电力转换装置、电力转换方法和非暂态存储器装置与流程

1.本公开涉及电力转换装置、电力转换方法和非暂态存储器装置。


背景技术：

2.日本未审查专利申请公开2011
‑
30312号公开了一种电力转换装置，包括由连接在输入电源的各相和输出侧的各相之间的开关元件组成的主电路，以及由各相共用的整流器组件和缓冲电容器组成的缓冲器电路，缓冲器电路与主电路的开关元件并联连接，并且在开关元件被关断时抑制过电压。


技术实现要素：

3.[本发明要解决的问题]
[0004]
本公开提供了一种对于矩阵转换器电路可适应的电源电压范围的扩展有效的电力转换装置、电力转换方法和程序。
[0005]
[发明内容]
[0006]
根据本公开的一方面的一种电力转换装置包括：矩阵转换器电路，被配置为在与初级侧电压幅值相关联的初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；整流器电路，被配置为转换初级侧电力以对具有终端电压的电容器充电；参考改变单元，被配置为在初级侧电压幅值是第一电压幅值时将转变参考电压设置在第一参考电压并且在初级侧电压幅值是与第一电压幅值不同的第二电压幅值时将转变参考电压设置在与第一参考电压不同的第二参考电压；以及转变控制单元，被配置为基于转变参考电压和终端电压之间的比较来从以下之中选择双向电力转换的连接状态：第一连接状态，其中整流器电路由包括限流装置的第一路线连接到电容器；以及第二连接状态，其中整流器电路由绕过限流装置的第二路线连接到电容器。
[0007]
根据本公开的另一方面的一种电力转换方法包括：在与初级侧电压幅值相关联的初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；由整流器电路转换初级侧电力以对具有终端电压的电容器充电；在初级侧电压幅值是第一电压幅值时将转变参考电压设置在第一参考电压并且在初级侧电压幅值是与第一电压幅值不同的第二电压幅值时将转变参考电压设置在与第一参考电压不同的第二参考电压；并且基于转变参考电压和终端电压之间的比较来从以下之中选择双向电力转换的连接状态：第一连接状态，其中整流器电路由包括限流装置的第一路线连接到电容器；以及第二连接状态，其中整流器电路由绕过限流装置的第二路线连接到电容器。
[0008]
[本发明的效果]
[0009]
根据本公开，可以提供一种对于矩阵转换器电路可适应的电源电压范围的扩展有效的电力转换装置、电力转换方法和程序。
附图说明
[0010]
图1是图示出电力转换装置的示意性配置的示意图。
[0011]
图2是示出双向开关的具体示例的示意图。
[0012]
图3是图示出控制电路的功能配置的框图。
[0013]
图4是图示出控制电路的修改的框图。
[0014]
图5是图示出控制电路的硬件配置的框图。
[0015]
图6是图示出电力转换序列的流程图。
[0016]
图7是图示出转变开关的控制序列的流程图。
[0017]
图8是图示出放电开关的控制序列的流程图。
[0018]
图9是图示出转变参考电压的改变序列的流程图。
[0019]
图10是图示出转变参考电压的改变序列的修改的流程图。
具体实施方式
[0020]
以下，将参考附图详细描述实施例。在说明书中，相同的元素或者具有相同功能的元素由相同的标号来表示，并且重复描述被省略。
[0021]
电力转换装置
[0022]
图1中所示的电力转换装置1是用于在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换的装置。例如，电力转换装置1被配置为将从电源91提供的初级侧电力转换成次级侧电力并且将次级侧电力提供给电动机92。另外，电力转换装置1被配置为将由电动机92生成的次级侧电力(再生电力)转换成初级侧电力并且将初级侧电力提供给电源91。
[0023]
初级侧电力和次级侧电力可以是单相交流电力或者三相交流电力。另外，初级侧电力和次级侧电力可以是直流电力。以下，将描述初级侧电力和次级侧电力都是三相交流电力的情况。例如，初级侧电力包括r相、s相和t相这三相，并且次级侧电力包括u相、v相和w相这三相。
[0024]
电力转换装置1包括矩阵转换器电路10、滤波器30、电压检测电路40、电流传感器50、电压箝位电路60和控制电路100。
[0025]
