CN101197506B - 瞬时电压下降补偿电路和方法、以及电力变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及瞬时电压下降补偿电路和方法、以及电力变换装置，可利用交流输入电力本身的变换进行瞬时电压下降补偿。具备：检测输入到电力变换器中的3相电压来生成3相电压信号的单元；将3相电压信号变换为2相电压信号的单元；检测输入到电力变换器中的3相电流来生成3相电压信号的单元；将3相电流信号变换为2相电流信号的单元；生成输入电流指令信号和2相电流信号的第一偏差信号的单元；根据第一偏差信号生成输入电流控制信号的单元；将2相电压信号与输入电流控制信号相加的单元；将进行了相加的输入电流控制信号变换为3相控制信号的单元；和根据3相控制信号生成电力变换器的控制脉冲信号并输出的单元。

Description

瞬时电压下降补偿电路和方法、以及电力变换装置

技术领域

本发明涉及一种瞬时电压下降补偿电路、电力变换装置、瞬时电压下降补偿方法以及瞬时电压下降补偿程序。

背景技术

以往，实施了将3相交流电力变换为直流电力(交流-直流)的电力变换装置。另外，在该电力变换装置中，实施了特别是在3相交流输入电压瞬时停止或者瞬时电压下降的情况下能够维持向负载的供电的瞬时电压下降补偿装置(例如，参照专利文献1)。

图9示出了现有电力变换***1ζ的结构。如图9所示，电力变换***1ζ具备3相交流电源1、电力变换装置100B以及直流负载9。电力变换装置100B具备：将来自3相交流电源1的3相交流电力变换为直流电力并提供给直流负载9的整流器4A、以及连接在整流器4A和直流负载9之间的作为瞬时电压下降补偿装置的蓄电设备即电容器单元8B。作为蓄电设备还有使用2次电池的结构。

在电力变换装置100B中，在通常动作时由整流器4A将3相交流变换为直流电力。在该通常动作时，电容器单元8B被充电。瞬时停止或者瞬时电压下降时，通过从电容器单元8B放电的电力来维持恒定的输出电压，继续向直流负载9供电。

3相交流不仅连接有3相均等负载，还连接有各种单相负载，但是受到这些负载的投入或者气象/事故现象等各种影响，以3相平衡或不平衡的形式随时产生电压下降。

专利文献1：日本特开2004-222447号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，如现有电力变换装置100B那样，在使用了电容器、2次电池的蓄电设备的结构中，蓄电设备是较大的设备，其成本也高。并且，在蓄电设备中还需要经年劣化对策，装置的寿命较短，维护负担也大。

因此，要求不使用蓄电设备而利用始终对3相交流输入电力进行变换的单元在瞬时电压下降时也进行稳定的供电。另外，要求不使用蓄电设备而实现功率因数改善功能。

本发明的课题是利用交流输入电力本身的变换来进行瞬时电压下降补偿。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，发明1的瞬时电压下降补偿电路的特征在于，具备：

第一电压检测单元，其检测输入到根据控制脉冲信号将3相交流变换为直流的电力变换器中的3相电压，输出3相电压信号；

第一3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电压信号变换为2相电压信号；

第一电流检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相电流，输出3相电流信号；

第二3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电流信号变换为2相电流信号；

第一减法运算单元，其生成输入电流指令信号和上述2相电流信号的第一偏差信号；

输入电流控制单元，其根据上述第一偏差信号生成输入电流控制信号；

第一加法运算单元，其将上述2相电压信号与上述输入电流控制信号相加；

第一2相3相变换单元，其将相加了上述2相电压信号的输入电流控制信号变换为3相控制信号；以及

控制脉冲信号生成单元，其根据上述3相控制信号生成上述电力变换器的控制脉冲信号，并输出到上述电力变换器。

发明2的特征在于，在发明1所述的瞬时电压下降补偿电路中，具备：

正相逆相分离单元，其将上述变换的2相电压信号分离为正相分量以及逆相分量；

第二2相3相变换单元，其将上述分离的2相电压信号的逆相分量变换为3相电压信号的逆相分量；

零相电压提取单元，其从上述检测出的3相电压信号提取零相电压信号；以及

第二加法运算单元，其将上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号与上述3相控制信号相加，

上述第一加法运算单元将上述分离的2相电压信号的正相分量与上述输入电流控制信号相加，

上述控制脉冲信号生成单元根据相加了上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号的3相控制信号，生成上述控制脉冲信号。

发明3的特征在于，在发明2所述的瞬时电压下降补偿电路中，具备：

第二电压检测单元，其检测从上述电力变换器输出的直流电压，输出直流电压信号；

第二减法运算单元，其生成电压指令值信号和上述直流电压信号的第二偏差信号；

直流电压控制单元，其根据上述第二偏差信号生成直流电压控制信号；以及

输入电流指令变换单元，其根据上述直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明4的特征在于，在发明3所述的瞬时电压下降补偿电路中，具备：

第二电流检测单元，其检测从上述电力变换器输出的直流电流，输出直流电流信号；

乘法运算单元，其将上述直流电压信号以及上述直流电流信号相乘而生成直流电力信号；以及

第三加法运算单元，其将上述直流电力信号与上述直流电压控制信号相加，

上述输入电流指令变换单元根据相加了上述直流电力信号的直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明5的特征在于，在发明2所述的瞬时电压下降补偿电路中，具备：

相电压提取单元，其从上述3相电压信号提取相电压信号；以及

同步信号生成单元，其从上述提取出的相电压信号生成同步信号并输出，

上述第一3相2相变换单元、上述第二3相2相变换单元、上述第一2相3相变换单元以及上述第二2相3相变换单元，与上述同步信号同步地进行动作。

发明6的特征在于，在发明1所述的瞬时电压下降补偿电路中，

上述第一电压检测单元具备：

线间电压检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相线间电压，输出3相线间电压信号；以及

线间相电压变换单元，其将上述检测出的3相线间电压信号变换为3相电压信号。

发明7的电力变换装置的特征在于，具备：

发明1至6的任意一个所述的瞬时电压下降补偿电路；以及

上述电力变换器。

发明8的瞬时电压下降补偿方法的特征在于，包括：

第一电压检测工序，检测输入到根据控制脉冲信号将3相交流变换为直流的电力变换器中的3相电压，输出3相电压信号；

第一3相2相变换工序，将上述检测出的3相电压信号变换为2相电压信号；

第一电流检测工序，检测输入到上述电力变换器中的3相电流，输出3相电流信号；

第二3相2相变换工序，将上述检测出的3相电流信号变换为2相电流信号；

第一减法运算工序，生成输入电流指令信号和上述2相电流信号的第一偏差信号；

输入电流控制工序，根据上述第一偏差信号生成输入电流控制信号；

第一加法运算工序，将上述2相电压信号与上述输入电流控制信号相加；

第一2相3相变换工序，将相加了上述2相电压信号的输入电流控制信号变换为3相控制信号；以及

控制脉冲信号生成工序，根据上述3相控制信号生成上述电力变换器的控制脉冲信号，并输出到上述电力变换器。

发明9的特征在于，在发明8所述的瞬时电压下降补偿方法中，包括：

正相逆相分离工序，将上述变换的2相电压信号分离为正相分量以及逆相分量；

第二2相3相变换工序，将上述分离的2相电压信号的逆相分量变换为3相电压信号的逆相分量；

零相电压提取工序，从上述检测出的3相电压信号提取零相电压信号；以及

第二加法运算工序，将上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号与上述3相控制信号相加，

在上述第一加法运算工序中，将上述分离的2相电压信号的正相分量与上述输入电流控制信号相加，

在上述控制脉冲信号生成工序中，根据相加了上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号的3相控制信号，生成上述控制脉冲信号。

