[发明专利]电力转换装置

说明书

本发明涉及一种抑制电源总线的电压变动的电力转换装置。该装置具备变动补偿电路(12)和控制电路(14)。所述变动补偿电路(12)具备：第一电容器(C1)，其连接到电源总线；第二电容器(C2)，其在所述第一电容器(C1)与接地之间与它们串联在一起；辅助电容器(Cc)；以及转换器(16)，其连接到所述第二电容器(C2)和所述辅助电容器(Cc)，包含开关元件，具有降压功能。控制电路(14)具备计算变动补偿电路(12)中的瞬时有效功率(ip)的有效功率计算部。控制电路(14)使用瞬时有效功率(ip)来控制辅助电容器(Cc)的电压(Vc)。

本申请主张2020年6月17日于日本提交的专利申请No.2020-104196的优先权和利益。这些日本专利申请的全部公开内容通过引用并入至本文。

技术领域

本发明涉及电力转换装置。详细而言，涉及抑制带有单相交流与直流之间的转换的电力系统的直流电源总线的电压变动的装置。

背景技术

近年来，由于大容量蓄电池、太阳电池的普及，对带有单相交流与直流之间的转换的电源系统的需求不断高涨。车载蓄电池的充电系统、使用蓄电池的家庭用电源系统就是这样的例子。在车载蓄电池的充电系统中，来自外部电源的单相交流经过ACDC转换器及功率因数改善(PFC)而被转换为直流。该直流由DCDC转换器转换至所期望的电压而被送至车载蓄电池。此外，在使用蓄电池的家庭用电源系统中，身为直流电源的蓄电池的电压由DCDC转换器转换至所期望的电压，进而由逆变器转换为单相交流。

在这些电源系统中，为了抑制直流电源总线的电压变动，通常会对该电源总线连接大容量的电解电容器。例如，对连结PFC与DCDC转换器的电源总线、连结DCDC转换器与逆变器的电源总线连接电解电容器。与其他电容器相比，电解电容器能实现大容量，另一方面，由于体积较大，因此有系统大型化、寿命短等问题。

为了实现电源系统的小型化及长寿命化，业界提倡可以代替电解电容器使用的有源功率解耦(APD)方式的电力转换装置。在该装置中，可以利用小容量的电容器来抑制电压变动，因此可以使用小型、长寿命的薄膜电容器或陶瓷电容器。该装置的例子在“AVoltage Control Method for an Active Capacitive DC-link Module with Series-Connected Circuit,2017 IEEE 3rd International Future Energy ElectronicsConference and ECCE Asia,IFEEC-ECCE Asia,Page 221-225.”(后面记作文献1)中有报告。

文献1的装置由变动补偿电路和控制电路构成。变动补偿电路具备与电源总线相连的第一电容器、与该电容器串联的第二电容器、以及辅助电容器。辅助电容器与第二电容器由逆变器连接在一起。电源总线电压及辅助电容器电压从变动补偿电路被送至控制电路。使逆变器的开关元件导通断开的PWM信号从控制电路被送至变动补偿电路。控制电路以辅助电容器电压变为规定的目标电压、第二电容器变为对电源总线电压的变动进行补偿的电压的方式变更PWM信号的占空比。占空比变更后的来自变动补偿电路的电源总线电压及辅助电容器电压被反馈至控制电路。通过重复这一动作，电源总线的电压变动得到抑制。变动补偿电路和控制电路构成了反馈控制系统。

在文献1的装置中，为了高精度地补偿电源电压的变动，以与目标电压的差减小的方式控制辅助电容器的电压就比较重要。但是，辅助电容器的电压控制为非线性模型。若在辅助电容器的电压控制中使用比例积分控制(PI控制)等以往的代表性的控制方法，则容易发生振荡。这导致高精度地抑制电源总线的电压的变动变得困难。

本发明的目的在于提供一种能够高精度地抑制电源总线的电压的变动的APD方式的电力转换装置。

发明内容