矩阵转换器电路10具有多个开关元件并且被配置为在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换，而不经历dc转换。例如，矩阵转换器电路10包括初级侧的电力线11r、11s和11t，次级侧的电力线12u、12v和12w，以及9组双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw。电力线11r是r相的电力传输线，电力线11s是s相的电力传输线，并且电力线11t是t相的电力传输线。电力线12u是u相的电力传输线。电力线12v是v相的电力传输线。电力线12w是w相的电力传输线。
[0026]
双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw的每一者被配置为在三种状态上变化：电流从初级侧流向次级侧的状态，电流从次级侧流向初级侧的状态，以及电流不流动的状态。双向开关2ru插入在电力线11r和电力线12u之间，并且被配置为在电流从电力线11r流向电力线12u的第一接通状态、电流从电力线12u流向电力线11r的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2su插入在电力线11s和电力线12u之间，并且被配置为在电流从电力线11s流向电力线12u的第一接通状态、电流从电力线12u流向电力线11s的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2tu插入在
电力线11t和电力线12u之间，并且被配置为在电流从电力线11t流向电力线12u的第一接通状态、电流从电力线12u流向电力线11t的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。
[0027]
双向开关2rv插入在电力线11r和电力线12v之间，并且被配置为在电流从电力线11r流向电力线12v的第一接通状态、电流从电力线12v流向电力线11r的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2sv插入在电力线11s和电力线12v之间，并且被配置为在电流从电力线11s流向电力线12v的第一接通状态、电流从电力线12v流向电力线11s的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2tv插入在电力线11t和电力线12v之间，并且被配置为在电流从电力线11t流向电力线12v的第一接通状态、电流从电力线12v流向电力线11t的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。
[0028]
双向开关2rw插入在电力线11r和电力线12w之间，并且被配置为在电流从电力线11r流向电力线12w的第一接通状态、电流从电力线12w流向电力线11r的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2sw插入在电力线11s和电力线12w之间，并且被配置为在电流从电力线11s流向电力线12w的第一接通状态、电流从电力线12w流向电力线11s的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。双向开关2tw插入在电力线11t和电力线12w之间，并且被配置为在电流从电力线11t流向电力线12w的第一接通状态、电流从电力线12w流向电力线11t的第二接通状态、以及电流不流动的双向关断状态间变化。
[0029]
如图2所示，双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw具有两个开关21和22。在接通状态中，开关21将电流从初级侧传递到次级侧，而不将电流从次级侧传递到初级侧。在接通状态中，开关22将电流从次级侧传递到初级侧，而不将电流从初级侧传递到次级侧。开关21、22具有反向阻断能力，即使在与接通状态中的流动方向相反的方向上施加电压，也维持关断状态。双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw通过接通开关21并且关断开关22而处于第一接通状态中，通过关断开关21并且接通开关22而处于第二接通状态中，并且通过关断开关21和22而处于双向关断状态中。在图2中，如果开关没有反向阻断能力，则双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw可包括串联连接到各个开关21和22的二极管。在此情况下，开关21与二极管之间的连接点和开关22与二极管之间的连接点可连接到彼此。
[0030]