发明10的特征在于，在发明9所述的瞬时电压下降补偿方法中，包括：

第二电压检测工序，检测从上述电力变换器输出的直流电压，输出直流电压信号；

第二减法运算工序，生成电压指令值信号和上述直流电压信号的第二偏差信号；

直流电压控制工序，根据上述第二偏差信号生成直流电压控制信号；以及

输入电流指令变换工序，根据上述直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明11的特征在于，在发明10所述的瞬时电压下降补偿方法中，包括：

第二电流检测工序，检测从上述电力变换器输出的直流电流，输出直流电流信号；

乘法运算工序，将上述直流电压信号以及上述直流电流信号相乘而生成直流电力信号；以及

第三加法运算工序，将上述直流电力信号与上述直流电压控制信号相加，

在上述输入电流指令变换工序中，根据相加了上述直流电力信号的直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明12的特征在于，在发明9所述的瞬时电压下降补偿方法中，包括：

相电压提取工序，从上述3相电压信号提取相电压信号；以及

同步信号生成工序，从上述提取出的相电压信号生成同步信号并输出，

在上述第一3相2相变换工序、上述第二3相2相变换工序、上述第一2相3相变换工序以及上述第二2相3相变换工序中，与上述同步信号同步地进行动作。

发明13的特征在于，在发明8～12任意一个所述的瞬时电压下降补偿方法中，包括：

上述第一电压检测工序具备：

线间电压检测工序，检测输入到上述电力变换器中的3相线间电压，输出3相线间电压信号；以及

线间相电压变换工序，将上述检测出的3相线间电压信号变换为3相电压信号。

发明14的瞬时电压下降补偿程序的特征在于，使计算机作为如下单元而发挥功能：

第一电压检测单元，其检测输入到根据控制脉冲信号将3相交流变换为直流的电力变换器中的3相电压，输出3相电压信号；

第一3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电压信号变换为2相电压信号；

第一电流检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相电流，输出3相电流信号；

第二3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电流信号变换为2相电流信号；

第一减法运算单元，其生成输入电流指令信号和上述2相电流信号的第一偏差信号；

输入电流控制单元，其根据上述第一偏差信号生成输入电流控制信号；

第一加法运算单元，其将上述2相电压信号与上述输入电流控制信号相加；

第一2相3相变换单元，其将相加了上述2相电压信号的输入电流控制信号变换为3相控制信号；

控制脉冲信号生成单元，其根据上述3相控制信号生成上述电力变换器的控制脉冲信号，并输出到上述电力变换器。

发明15的特征在于，发明14所述的瞬时电压下降补偿程序使上述计算机作为正相逆相分离单元、第二2相3相变换单元、零相电压提取单元、第二加法运算单元而发挥功能，其中，

上述正相逆相分离单元将上述变换的2相电压信号分离为正相分量以及逆相分量；

上述第二2相3相变换单元将上述分离的2相电压信号的逆相分量变换为3相电压信号的逆相分量；

上述零相电压提取单元从上述检测出的3相电压信号提取零相电压信号；

上述第二加法运算单元将上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号与上述3相控制信号相加，

上述第一加法运算单元将上述分离的2相电压信号的正相分量与上述输入电流控制信号相加，

上述控制脉冲信号生成单元根据相加了上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号的3相控制信号，生成上述控制脉冲信号。

发明16的特征在于，发明15所述的瞬时电压下降补偿程序使上述计算机作为如下单元而发挥功能：

第二电压检测单元，其检测从上述电力变换器输出的直流电压，输出直流电压信号；

第二减法运算单元，其生成电压指令值信号和上述直流电压信号的第二偏差信号；

直流电压控制单元，其根据上述第二偏差信号生成直流电压控制信号；以及

输入电流指令变换单元，其根据上述直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明17的特征在于，发明16所述的瞬时电压下降补偿程序使上述计算机作为第二电流检测单元、乘法运算单元、第三加法运算单元而发挥功能，其中，

上述第二电流检测单元检测从上述电力变换器输出的直流电流，输出直流电流信号；

上述乘法运算单元将上述直流电压信号以及上述直流电流信号相乘而生成直流电力信号；

上述第三加法运算单元将上述直流电力信号与上述直流电压控制信号相加，

上述输入电流指令变换单元根据相加了上述直流电力信号的直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

发明18的特征在于，发明15所述的瞬时电压下降补偿程序使上述计算机作为相电压提取单元、同步信号生成单元而发挥功能，其中，

上述相电压提取单元从上述3相电压信号提取相电压信号；

上述同步信号生成单元从上述提取出的相电压信号生成同步信号并输出，

上述第一3相2相变换单元、上述第二3相2相变换单元、上述第一2相3相变换单元以及上述第二2相3相变换单元，与上述同步信号同步地进行动作。

发明19的特征在于，在发明14～18任意一个所述的瞬时电压下降补偿程序中，

上述第一电压检测单元具备：

线间电压检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相线间电压，输出3相线间电压信号；以及

线间相电压变换单元，其将上述检测出的3相线间电压信号变换为3相电压信号。

发明的效果

根据发明1、2、7、8、9、14、15能够利用交流输入电力本身的变换进行瞬时电压下降补偿。因此，能够将进行瞬时电压下降补偿的结构小型化、长寿命化以及低成本化。另外，能够使进行瞬时电压下降补偿的结构的维护容易。另外，能够改善功率因数，可通过改善功率因数来抑制高次谐波。

