤电流换流动作中，输出相电流为负时，输出相电压、门信号和换流动作的各步骤的关系的图。

图7A是表示图6A所示的单向开关的状态的图。

图7B是表示图6B所示的单向开关的状态的图。

图8A是表示图2A所示的双向开关的状态处于第一～第四状态中的、输入侧电压和输出相电压的电位差与蓄积在寄生电容上的电荷的关系的图。

图8B是表示图2B所示的双向开关的状态处于第一～第四状态中的、输入侧电压和输出相电压的电位差与蓄积在寄生电容上的电荷的关系的图。

图8C是表示图2C所示的双向开关的状态处于第一～第四状态中的、输入侧电压和输出相电压的电位差与蓄积在寄生电容上的电荷的关系的图。

图9是表示在图4所示的双向开关的构成例中，双向开关的状态处于第一～第四状态中的、输入侧电压和输出相电压的电位差与蓄积在寄生电容上的电荷的关系的图。

图10A是表示图6A所示的双向开关的状态和基于寄生电容的电荷流动的关系的图。

图10B是表示图6B所示的双向开关的状态和基于寄生电容的电荷流动的关系的图。

图11A是表示在Δt≤Td时蓄积在寄生电容上的电荷对输出电压波形的影响的图。

图11B是表示在Δt>Td时蓄积在寄生电容上的电荷对输出电压波形的影响的图。

图12A是表示在输出相电流为正时，PWM脉冲的每一个周期的输出相电压的变化的图。

图12B是表示在输出相电流为负时，PWM脉冲的每一个周期的输出相电压的变化的图。

图13是表示寄生电容补偿器的构成的一例的图。

图14是表示基于寄生电容补偿器的输出电压误差的计算处理流程的一例的图。

图15A是表示针对电压指令，没有补偿起因于寄生电容的输出电压误差时的输出电流波形的一例的图。