返回图1，滤波器30减小初级侧电力中的电压或电流谐波。例如，滤波器30包括电感器31r、31s和31t以及电容器34r、34s和34t。电感器31r、31s和31t分别被提供给电力线11r、11s和11t。电容器34r被设在电力线11r与电感器31r的次级侧的中性点35之间(电感器31r与双向开关2ru、2rv和2rw之间)。电容器34s被设在电力线11s与电感器31s的次级侧的中性点35之间(电感器31s与双向开关2su、2sv和2sw之间)。电容器34t被设在电力线11t与电感器31t的次级侧的中性点35之间(电感器31t与双向开关2tu、2tv和2tw之间)。
[0031]
由于滤波器30被设在电源91与矩阵转换器电路10之间，所以矩阵转换器电路10被配置为将经过滤波器30的初级侧电力转换成次级侧电力。
[0032]
电压检测电路40(电压传感器)检测初级侧电力中的电压的瞬时值。例如，电压检测电路40检测电力线11r、11s和11t的每一者的相电压的瞬时值。以下，初级侧电力中的电
压被称为“初级侧电压”。此外，初级侧电压的瞬时值被简称为“初级侧电压值”，并且将初级侧电压的半周期的整个区域中的电压幅值表示为一个值的峰值(幅度)、有效值之类的被称为“初级侧电压幅值”。
[0033]
电流传感器50检测次级侧电力中的电流(在矩阵转换器电路10和电动机92之间流动的电流)的瞬时值。以下，例如，电流传感器50检测电力线12u、12v和12w的电流的瞬时值。以下，次级侧电力中的电流被称为“次级侧电流”。次级侧电流的瞬时值被简称为“次级侧电流值”。
[0034]
电流传感器50可被配置为检测电力线12u、12v和12w的所有相的次级侧电流值，或者可被配置为检测电力线12u、12v和12w的任何两相的次级侧电流值。只要零相电流不发生，则u相、v相和w相的电流值的总和就是零。因此，即使当检测到两个相的次级侧电流值时，也可获得所有相的次级侧电流值的信息。
[0035]
电压钳位电路60被配置为从电力线11r、11s和11t的初级侧电力的至少一部分生成直流电力。电压钳位电路60也可从电力线12u、12v、12w的次级侧电力的一部分生成直流电力。由电压钳位电路60生成的直流电力被用作控制电路100的电源。另外，电压钳位电路60被配置为在生成的直流电力中的电压超过预定电平时释放直流电力，从而抑制由接通/关断双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw而引起的过电压。例如，电压钳位电路60包括整流器电路61和62、电容器63、直流电压传感器66、电阻器67、放电开关68、电阻器71(浪涌保护装置)和转变开关72。
[0036]
如上所述，整流器电路61被配置为将电力线11r、11s和11t的初级侧电力的至少一部分转换成直流电力以对电容器63充电。控制电路100至少部分由整流器电路61生成的直流电力来供电。例如，整流器电路61是具有多个二极管64的二极管桥电路，并且经由正线69p连接到电容器63的正电极并经由负线69n连接到电容器63的负电极。
[0037]
整流器电路61在滤波器30与矩阵转换器电路10之间连接到电力线11r、11s和11t。从而，整流器电路61被配置为接收通过滤波器30提供的初级侧电力。
[0038]
整流器电路62被配置为将电力线12u、12v、12w的次级侧电力的至少一部分转换成直流电力来对电容器63充电。例如，整流器电路62是具有多个二极管65的二极管桥电路，并且经由正线69p连接到电容器63的正电极并经由负线69n连接到电容器63的负电极。直流电压传感器66检测正线69p与负线69n之间的直流电压。这个直流电压对应于电容器63的终端电压。
[0039]
电阻器67被设在正线69p与负线69n之间。放电开关68被设在正线69p与负线69n之间、与电阻器67串联。放电开关68被配置为在其中正线69p和负线69n通过电阻器67连接的放电状态和其中电阻器67与正线69p或负线69n断开连接的非放电状态之间转变。例如，电阻器67的一端连接到正线69p，并且电阻器67的另一端经由放电开关68连接到负线69n。电阻器67的一端可经由放电开关68连接到正线69p，并且电阻器67的另一端可连接到负线69n。
[0040]
转变开关72在其中电阻器71被插入在整流器电路61和电容器63之间的插入状态(第一连接状态)和其中电阻器71未被插入在整流器电路61和电容器63之间的非插入状态(第二连接状态)之间转变。例如，电阻器71被设在整流器电路61与电容器63之间的正线69p中，并且其一端连接到正线69p的初级侧部分69pa(连接到整流器电路61)，并且其另一端连