根据发明3、10、16，能够加快输入电流指令信号对交流输入电压变动的响应。因此，能够抑制直流输出电压的过渡变动。

根据发明4、11、17，能够加快对输出直流输出电力的负载的负载量变动的响应。因此，能够抑制直流输出电压的过渡变动。

根据发明5、12、18，能够将3相-2相变换以及2相-3相变换始终与交流输入电压的相位同步进行。因此，能够与瞬时电压下降的产生无关地维持功率因数1。

根据发明6、13、19，3相交流电源的交流***不管是3相3线式还是3相4线式都能够进行瞬时电压下降补偿。

附图说明

图1是表示与本发明有关的第一实施方式的电力变换***的结构的图。

图2是表示电力变换装置的详细结构的图。

图3的(a)是表示瞬时电压下降产生时的3相的输入电压和输出电压的图。(b)是表示瞬时电压下降产生时的3相的输入电流和输出电压的图。

图4是表示第二变形例的电力变换***的图。

图5是表示第三变形例的电力变换***的图。

图6是表示第四变形例的电力变换***的图。

图7是表示与本发明有关的第二实施方式的电力变换***的结构的图。

图8是表示电力变换控制的流程图。

图9表示现有电力变换***的结构。

附图标记说明

1α、1β、1γ、1δ、1ε、1ζ：电力变换***；1：3相交流电源；100、100A、100B：电力变换装置；2：主电路部；3：交流输入部；3a：接点；3b：传感器；3c：交流电抗器；4：电力变换器；4u、4v、4w、4x、4y、4z：晶体管；5：直流输出部；5a：电容器；5b：传感器；5c：接点；8、8A：瞬时电压下降补偿电路；10a、21：电压检测单元；10：线间电压检测单元；11：线间相电压变换单元；12、14：3相2相变换单元；13、20：电流检测单元；15：零相电压提取单元；16：相电压提取单元；17：同步信号生成单元；18：正相逆相分离单元；19、30：2相3相变换单元；22、27：减法运算单元；23：乘法运算单元；24：直流电压控制单元；25、29、31、32：加法运算单元；26：输入电流指令变换单元；28：输入电流控制单元；33：载波频率产生单元；34：控制脉冲信号生成单元；200、300：DC/AC变换电路；201～206、301～304：晶体管；400：DC/DC变换电路；9：直流负载；9A：3相交流负载；9B：单相交流负载；41：CPU；42：RAM；43：ROM；44：I/O部；45：总线；4A：整流器；8B：电容器单元。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的第一实施方式、第一～第四的变形例以及第二实施方式。但是，发明的范围不限于图示例。

(第一实施方式)

参照图1～图3说明与本发明有关的第一实施方式。图1表示本实施方式的电力变换***1α的结构。

首先，参照图1以及图2说明本实施方式的装置结构。如图1所示，电力变换***1α具备3相交流电源1、电力变换装置100和直流负载9。

3相交流电源1是以角频率ω交变的3相交流输入电源。直流负载9是直流用的负载。电力变换装置100具备主电路部2和瞬时电压下降补偿电路8。主电路部2是将从3相交流电源1输入的3相交流电力变换为直流电力的电路。主电路部2具备交流输入部3、电力变换器4和直流输出部5。

从3相交流电源1向交流输入部3输入3相交流电力并输出到电力变换器4。电力变换器4将从交流输入部3输入的3相交流电力变换为直流电力。直流输出部5将由电力变换器4变换的直流电力输出到直流负载9。在电力变换器4中产生了瞬时电压下降的情况下，瞬时电压下降补偿电路8补偿电力变换器4的直流电压输出。

图2表示电力变换装置100的详细结构。如图2所示，3相交流电源1输出电压V_R、V_S、V_T的3相输入电力。电压V_R、V_S、V_T分别是R相、S相、T相的相电压。交流输入部3具备接点3a、传感器3b和交流电抗器3c。

接点3a具有与R相、S相、T相的线之间的各个接点。传感器3b是设置在R相、T相的线上、并检测从3相交流电源1输入的交流输入电流的电流传感器。交流电抗器3c设置在R相、S相、T相的线上，阻止高频电流。

电力变换器4具有IGBT等晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z。晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z分别具有二极管。通过晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z的各栅极的导通截止控制，输入的3相交流电力变换为直流电力并输出。

直流输出部5具备电容器5a、传感器5b和接点5c。电容器5a将从电力变换器4输出的直流电压进行平滑化。传感器5b是检测从电力变换器4输出的直流输出电流的电流传感器。接点5c是与电力变换器4的直流输出的线之间的接点。

瞬时电压下降补偿电路8具备电压检测单元10a、3相2相变换单元12、电流检测单元13、3相2相变换单元14、零相电压提取单元15、相电压提取单元16、同步信号生成单元17、正相逆相分离单元18、2相3相变换单元19、电流检测单元20、电压检测单元21、减法运算单元22、乘法运算单元23、直流电压控制单元24、加法运算单元25、输入电流指令变换单元26、减法运算单元27、输入电流控制单元28、加法运算单元29、2相3相变换单元30、加法运算单元31、32、载波频率产生单元33和控制脉冲信号生成单元34。

电压检测单元10a具备线间电压检测单元10和线间相电压变换单元11。线间电压检测单元10检测接点3a中的3相交流输入电压的线间电压来生成线间电压信号。线间相电压变换单元11将由线间电压检测单元10检测出的线间电压信号变换为相电压信号v_R’、v_S’、v_T’，生成零相电压信号v₀以及相电压信号v_R、v_S、v_T。3相2相变换单元12将由线间相电压变换单元11变换的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’变换为d轴、q轴的(2相的)电压信号v_d、v_q。

电流检测单元13获取由传感器3b检测出的R相、T相的交流输入电流的检测信号来生成3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T。电流检测单元13利用R相、S相、T相的交流输入电流的总和为0的情况，生成3相交流输入电流信号。因此，如果是检测R相、S相、T相中的至少两个交流输入电流的结构，则能够获取3相的输入电流。

3相2相变换单元14将由电流检测单元13检测出的3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T变换为d轴、q轴的电流信号i_d、i_q。零相电压提取单元15从由线间相电压变换单元11变换的信号提取零相电压信号v₀。

相电压提取单元16从由线间相电压变换单元11变换的相电压信号v_R、v_S、v_T提取R相电压信号v_R。同步信号生成单元17根据由相电压提取单元16提取出的R相电压信号生成交流电压的同步信号s，输出到3相2相变换单元12、14以及2相3相变换单元19、30。此外，也可以是如下结构：相电压提取单元16提取S相电压信号v_S或T相电压信号v_T，同步信号生成单元17根据由相电压提取单元16提取出的S相电压信号v_S或者T相电压信号v_T生成同步信号s。3相2相变换单元12、14以及2相3相变换单元19、30与从同步信号生成单元17输入的同步信号s同步地进行各信号变换处理。

正相逆相分离单元18将由3相2相变换单元12变换的d轴、q轴的电压信号v_d、v_q分离为正相分量v_dp、v_qp以及逆相分量v_dn、v_qn。2相3相变换单元19将由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴的电压信号的逆相分量v_dn、v_qn变换为作为3相电压信号逆相分量的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn。

电流检测单元20获取由传感器5b检测出的直流输出电流的检测信号而生成直流输出电流信号I_dc。电压检测单元21检测接点5c中的直流输出电压来生成直流输出电压信号V_dc。减法运算单元22从表示作为电压指令值而设定的固定电压值的直流电压指令值信号V_dc ^*减去由电压检测单元21检测出的直流输出电压信号V_dc，从而输出其偏差信号。乘法运算单元23将由电流检测单元20检测出的直流输出电流信号I_dc与由电压检测单元21检测出的直流输出电压信号V_dc相乘来算出瞬时电力信号P_dc。

直流电压控制单元24根据由减法运算单元22算出的偏差信号，生成作为用于将直流输出电压信号V_dc控制为固定电压值的PI(Proportional Integral：比例积分)控制结果的直流电压控制信号。加法运算单元25将由乘法运算单元23算出的瞬时电力信号P_dc与由直流电压控制单元24生成的直流电压控制信号相加来生成有效电力信号P_in。输入电流指令变换单元26根据由加法运算单元25算出的有效电力信号P_in和由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴的电压信号的正相分量进行运算，来生成输入电流指令信号。