接到正线69p的次级侧部分69pb(连接到电容器63)。
[0041]
转变开关72被设置到在整流器电路61与电容器63之间与电阻器71并联设置的旁路线73，并且被配置为在旁路线73导通的状态和旁路线73不导通的状态之间转变。当旁路线73导通时，在整流器电路61和电容器63之间流动的电流大部分流经旁路线73，并且流经电阻器71的电流非常小，从而非插入状态实质上发生。
[0042]
如上所述，非插入状态指的是在整流器电路61和电容器63之间流动的电流的大部分在不经过电阻器71的情况下流动的状态，而不一定指的是没有电流流经电阻器71的状态。当旁路线73不导通时，在整流器电路61和电容器63之间流动的电流的大部分流经电阻器71，从而实质上获得插入状态。
[0043]
控制电路100被配置为控制矩阵转换器电路10执行初级侧电力和次级侧电力之间的双向电力转换。另外，控制电路100被配置为基于预定的放电参考电压和电容器63的终端电压由放电开关68在放电状态和非放电状态间转变。
[0044]
另外，控制电路100被配置为基于初级侧电压幅值改变转变参考电压并且基于改变后的转变参考电压和电容器63的终端电压由转变开关72转变插入状态和非插入状态。
[0045]
例如，如图3中所示，控制电路100包括以下部分作为功能块：电力转换控制单元111、缓冲器控制单元112、剖面存储部113、电压信息获取单元114、参考改变单元115和转变控制单元116。
[0046]
电力转换控制单元111被配置为控制矩阵转换器电路10在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换。例如，电力转换控制单元111被配置为生成电压命令，使得电动机92的操作遵循操作命令(例如，速度命令或频率命令)，并且控制矩阵转换器电路10以使得次级侧电力的电压(以下，称为次级侧电压)遵循电压命令。
[0047]
例如，电力转换控制单元111基于操作命令和由电流传感器50检测到的次级侧电流值来生成电压命令。此外，电力转换控制单元111被配置为在预定的载波周期中转变双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw的通/断状态，使得次级侧电压基于电压命令和由电压检测电路40检测到的初级侧电压值而遵循电压命令。
[0048]
电力转换控制单元111可基于用户到稍后描述的输入装置197的输入来获取操作命令，或者可从主机控制器获取操作命令。主机控制器的具体示例包括可编程逻辑控制器。
[0049]
缓冲器控制单元112被配置为基于预定的放电参考电压和电容器63的终端电压由放电开关68转变放电状态和非放电状态。
[0050]
例如，缓冲器控制单元112被配置为响应于确定电容器63的终端电压从小于放电参考电压的值(以下，称为第一放电参考电压)变化到大于第一放电参考电压的值而从非放电状态转变到放电状态。缓冲器控制单元112可响应于确定电容器63的终端电压从大于第二放电参考电压的值变化到小于第二放电参考电压的值而从放电状态转变到非放电状态。
[0051]
第二放电参考电压可以是与第一放电参考电压相同的值，或者可以与第一放电参考电压不同。例如，第二放电参考电压可小于第一放电参考电压。例如，第二放电参考电压可以是通过从第一放电参考电压中减去预定的值而获得的值。
[0052]
剖面存储部113被配置为存储表示初级侧电压幅值与转变参考电压之间的关系的参考剖面。剖面存储部113可存储连续地表示初级侧电压幅值与转变参考电压之间的关系的参考剖面(例如，函数)，或者可存储离散地表示初级侧电压幅值与转变参考电压之间的
关系的参考剖面(例如，表格)。
[0053]
参考剖面被预定成使得转变参考电压小于初级侧电压的峰值。参考剖面被定义成使得当由整流器电路61施加到电容器63的电压以阶梯状方式从转变参考电压增大到初级侧电压的峰值时在整流器电路61中流动的直流电流等于或小于整流器电路61的可允许电流。
[0054]
这种参考剖面可由电路计算、仿真等等基于包括表示整流器电路61的电特性的至少一个参数和表示滤波器30的电特性的至少一个参数的初级侧电路模型来生成。表示整流器电路61的电特性的参数的具体示例包括二极管64中的电压降。表示滤波器30的电特性的参数的具体示例包括电感器31r、31s和31t的电感的幅值。除了整流器电路61的参数和滤波器30的参数以外，初级侧电路模型还可包括电力线11r、11s和11t的阻抗之类的。作为示例，参考剖面被定义成使得转变参考电压随着初级侧电压的峰值增大而增大。
[0055]
电压信息获取单元114被配置为获取并存储指示初级侧电压幅值的电压信息。电压信息可以是初级侧电压的峰值或者初级侧电压的有效值。电压信息获取单元114可基于用户到稍后描述的输入装置197的输入来获取电压信息，或者可从主机控制器获取电压信息。
[0056]
电压信息获取单元114可基于由电压检测电路40检测到的初级侧电压值来获取电压信息。例如，电压信息获取单元114可基于由电压检测电路40在预定长度的时间中反复检测到的多个初级侧电压值来评估初级侧电压幅值并且基于初级侧电压幅值的评估结果来获取电压信息。例如，电压信息获取单元114被配置为基于由电压检测电路40反复检测到的多个电压值来计算并存储初级侧电压的峰值或有效值。
[0057]
参考改变单元115被配置为基于初级侧电压幅值来改变转变参考电压。参考改变单元115可在初级侧电压幅值是第一值时将转变参考电压设置到第一参考值，并且可在初级侧电压幅值是大于第一值的第二值时将转变参考电压设置到大于第一参考值的第二参考值。
[0058]
例如，参考改变单元115被配置为基于由电压信息获取单元114获取的电压信息和存储在剖面存储部113中的参考剖面来改变转变参考电压。作为示例，参考改变单元115被配置为从参考剖面中提取与由电压信息获取单元114获取的电压信息所指示的初级侧电压幅值相对应的转变参考电压。
[0059]
如上所述，当参考剖面被定义成使得转变参考电压随着初级侧电压的峰值增大而增大时，参考改变单元115随着初级侧电压的峰值增大而增大转变参考电压。因此，当初级侧电压的峰值是第一值时，转变参考电压被设置为是第一参考值，而当初级侧电压的峰值是大于第一值的第二值时，转变参考电压被设置为是大于第一参考值的第二参考值。
[0060]
当剖面存储部113存储离散参考剖面时，参考改变单元115可通过参考剖面的插值(例如，线性插值或多项式插值)来计算与初级侧电压的峰值相对应的转变参考电压。
[0061]
转变控制单元116被配置为基于由参考改变单元115改变的转变参考电压和电容器63的终端电压来由转变开关72转变插入状态和非插入状态。例如，响应于确定电容器63的终端电压从大于转变参考电压的值(以下，称为第一转变参考电压)改变成小于第一转变参考电压的值，转变控制单元116由转变开关从非插入状态转变到插入状态。当电容器63的终端电压从小于第二转变参考电压的值改变到大于第二转变参考电压的值时，转变控制单
元116由转变开关72从插入状态转变到非插入状态。
[0062]
第二转变参考电压可以是与第一转变参考电压相同的值，或者可以是与第一转变参考电压不同的值。例如，第二转变参考电压可大于第一转变参考电压。例如，第二转变参考电压可以是通过向第一转变参考电压加上预定的值而获得的值。在此情况下，第二转变参考电压也被参考改变单元115改变。
[0063]
以上说明的控制电路100的配置只是示例，并且可被酌情改变。例如，在参考改变单元115改变转变参考电压之后，电压信息获取单元114可反复地获取电压信息。在此情况下，参考改变单元115可基于由电压信息获取单元114反复获取的电压信息来评估初级侧电压幅值中的变化，并且响应于确定变化的评估结果超过预定水平而再次改变转变参考电压。
[0064]
例如，电压信息获取单元114可基于在参考改变单元115改变转变参考电压之后每次预定更新时段逝去时由电压检测电路40检测到的电压值来获取电压信息。
[0065]
参考改变单元115可基于表示整流器电路61的电特性的参数、表示滤波器30的电特性的参数、初级侧交流电压幅值和整流器电路的可允许电流，而不是基于预定的参考剖面，来改变转变参考电压。例如，参考改变单元115可基于初级侧电路模型、初级侧交流电压幅值和整流器电路61的可允许电流来改变转变参考电压。
[0066]
例如，参考改变单元115被配置为基于初级侧电路模型、初级侧交流电压幅值和整流器电路61的可允许电流来改变转变参考电压，使得当由整流器电路61施加到电容器63的电压以阶梯状方式从转变参考电压增大到初级侧电压的峰值时，流到整流器电路61的直流电流小于或等于整流器电路61的可允许电流。在此情况下，如图4中所示，控制电路100可包括模型存储部117而不是剖面存储部113。模型存储部117存储初级侧电路模型。参考改变单元115通过基于存储在模型存储部117中的初级侧电路模型的电路计算或仿真来改变转变参考电压。
[0067]