减法运算单元27从由输入电流指令变换单元26运算的输入电流指令信号减去由3相2相变换单元14变换的d轴、q轴的电流信号，来输出其偏差信号。输入电流控制单元28根据由减法运算单元27算出的偏差信号，生成作为用于将输入电流控制为固定电流值的PI控制结果的输入电流控制信号。

加法运算单元29将由输入电流控制单元28生成的输入电流控制信号与由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴电压信号的正相分量v_dp、v_qp进行加法运算，来作为d轴、q轴的控制信号而输出。2相3相变换单元30将由加法运算单元29算出的d轴、q轴的控制信号C_d、C_q变换为3相的控制信号C_u、C_v、C_w。

加法运算单元31将由零相电压提取单元15提取出的相电压信号的零相电压信号v₀与由2相3相变换单元19变换的3相电压信号的逆相分量v_Rn、v_Sn、v_Tn相加，来输出加法运算信号。加法运算单元32将由2相3相变换单元30变换的3相控制信号C_u、C_v、C_w与由加法运算单元31算出的加法运算信号相加，作为栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’而输出。

载波频率产生单元33产生作为载波频率的三角波信号并输出。控制脉冲信号生成单元34将由加法运算单元32算出的栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’与由载波频率产生单元33产生的三角波信号进行比较，生成作为PWM信号的栅极脉冲信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz，输出到晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z的各栅极。

接着，说明电力变换装置100的动作。首先，如下式(1)所示，能够使用利用对称坐标法的正相电压信号v_p、逆相电压信号v_n、零相电压信号v₀的各成分来表示从3相交流电源1产生的相电压v_R、v_S、v_T。

[式1]

$\left[\begin{array}{c}{v}_R\\ v_S\\ v_T\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& a^2& a\\ 1& a& a^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_0\\ v_p\\ v_n\end{array}\right]...\left(1\right)$

其中， $\left[\begin{array}{c}{v}_0\\ v_p\\ v_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_0{\·e}^{j(\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)}\\ V_p{\·e}^{j(\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_p)}\\ V_n{\·e}^{j(\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)}\end{array}\right],$ $a=e^{j\frac{2}{3}\mathrm{\π}}$

在此，θ＝ωt，ω为角频率，t为时间，α₀为零相电压相位角，α_p为正相电压相位角，α_n为逆相电压相位角。

线间电压检测单元10从接点3a将3相交流电源1的交流电压作为线间电压信号v_RS、v_ST、v_TR检测。线间相电压变换单元11将线间电压信号v_RS、v_ST、v_TR变换为如下式(2)所示的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’。

[式2]

$\left.\begin{array}{c}{v_R}^{\′}=\frac{1}{3}(v_{\mathrm{RS}}-v_{\mathrm{TR}})\\ {v_S}^{\′}=\frac{1}{3}(v_{\mathrm{ST}}-v_{\mathrm{RS}})\\ {v_T}^{\′}=\frac{1}{3}(v_{\mathrm{TR}}-v_{\mathrm{ST}})\end{array}\right\}...\left(2\right)$

相电压信号v_R’、v_S’、v_T’能够表现为如下式(3)，与式(1)相比，可知不包括零相电压信号v₀。

[式3]

$\left[\begin{array}{c}{v_R}^{\′}\\ {v_S}^{\′}\\ {v_T}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ a^2& a\\ a& a^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_p\\ v_n\end{array}\right]...\left(3\right)$

即，如果知道零相电压信号v₀，则能够求出从3相交流电源1产生的相电压v_R、v_S、v_T。零相电压信号v₀由线间相电压变换单元11作为下式(4)所示的计算式的值而生成。因此，将式(3)和下式(4)相加得到的结果变成式(1)。

[式4]

v₀＝k1·v_R′+k2·v_S′+k3·v_T′…(4)

其中，k1、k2、k3是由v_R’、v_S’、v_T’决定的系数。

更具体地说，线间相电压变换单元11检测相电压信号v_R’、v_S’、v_T’的峰值，根据这三个峰值算出系数k1、k2、k3。线间相电压变换单元11根据系数k1、k2、k3生成零相电压信号v₀。另外，线间相电压变换单元11根据相电压信号v_R’、v_S’、v_T’以及零相电压信号v₀生成相电压信号v_R、v_S、v_T。零相电压提取单元15从线间相电压变换单元11提取零相电压信号v₀。

通过相电压提取单元16从线间相电压变换单元11提取式(1)的R相电压信号v_R。提取出的R相电压信号v_R通过同步信号生成单元17变换为同步信号s。由同步信号生成单元17变换的同步信号s用于3相2相变换单元12、14的3相-2相变换和2相3相变换单元19、30的2相-3相变换。

接着，对由线间相电压变换单元11变换的式(1)的相电压v_R、v_S、v_T进行3相-2相变换，因此如下式(5)那样以sin成分表示。

[式5]

$\left[\begin{array}{c}{v}_R\\ v_S\\ v_T\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_p\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_p)+V_n\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_p\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_p)+V_n\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_p\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_p)+V_n\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\end{array}\right]...\left(5\right)$

式(5)所示的相电压v_R、v_S、v_T通过3相2相变换单元12的3相-2相变换，变换为下式(6)所示的d轴、q轴的电压信号v_d、v_q。

[式6]

$\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ v_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ \cos \mathrm{\θ}& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_R\\ v_S\\ v_T\end{array}\right]=\frac{3}{2}\left[\begin{array}{c}{V}_p\cos {\mathrm{\α}}_p-V_n\cos (2\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_p\sin {\mathrm{\α}}_p-V_n\sin (2\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{dp}}+v_{\mathrm{dn}}\\ v_{\mathrm{qp}}+v_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]...\left(6\right)$

式(6)的右边第一项表示d轴、q轴的电压信号v_d、v_q的正相分量v_dp、v_qp，同样地第二项表示d轴、q轴的电压信号v_d、v_q的逆相分量v_dn、v_qn。d轴、q轴的电压信号v_d、v_q通过正相逆相分离单元18分离为d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp、以及相同地分离为逆相分量v_dn、v_qn。由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴的电压信号v_d、v_q的逆相分量v_dn、v_qn通过2相3相变换单元19以下式(7)所示的3相变换为逆相分量部分的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn。

[式7]

$\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{Rn}}\\ v_{\mathrm{Sn}}\\ v_{\mathrm{Tn}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\\ \sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ \sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{dn}}\\ v_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_n\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_n\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_n\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\end{array}\right]...\left(7\right)$

如下式(8)所示，逆相分量的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn，通过加法运算单元31与零相电压信号v₀相加。

[式8]

$\left[\begin{array}{c}{v}_0+v_{\mathrm{Rn}}\\ v_0+v_{\mathrm{Sn}}\\ v_0+v_{\mathrm{Tn}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_n\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_n\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\\ V_0\sin (\mathrm{\θ}+{\mathrm{\α}}_0)+V_n\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{\mathrm{\α}}_n)\end{array}\right]...\left(8\right)$

另外，对于输入电力，作为d轴、q轴的电压信号v_d、v_q的正相分量v_dp、v_qp和这里定义的输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*的关系式，能够利用下式(9)表示有效电力信号P_in以及无效电力信号Q。

[式9]