图5是图示出控制电路100的硬件配置的框图。如图5中所示，控制电路100包括一个或多个处理器191、存储器192、存储部193、定时器194、一个或多个输入/输出端口195以及切换控制电路196。存储部193包括计算机可读存储介质，例如非易失性半导体存储器。存储部193存储程序，用于使得控制电路100基于矩阵转换器电路的初级侧电力中的电压幅值来改变转变参考电压，并且基于改变后的转变参考电压和电容器的终端电压来由转变开关转变插入状态和非插入状态，其中在插入状态中电阻器被插入在向电容器提供初级侧电力的一部分的整流器电路与电容器之间，在非插入状态中没有电阻器被插入在整流器电路与电容器之间。例如，存储部193存储用于使得控制电路100配置上述功能块的程序。
[0068]
存储器192临时存储从存储部193的存储介质加载的程序和一个或多个处理器191的操作结果。一个或多个处理器191与存储器192合作执行程序以配置控制电路100的每个功能块。定时器194通过对由晶体振荡器之类的生成的时钟脉冲计数来计算逝去的时间。一个或多个输入/输出端口195基于来自一个或多个处理器191的命令向和从电流传感器50、电压检测电路40、直流电压传感器66、转变开关72、放电开关68、输入装置197和显示装置198输入和输出信息。切换控制电路196根据来自一个或多个处理器191的指令向矩阵转换器电路10输出用于在通和断间转变双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw的驱动信号。输入装置197获取由用户输入的信息。输入装置197的具体示例包括小键盘。显示
装置198显示要被通知给用户的信息。显示装置198的具体示例包括液晶监视器或者有机电致发光监视器。输入装置197和显示装置198可被包含在电力转换装置1中，或者可被包含在与电力转换装置1分离并且能够与电力转换装置1通信的装置中。输入装置197和显示装置198可被集成为所谓的触摸面板。
[0069]
电力转换序列
[0070]
接下来，将描述由力转换装置1执行的电力转换序列作为电力转换方法的示例。此序列包括由矩阵转换器电路10在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换，由整流器电路61将初级侧电力的一部分提供给电容器63，基于初级侧电压幅值改变转变参考电压，并且基于改变后的转变参考电压和电容器63的终端电压来由转变开关72转变插入状态和非插入状态。以下，将例示由控制电路100执行来使得电力转换装置1执行电力转换序列的控制序列。该控制序列包括矩阵转换器电路10的控制序列，转变开关72的控制序列，放电开关68的控制序列，以及转变参考电压的改变序列。以下，将详细例示每个序列。
[0071]
矩阵转换器电路的控制序列
[0072]
如图6中所示，控制电路100顺序地执行步骤s01、s02、s03、s04和s05。在步骤s01中，电力转换控制单元111获取电动机92的操作命令。在步骤s02中，电力转换控制单元111获取由电流传感器50检测到的次级侧电流值。在步骤s03中，电力转换控制单元111基于在步骤s01中获取的操作命令和在步骤s02中获取的次级侧电流值来生成电压命令，使得电动机92的操作遵循操作命令。在步骤s04中，电力转换控制单元111获取由电压检测电路40检测到的初级侧电压值。在步骤s05中，基于在步骤s03中生成的电压命令和在步骤s04中获取的初级侧电压值，电力转换控制单元111在预定的载波周期中转变双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw和2tw的通/断状态，使得次级侧电压遵循电压命令。
[0073]
控制电路100重复上述过程。因此，重复生成电压命令以使得电动机92的操作遵循操作命令并且控制矩阵转换器电路10以使得次级侧电压遵循电压命令。
[0074]
转变开关的控制序列
[0075]
转变开关的控制序列与上文描述的矩阵转换器电路10的控制序列并行地被连续执行。此序列包括基于转变参考电压和电容器63的终端电压来由转变开关72转变插入状态和非插入状态。
[0076]
例如，如图7中所示，控制电路100首先执行步骤s11。在步骤s11中，转变控制单元116检查电容器63的终端电压是否超过第二转变参考电压。如果在步骤s11中确定电容器63的终端电压超过第二转变参考电压，则控制电路100执行步骤s12。在步骤s12中，转变控制单元116将转变开关72设置到非插入状态。例如，如果当前状态是插入状态，则转变控制单元116通过转变开关72将插入状态转变到非插入状态。如果当前状态是非插入状态，则转变控制单元116使得转变开关72维持当前状态。