$\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{in}}\\ Q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{v}_{\mathrm{dp}}& v_{\mathrm{qp}}\\ -v_{\mathrm{qp}}& v_{\mathrm{dp}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{dp}}}^{*}\\ {i_{\mathrm{qp}}}^{*}\end{array}\right]...\left(9\right)$

电流检测单元20通过传感器5b检测直流输出电流信号I_dc。电压检测单元21通过接点5c检测直流输出电压信号V_dc。该直流输出电流信号I_dc以及直流输出电压信号V_dc通过乘法运算单元23相乘并作为直流输出电力信号P_dc而输出。利用减法运算单元22从直流电压指令值信号V_dc ^*减去直流输出电压信号V_dc而作为偏差信号。直流电压控制单元24根据直流电压指令值信号V_dc ^*与直流输出电压信号V_dc之间的偏差信号，生成作为用于将直流输出电压信号V_dc控制为固定电压值的PI控制结果的直流电压控制信号。

而且，从直流电压控制单元24输出的直流电压控制信号通过加法运算单元25与直流输出电力信号P_dc相加而作为有效电力信号P_in输出。因而，式(9)所示的有效电力信号P_in如下式(10)所示，是将基于直流电压指令值信号V_dc ^*和直流输出电压信号V_dc的偏差信号的直流电压控制信号、与直流输出电力信号P_dc相加的信号。

[式10]

P_in＝k_p(V_dc ^*-V_dc)+k_i∫(V_dc ^*-V_dc)dt+P_dc  …(10)

在此，k_p为比例常数，k_i为积分常数。

控制式(9)的无效电力Q使输入功率因数变成1，因此设为零。根据以上的条件，式(9)变形为下式(11)所示的输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*的式。

[式11]

$\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{dp}}}^{*}\\ {i_{\mathrm{qp}}}^{*}\end{array}\right]=\frac{1}{{\left(v_{\mathrm{dp}}\right)}^2+{\left(v_{\mathrm{qp}}\right)}^2}\left[\begin{array}{cc}{v}_{\mathrm{dp}}& -v_{\mathrm{qp}}\\ v_{\mathrm{qp}}& v_{\mathrm{dp}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{in}}\\ 0(=Q)\end{array}\right]...\left(11\right)$

输入电流指令变换单元26根据由加法运算单元25算出的有效电力信号P_in和由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp，生成输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*并输出。即，式(11)所示的输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*变成输入电流指令变换单元26的输出信号。

接着，对于输入电流，下式(12)中示出从3相交流电源1输出的3相交流电力的3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T，通过传感器3b由电流检测单元13检测。

[式12]

$\left[\begin{array}{c}{i}_R\\ i_S\\ i_T\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{I}_0\sin (\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_0}^{\′})+I_p\sin (\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_p}^{\′})+I_n\sin (\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_n}^{\′})\\ I_0\sin (\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_0}^{\′})+I_p\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{{\mathrm{\α}}_p}^{\′})+I_n\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{{\mathrm{\α}}_n}^{\′})\\ I_0\sin (\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_0}^{\′})+I_p\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{{\mathrm{\α}}_p}^{\′})+I_n\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}+{{\mathrm{\α}}_n}^{\′})\end{array}\right]...\left(12\right)$

其中，α₀’为零相电流相位角，α_p’为正相电流相位角，α_n’为逆相电流相位角。

3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T通过3相2相变换单元14，变换为下式(13)所示的d轴、q轴的电流信号i_d、i_q。

[式13]

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\θ}& \sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ \cos \mathrm{\θ}& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_R\\ i_S\\ i_T\end{array}\right]$

$=\frac{3}{2}\left[\begin{array}{c}{I}_p\cos {{\mathrm{\α}}_p}^{\′}-I_n\cos (2\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_n}^{\′})\\ I_p\sin {{\mathrm{\α}}_p}^{\′}+I_n\sin (2\mathrm{\θ}+{{\mathrm{\α}}_n}^{\′})\end{array}\right]...\left(13\right)$

d轴、q轴的电流信号i_d、i_q变成输入电流的反馈值，输出到减法运算单元27。减法运算单元27从由输入电流指令变换单元26运算的输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*减去由3相2相变换单元14变换的d轴、q轴的电流信号i_d、i_q来生成偏差信号。输入电流控制单元28根据d轴、q轴的电流信号i_d、i_q以及输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*的偏差信号，通过规定的运算生成用于将输入电流控制为固定电流值的输入电流控制信号。加法运算单元29将从输入电流控制单元28输出的输入电流控制信号与由正相逆相分离单元18分离的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp相加，生成下式(14)所示的控制信号C_d、C_q。

[式14]

$\left.\begin{array}{c}{C}_d={k_p}^{\′}({i_{\mathrm{dp}}}^{*}-i_d)+{k_i}^{\′}\∫({i_{\mathrm{dp}}}^{*}-i_d)\mathrm{dt}+\mathrm{\ωL}\·i_q+V_{\mathrm{dp}}\\ C_q={k_p}^{\′\′}({i_{\mathrm{qp}}}^{*}-i_q)+{k_i}^{\′\′}\∫({i_{\mathrm{qp}}}^{*}-i_q)\mathrm{dt}-\mathrm{\ωL}\·i_d+V_{\mathrm{qp}}\end{array}\right\}...\left(14\right)$

在此，k_p’、k_p”为比例常数，k_i’、k_i”为积分常数。

式(14)的2相控制信号C_d、C_q如下式(15)所示，通过2相3相变换单元30变换为3相的控制信号C_u、C_v、C_w。

[式15]

$\left[\begin{array}{c}{C}_u\\ C_v\\ C_w\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\\ \sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ \sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{C}_d\\ C_q\end{array}\right]...\left(15\right)$

加法运算单元32如下式(16)所示，将控制信号C_u、C_v、C_w与从加法运算单元31输出的逆相分量的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn及零相电压信号v₀的加法运算值相加，作为栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’而输出。

[式16]

$\left[\begin{array}{c}{G_u}^{\′}\\ {G_v}^{\′}\\ {G_w}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C}_u\\ C_v\\ C_w\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{v}_0+v_{\mathrm{Rn}}\\ v_0+v_{\mathrm{Sn}}\\ v_0+v_{\mathrm{Tn}}\end{array}\right]...\left(16\right)$

控制脉冲信号生成单元34将栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’与从载波频率产生单元33产生的三角波信号进行比较，生成作为PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)变换结果的栅极脉冲信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz，输出到晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z的各栅极，进行各栅极的导通截止控制。

接着，说明电力变换装置100的平衡状态时以及瞬时电压下降时的动作。将直流负载9的负载量假定为固定。在产生瞬时电压下降以前，3相交流电源1的3相交流输入电压处于平衡状态。式(1)所示的相电压信号v_R、v_S、v_T仅成为正相电压V_p，式(2)所示的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’＝相电压信号v_R、v_S、v_T。此时，式(6)所示的d轴、q轴的电压信号v_d、v_q变成下式(17)，q轴的电压成分变成零。

[式17]

$\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ v_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{3}{2}{V}_p\\ 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{dp}}\\ 0\end{array}\right]...\left(17\right)$

此时，将式(17)代入式(11)，如下式(18)那样表示输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*。

[式18]