[0077]
如果在步骤s11中确定电容器63的终端电压不超过第二转变参考电压，则控制电路100执行步骤s13。在步骤s13中，转变控制单元116检查电容器63的终端电压是否低于第一转变参考电压。
[0078]
如果在步骤s13中确定电容器63的终端电压低于第一转变参考电压，则控制电路100执行步骤s14。在步骤s14中，转变控制单元116将转变开关72设置到插入状态。例如，当当前状态是非插入状态时，转变控制单元116通过转变开关72将非插入状态转变到插入状
态。如果当前状态是插入状态，则转变控制单元116使得转变开关72维持当前状态。
[0079]
在执行步骤s12或s14之后，控制电路100使过程返回到步骤s11。如果在步骤s13中确定电容器63的终端电压不低于第一转变参考电压，则控制电路100使过程返回到步骤s11，而不执行步骤s12和s14。
[0080]
根据上述序列，当电容器63的终端电压从大于第一转变参考电压的值变化到小于第一转变参考电压的值时，转变开关72将非插入状态转变到插入状态。当电容器63的终端电压从小于第二转变参考电压的值变化到大于第二转变参考电压的值时，转变开关72将插入状态转变到非插入状态。
[0081]
放电开关的控制序列
[0082]
放电开关的控制序列与上文描述的矩阵转换器电路10的控制序列并行地被连续执行。此序列包括基于放电参考电压和电容器63的终端电压由放电开关68转变放电状态和非放电状态。
[0083]
例如，如图8中所示，控制电路100首先执行步骤s21。在步骤s21中，缓冲器控制单元112检查电容器63的终端电压是否超过第一放电参考电压。
[0084]
如果在步骤s21中确定电容器63的终端电压超过第一放电参考电压，则控制电路100执行步骤s22。在步骤s22中，缓冲器控制单元112将放电开关68设置到放电状态。例如，如果当前状态是非放电状态，则缓冲器控制单元112通过放电开关68将非放电状态转变到放电状态。如果当前状态是放电状态，则缓冲器控制单元112使得放电开关68维持当前状态。
[0085]
如果在步骤s21中确定电容器63的终端电压不超过第一放电参考电压，则控制电路100执行步骤s23。在步骤s23中，缓冲器控制单元112检查电容器63的终端电压是否低于第二放电参考电压。
[0086]
如果在步骤s23中确定电容器63的终端电压低于第二放电参考电压，则控制电路100执行步骤s24。在步骤s24中，缓冲器控制单元112将放电开关68设置到非放电状态。例如，如果当前状态是放电状态，则缓冲器控制单元112通过放电开关68将放电状态转变到非放电状态。如果当前状态是非放电状态，则缓冲器控制单元112使得放电开关68维持当前状态。
[0087]
在执行步骤s22或s24之后，控制电路100使过程返回到步骤s21。如果在步骤s23中确定电容器63的终端电压不低于第二放电参考电压，则控制电路100使过程返回到步骤s21，而不执行步骤s22和s24。
[0088]
根据上述序列，当电容器63的终端电压从小于第一放电参考电压的值变化到大于第一放电参考电压的值时，放电开关68将非放电状态转变到放电状态。当电容器63的终端电压从大于第二放电参考电压的值变化到小于第二放电参考电压的值时，放电开关68将放电状态转变到非放电状态。
[0089]
转变参考电压的改变序列
[0090]
此序列包括基于矩阵转换器电路10的初级侧电压幅值来改变转变参考电压。控制电路100可在矩阵转换器电路10的控制序列开始之前执行转变参考电压的改变序列，或者可与矩阵转换器电路10的控制序列并行地执行转变参考电压的改变序列。
[0091]
如图9中所示，控制电路100顺序地执行步骤s31、s32和s33。在步骤s31中，电压信
息获取单元114等待电压信息到输入装置197的输入或者来自主机控制器的电压信息的输入。在步骤s32中，电压信息获取单元114基于到输入装置197的输入或者来自主机控制器的输入而获取电压信息。在步骤s33中，参考改变单元115基于由电压信息获取单元114获取的电压信息和存储在剖面存储部113中的参考剖面来改变转变参考电压。然后，控制电路100使过程返回到步骤s31。
[0092]
然后，每次电压信息被输入到输入装置197或者电压信息被从主机控制器输入时，就获取电压信息并且基于获取的电压信息来改变转变参考电压。
[0093]
在执行转变参考电压的改变序列之后，基于改变后的转变参考电压来执行转变开关的控制序列。在执行转变参考电压的改变序列之前，基于转变参考电压的预设初始值来执行转变开关的控制序列。