$\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{dp}}}^{*}\\ {i_{\mathrm{qp}}}^{*}\end{array}\right]=\frac{1}{{\left(v_{\mathrm{dp}}\right)}^2}\left[\begin{array}{cc}{v}_{\mathrm{dp}}& 0\\ 0& v_{\mathrm{dp}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{in}}\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{P_{\mathrm{in}}}{v_{\mathrm{dp}}}\\ 0\end{array}\right]...\left(18\right)$

从式(18)，输入指令电流信号i_qp ^*是零，因此由输入电流指令变换单元26控制输入电流使得输入功率因数变成1。另外，通过直流电压控制单元24将直流输出电压控制为固定值，因此始终向直流负载9侧送出恒定的直流电力。

接着，考虑3相交流电源1的3相交流输入电压的至少一相的交流输入电压变成瞬时电压下降、交流输入电压变成不平衡的不平衡状态的情况。当交流输入电压变成瞬时电压下降时，正相逆相分离单元18的输出中产生式(6)所示的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp、以及相同地产生逆相分量v_dn、v_qn，并且在零相电压提取单元15的输出中产生式(4)所示的零相电压信号v₀。

d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp通过加法运算单元29与输入电流控制信号相加。另外，d轴、q轴的电压信号的逆相分量v_dn、v_qn通过加法运算单元32与控制信号C_u、C_v、C_w相加。由此，即使3相交流输入电压变成瞬时电压下降，也可控制电力变换器4使得流过将直流输出电力控制为固定且输入功率因数为1的输入电流。

接着，参照图3说明在电力变换装置100中交流输入电压中产生了瞬时电压下降时的波形的一例。图3的(a)表示瞬时电压下降产生时的3相输入电压和输出电压。图3的(b)表示瞬时电压下降产生时的3相输入电流和输出电压。

在此，在电力变换装置100中，作为瞬时电压下降条件，考虑将3相交流输入电压的T相电压瞬时电压下降到额定电压的30％为止的情况。另外，将交流输入相电压的额定电压值设定为AC115[V]，将直流输出电压值设定为DC380[V]。

如图3的(a)所示，可知在电力变换装置100中即使交流输入电压被瞬时电压下降，直流输出电压也维持定电压。另外，如图3的(b)所示，瞬时电压下降时的交流输入R、S、T相电流与交流输入电压的平衡时相比有增加。因为电力变换装置100在瞬时电压下降时也继续向直流负载9提供相同的电流，因此使交流输入电流增加。

以上，根据本实施方式的电力变换装置100，能够通过交流输入电力本身的变换进行瞬时电压下降补偿，即使在输入电压的瞬时电压下降时也能够向直流负载9稳定地提供电力。因此，与使用电容器、蓄电池等蓄电设备的瞬时电压下降补偿的结构相比，能够使进行瞬时电压下降补偿的结构小型化、长寿命化以及低成本化。另外，由于没有使用电容器、蓄电池的蓄电设备，因此能够容易维护进行瞬时电压下降补偿的结构。另外，能够改善功率因数，能够通过改善功率因数来抑制高次谐波。

另外，输入电流指令变换单元26根据基于交流输入电压的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp和基于直流输出电压的直流电压控制信号，生成输入电流指令信号i_dp ^*、i_qp ^*。因此，能够加快输入电流指令信号对交流输入电压变动的响应。因而，能够抑制直流输出电压的过渡变动。

另外，电流检测单元20、电压检测单元21以及乘法运算单元23检测直流输出电力信号，加法运算单元25将直流输出电力信号与直流电压控制信号相加。因此，能够加快对输出直流输出电力的直流负载9的负载量变动的响应。因而，能够抑制直流输出电压的过渡变动。

另外，同步信号生成单元生成同步信号s，3相2相变换单元12、14以及2相3相变换单元19、30根据同步信号s进行3相-2相变换以及2相-3相变换。因此，与交流输入电压的平衡、不平衡无关，而能够始终将功率因数保持为1。

另外，线间电压检测单元10以及线间相电压变换单元11检测交流输入电力的线间电压信号v_RS、v_ST、v_TR，变换为相电压信号v_R、v_S、v_T。因此，3相交流电源1的交流***不管是3相3线式还是3相4线式，都能够进行瞬时电压下降补偿。

(第一变形例)

说明上述第一实施方式的第一变形例。

上述第一实施方式的电力变换装置100在交流输入电压被瞬时电压下降时，由于输入电流增加，因此电力变换装置100的电力变换元件的发热量增加。在通常定义的瞬时规定时间(0.5～5秒)程度中没有必要强化电力变换装置100的冷却功能。但是，如果输入电压显著下降的瞬时电压下降持续长时间时，电力变换元件的发热量增加相应的量。

因此，在本变形例中，在电力变换装置100中设置冷却电力变换元件的风扇等冷却单元的结构。能够构成如下的电力变换装置：通过该冷却单元强化电力变换元件的冷却功能，从而在输入电压显著下降的长时间的瞬时电压下降时，也能够向直流负载9提供稳定的电力并且具有改善功率因数(PFC：PowerFactor Correction：功率因数校正)的功能。

以上，根据本变形例，能够实现即使在输入电压显著下降的长时间的瞬时电压下降时也能够向直流负载9提供稳定的电力、并且具有功率因数改善功能的电力变换装置。

(第二变形例)

参照图4说明上述第一实施方式的第二变形例。图4表示本变形例的电力变换***1β。

如图4所示，本变形例的电力变换***1β具备3相交流电源1、电力变换装置100、DC/AC变换电路200以及3相交流负载9A。DC/AC变换电路200是变换器(inverter)等，具备具有二极管的晶体管201～206。3相交流负载9A是输入为3相交流用的负载。

DC/AC变换电路200是通过晶体管201～206的各栅极的导通截止控制，将从电力变换装置100输出的直流输出电力变换为3相交流输出电力并提供给3相交流负载9A。

根据本变形例，能够实现即使在输入电压的瞬时电压下降时也能够向3相交流负载9A提供稳定的电力、并且具有功率因数改善功能的3相交流电源。

(第三变形例)

参照图5说明上述第一实施方式的第三变形例。图5表示本变形例的电力变换***1γ。

如图5所示，本变形例的电力变换***1γ具备3相交流电源1、电力变换装置100、DC/AC变换电路300以及单相交流负载9B。DC/AC变换电路300是变换器等，具备具有二极管的晶体管301～304。单相交流负载9B是输入为单相交流用的负载。

DC/AC变换电路300通过晶体管301～304的各栅极的导通截止控制，将从电力变换装置100输出的直流输出电力变换为单相交流输出电力并提供给单相交流负载9B。

根据本变形例，能够实现即使在输入电压的瞬时电压下降时也能够向单相交流负载9B提供稳定的电力、并且具有功率因数改善功能的单相交流电源。

(第四变形例)

参照图6说明上述第一实施方式的第四变形例。图6表示本变形例的电力变换***1δ。

如图6所示，本变形例的电力变换***1δ具备3相交流电源1、电力变换装置100、DC/DC变换电路400以及直流负载9。

DC/DC变换电路400变换从电力变换装置100输出的直流输出电力的电流值，并提供给直流负载9。

根据本变形例，能够实现即使在输入电压的瞬时电压下降时也能够向直流负载9提供稳定的电力、并且具有功率因数改善功能的直流电源。

(第二实施方式)

参照图7以及图8说明与本发明有关的第二实施方式。本实施方式存在具有与上述第一实施方式相同的结构的部分，因此主要说明与第一实施方式不同的部分。

首先，参照图7说明本实施方式的电力变换***的装置结构。图7表示本实施方式的电力变换***1ε的结构。

上述第一实施方式的电力变换***1α通过电路结构实现了电力变换以及瞬时电压下降补偿功能。本实施方式的电力变换***1ε通过执行程序来实现电力变换以及瞬时电压下降补偿功能。

如图7所示，电力变换***1ε具备3相交流电源1、电力变换装置100A以及直流负载9。电力变换装置100A具备主电路部2和瞬时电压下降补偿电路8A。瞬时电压下降补偿电路8A具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)41、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)42、ROM(Read Only Memory：只读存储器)43、以及I/O部44，各部连接到总线45。

CPU41对瞬时电压下降补偿电路8A的各部进行中央控制。CPU41将从保存在ROM43中的***程序以及各种应用程序中指定的程序展开到RAM42，与展开到RAM42中的程序的协动地执行各种处理。

CPU41通过与电力变换控制程序的协动来控制主电路部2，将从3相交流电源1输入的3相交流输入电力变换为直流输出电力，并且进行交流输入电压的瞬时电压下降时的直流输出电力的补偿。

RAM42是存储各种信息的易失性存储器，具有将各种数据以及程序展开的工作区。ROM43是可读出地存储各种信息的存储器。ROM43存储电力变换控制程序。

与主电路部2的各种信号的输入输出通过I/O部44。从主电路部2向I/O部44输入交流输入部3的接点3a中的3相交流输入电压的线间电压、传感器3b中的R相、T相的交流输入电流、直流输出部5的传感器5b中的直流输出电流、以及接点5c中的直流输出电压。另外，I/O部44将对电力变换器4的晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z进行控制的栅极脉冲信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz输出到主电路部2。

接着，参照图8说明本实施方式的电力变换***1ε的动作。图8表示电力变换控制的流程。

在瞬时电压下降补偿电路8A中，例如将从3相交流电源1输出3相交流电力的情形作为触发，通过从ROM43中读出并展开到RAM42中的电力变换控制程序与CPU41的协动来执行电力变换控制处理。

如图8所示，首先进行电压检测处理(步骤S11)。在步骤S11中，通过I/O部44从主电路部2获取3相交流电压。然后，检测获取的3相交流电压的线间电压信号v_RS、v_ST、v_TR。然后，线间电压信号v_RS、v_ST、v_TR变换为3相(R相、S相、T相)的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’。

然后，3相的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’变换为2相的d轴、q轴的电压信号v_d、v_q。然后，从d轴、q轴的电压信号v_d、v_q分离正相分量v_dp、v_qp以及逆相分量v_dn、v_qn。然后，d轴、q轴的电压信号v_d、v_q的逆相分量v_dn、v_qn变换为3相的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn。即，步骤S11对应于由电压检测单元10a、3相2相变换单元12、正相逆相分离单元18以及2相3相变换单元19进行的处理。

此外，步骤S11内的各处理适当并行进行。该步骤内的处理的并行在以下的步骤S12～S16中也相同。

然后，进行零相、同步计算处理(步骤S12)。在步骤S12中，使用3相的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’，利用式(4)提取出零相电压信号v₀。然后，从3相的相电压信号v_R’、v_S’、v_T’算出相电压信号v_R、v_S、v_T，提取相电压信号v_R。然后，从R相电压v_R生成同步信号s。同步信号s使用于步骤S11、S13、S16的2相-3相变换、3相-2相变换的同步中。此时，使用紧接在之前执行的步骤S12的同步信号s(或者初始值的同步信号s)。因而，步骤S12对应于由线间相电压变换单元11、零相电压提取单元15、相电压提取单元16以及同步信号生成单元17进行的处理。

然后，进行电流检测处理(步骤S13)。在步骤S13中，检测通过I/O部44从主电路部2输入的3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T。然后，3相交流输入电流信号i_R、i_S、i_T变换为d轴、q轴的电流信号i_d、i_q。步骤S13对应于由电流检测单元13以及3相2相变换单元14进行的处理。

然后，进行电压控制处理(步骤S14)。在步骤S14中，通过I/O部44从主电路部2检测直流输出电流信号I_dc以及直流输出电压信号V_dc。然后，将直流输出电流信号I_dc以及直流输出电压信号V_dc相乘，算出直流输出电力信号P_dc。然后，从直流电压指令值信号V_dc ^*减去直流输出电压信号V_dc，并设为偏差信号。然后，根据该偏差信号生成用于将直流输出电压信号V_dc控制为固定电压值的直流电压控制信号。然后，将直流电压控制信号以及直流输出电力信号P_dc相加，生成有效电力信号P_in。步骤S14对应于由电流检测单元20、电压检测单元21、减法运算单元22、乘法运算单元23、直流电压控制单元24以及加法运算单元25进行的处理。

然后，进行电流控制处理(步骤S15)。在步骤S15中，根据步骤S14中生成的有效电力信号P_in和步骤S11中分离的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp，生成输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*。然后，从输入指令电流信号i_dp ^*、i_qp ^*减去步骤S13中变换的d轴、q轴的电流信号i_d、i_q，生成偏差信号。然后，根据该偏差信号生成输入电流控制信号。步骤S15对应于由输入电流指令变换单元26、减法运算单元27以及输入电流控制单元28进行的处理。

然后，进行控制校正处理(步骤S16)。在步骤S16中，将步骤S15中生成的输入电流控制信号和步骤S11中分离的d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp相加，生成式(14)所示的控制信号C_d、C_q。然后，2相的控制信号C_d、C_q变换为3相的控制信号C_u、C_v、C_w。然后，将步骤S11中获取的相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn与步骤S12中提取出的零相电压信号v₀相加。然后，将该加法运算信号与控制信号C_u、C_v、C_w相加，生成栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’。

然后，生成三角波信号，通过三角波信号和栅极控制信号G_u’、G_v’、G_w’的比较，生成栅极脉冲信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz。然后，栅极脉冲信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz通过I/O部44输出到电力变换器4的晶体管4u、4v、4w、4x、4y、4z的各栅极。步骤S16对应于由加法运算单元29、2相3相变换单元30、加法运算单元31、32、载波频率产生单元33以及控制脉冲信号生成单元34进行的处理。

而且，判别是否结束了电力变换控制处理(步骤S17)。在没有结束电力变换控制处理的情况下(步骤S17；“否”)，跳转到步骤S11。在结束电力变换控制处理的情况下(步骤S17；“是”)，结束电力变换控制处理。

以上，根据本实施方式的电力变换装置100A，具有与第一实施方式的电力变换装置100相同的效果。

此外，上述实施方式以及变形例中的记述是与本发明有关的瞬时电压下降电路、瞬时电压下降补偿方法以及瞬时电压下降补偿程序的一例，并不限于此。

例如，也可以将上述各实施方式以及各变形例的至少两个适当进行组合。例如，也可以是将第二实施方式应用于第一～第四变形例的结构。

另外，在上述实施方式以及变形例中，将输入电流控制信号与d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp相加来进行2相-3相变换，并将相电压信号v_Rn、v_Sn、v_Tn以及零相电压信号v₀相加，但是并不限于此。例如，也可以是将输入电流控制信号与d轴、q轴的电压信号的正相分量v_dp、v_qp及逆相分量v_dn、v_qn以及零相电压信号v₀相加，从而进行2相-3相变换。

除此之外，在不超出本发明精神的范围内，也可以适当变更上述实施方式以及变形例中的电力变换***1α～1ε的细部结构以及详细动作。

Claims (11)

1.一种瞬时电压下降补偿电路，其特征在于，具备：

第一电压检测单元，其检测输入到根据控制脉冲信号将3相交流变换为直流的电力变换器中的3相电压，输出3相电压信号；

第一3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电压信号变换为2相电压信号；

第一电流检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相电流，输出3相电流信号；

第二3相2相变换单元，其将上述检测出的3相电流信号变换为2相电流信号；

第一减法运算单元，其生成输入电流指令信号和上述2相电流信号的第一偏差信号；

输入电流控制单元，其根据上述第一偏差信号生成输入电流控制信号；

第一加法运算单元，其将上述2相电压信号与上述输入电流控制信号相加；

第一2相3相变换单元，其将相加了上述2相电压信号的输入电流控制信号变换为3相控制信号；

控制脉冲信号生成单元，其根据上述3相控制信号生成上述电力变换器的控制脉冲信号，并输出到上述电力变换器；

正相逆相分离单元，其将上述变换的2相电压信号分离为正相分量以及逆相分量；

第二2相3相变换单元，其将上述分离的2相电压信号的逆相分量变换为3相电压信号的逆相分量；

零相电压提取单元，其从上述检测出的3相电压信号提取零相电压信号；以及

第二加法运算单元，其将上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号与上述3相控制信号相加，

上述第一加法运算单元将上述分离的2相电压信号的正相分量与上述输入电流控制信号相加，

上述控制脉冲信号生成单元根据相加了上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号的3相控制信号，生成上述控制脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的瞬时电压下降补偿电路，其特征在于，具备：

第二电压检测单元，其检测从上述电力变换器输出的直流电压，输出直流电压信号；

第二减法运算单元，其生成电压指令值信号和上述直流电压信号的第二偏差信号；

直流电压控制单元，其根据上述第二偏差信号生成直流电压控制信号；以及

输入电流指令变换单元，其根据上述直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

3.根据权利要求2所述的瞬时电压下降补偿电路，其特征在于，具备：

第二电流检测单元，其检测从上述电力变换器输出的直流电流，输出直流电流信号；

乘法运算单元，其将上述直流电压信号以及上述直流电流信号相乘而生成直流电力信号；以及

第三加法运算单元，其将上述直流电力信号与上述直流电压控制信号相加，

上述输入电流指令变换单元根据相加了上述直流电力信号的直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

4.根据权利要求1所述的瞬时电压下降补偿电路，其特征在于，具备：

相电压提取单元，其从上述3相电压信号提取相电压信号；以及

同步信号生成单元，其从上述提取出的相电压信号生成同步信号并输出，

上述第一3相2相变换单元、上述第二3相2相变换单元、上述第一2相3相变换单元以及上述第二2相3相变换单元，与上述同步信号同步地进行动作。

5.根据权利要求1所述的瞬时电压下降补偿电路，其特征在于，

上述第一电压检测单元具备：

线间电压检测单元，其检测输入到上述电力变换器中的3相线间电压，输出3相线间电压信号；以及

线间相电压变换单元，其将上述检测出的3相线间电压信号变换为3相电压信号。

6.一种电力变换装置，其特征在于，具备：

权利要求1至5任意一项所述的瞬时电压下降补偿电路；以及

上述电力变换器。

7.一种瞬时电压下降补偿方法，其特征在于，包括：

第一电压检测工序，检测输入到根据控制脉冲信号将3相交流变换为直流的电力变换器中的3相电压，输出3相电压信号；

第一3相2相变换工序，将上述检测出的3相电压信号变换为2相电压信号；

第一电流检测工序，检测输入到上述电力变换器中的3相电流，输出3相电流信号；

第二3相2相变换工序，将上述检测出的3相电流信号变换为2相电流信号；

第一减法运算工序，生成输入电流指令信号和上述2相电流信号的第一偏差信号；

输入电流控制工序，根据上述第一偏差信号生成输入电流控制信号；

第一加法运算工序，将上述2相电压信号与上述输入电流控制信号相加；

第一2相3相变换工序，将相加了上述2相电压信号的输入电流控制信号变换为3相控制信号；

控制脉冲信号生成工序，根据上述3相控制信号生成上述电力变换器的控制脉冲信号，并输出到上述电力变换器；

正相逆相分离工序，将上述变换的2相电压信号分离为正相分量以及逆相分量；

第二2相3相变换工序，将上述分离的2相电压信号的逆相分量变换为3相电压信号的逆相分量；

零相电压提取工序，从上述检测出的3相电压信号提取零相电压信号；以及

第二加法运算工序，将上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号与上述3相控制信号相加，

在上述第一加法运算工序中，将上述分离的2相电压信号的正相分量与上述输入电流控制信号相加，

在上述控制脉冲信号生成工序中，根据相加了上述3相电压信号的逆相分量以及上述零相电压信号的3相控制信号，生成上述控制脉冲信号。

8.根据权利要求7所述的瞬时电压下降补偿方法，其特征在于，包括：

第二电压检测工序，检测从上述电力变换器输出的直流电压，输出直流电压信号；

第二减法运算工序，生成电压指令值信号和上述直流电压信号的第二偏差信号；

直流电压控制工序，根据上述第二偏差信号生成直流电压控制信号；以及

输入电流指令变换工序，根据上述直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

9.根据权利要求8所述的瞬时电压下降补偿方法，其特征在于，包括：

第二电流检测工序，检测从上述电力变换器输出的直流电流，输出直流电流信号；

乘法运算工序，将上述直流电压信号以及上述直流电流信号相乘而生成直流电力信号；以及

第三加法运算工序，将上述直流电力信号与上述直流电压控制信号相加，

在上述输入电流指令变换工序中，根据相加了上述直流电力信号的直流电压控制信号以及上述2相电压信号的正相分量，生成上述输入电流指令信号。

10.根据权利要求7所述的瞬时电压下降补偿方法，其特征在于，包括：

相电压提取工序，从上述3相电压信号提取相电压信号；以及

同步信号生成工序，从上述提取出的相电压信号生成同步信号并输出，

在上述第一3相2相变换工序、上述第二3相2相变换工序、上述第一2相3相变换工序以及上述第二2相3相变换工序中，与上述同步信号同步地进行动作。

11.根据权利要求7至10任意一项所述的瞬时电压下降补偿方法，其特征在于，

上述第一电压检测工序具备：

线间电压检测工序，检测输入到上述电力变换器中的3相线间电压，输出3相线间电压信号；以及

线间相电压变换工序，将上述检测出的3相线间电压信号变换为3相电压信号。

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