[0094]
转变参考电压的改变序列的修改
[0095]
如上所述，控制电路100可被配置为基于由电压检测电路40检测到的初级侧电压值来改变转变参考电压。以下，将例示基于由电压检测电路40检测到的初级侧电压值的转变参考电压的改变序列。控制电路100与上文描述的矩阵转换器电路10的控制序列并行地执行以下序列。
[0096]
如图10中所示，控制电路100首先执行步骤s41和s42。在步骤s41中，电压信息获取单元114获取由电压检测电路40检测到的初级侧电压值。在步骤s42中，电压信息获取单元114检查预定长度的采样时段是否已逝去。
[0097]
如果在步骤s42中确定预定长度的采样时段尚未逝去，则控制电路100使过程返回到步骤s41。然后，重复初级侧电压值的获取，直到采样时段逝去为止。
[0098]
如果在步骤s42中确定预定长度的采样时段已逝去，则控制电路100执行步骤s43、s44、s45和s46。在步骤s43中，电压信息获取单元114基于由电压检测电路40在采样时段中反复检测到的多个初级侧电压值来评估初级侧电压幅值，并且基于初级侧电压幅值的评估结果来获取电压信息。在步骤s44中，参考改变单元115基于由电压信息获取单元114获取的电压信息和存储在剖面存储部113中的参考剖面来改变转变参考电压。
[0099]
在步骤s45中，电压信息获取单元114获取由电压检测电路40检测到的初级侧电压值。在步骤s46中，电压信息获取单元114检查在转变参考电压被改变之后预定长度的采样时段是否已逝去。
[0100]
如果在步骤s46中确定预定长度的采样时段尚未逝去，控制电路100使过程返回到步骤s45。然后，重复初级侧电压值的获取，直到采样时段逝去为止。
[0101]
如果在步骤s46中确定预定长度的采样时段已逝去，则控制电路100执行步骤s47、s51和s52。在步骤s47中，电压信息获取单元114基于由电压检测电路40在采样时段中反复检测到的多个初级侧电压值来评估初级侧电压幅值，并且基于初级侧电压幅值的评估结果来获取电压信息。在步骤s51中，参考改变单元115基于电压信息获取单元114在步骤s47中获取的电压信息所指示的初级侧电压幅值和电压信息获取单元114在过去获取的电压信息所指示的初级侧电压幅值来评估初级侧电压幅值的变化。在步骤s52中，参考改变单元115检查变化的评在结果是否超过预定水平。
[0102]
如果在步骤s52中确定变化的评估结果超过预定水平，则控制电路100执行步骤s53。在步骤s53中，参考改变单元115基于由电压信息获取单元114获取的最新电压信息和
存储在剖面存储部113中的参考剖面来再次改变转变参考电压。然后，控制电路100使过程返回到步骤s45。
[0103]
如果在步骤s52中确定变化的估计结果没有超过预定水平，则控制电路100使过程返回到步骤s45，而不执行步骤s53。然后，重复评估初级侧电压幅值的变化，并且当变化的评估结果超过预定水平时基于最新电压信息再次改变转变参考电压。
[0104]
当前实施例的效果
[0105]
如上所述，电力转换装置1包括：矩阵转换器电路10，其被配置为在初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；整流器电路61，其被配置为将初级侧电力的一部分提供给电容器63；转变开关72，其被配置为转变其中电阻器71被插入在整流器电路61和电容器63之间的插入状态和其中电阻器71未被插入在整流器电路61和电容器63之间的非插入状态；参考改变单元115，其被配置为基于初级侧电压幅值来改变转变参考电压，以及转变控制单元116，其被配置为基于由参考改变单元115改变的转变参考电压和电容器63的终端电压来由转变开关72转变插入状态和非插入状态。
[0106]
与矩阵转换器电路10相关联的是用于电压箝位的整流器电路61以及电容器63。当初级侧电压迅速升高时，在整流器电路61中可发生浪涌电流。
[0107]
通过由转变开关72将非插入状态转变到插入状态，可减小浪涌电流。然而，在瞬时电力故障时，电源在将非插入状态转变到插入状态之前返回，并且浪通电流可发生在非插入状态中。为了减小这个浪涌电流，必须抑制初级侧电压的有效值相对于转变参考电压的相对幅值。因此，限制了可被施加到矩阵转换器电路10的电源电压。
[0108]
根据电力转换装置1，基于初级侧电压幅值来改变转变参考电压，并且基于改变后的转变参考电压将非插入状态切换到插入状态。这允许了转变参考电压适应于初级侧电压，从而放松了上述由于整流器电路61的浪涌电流引起的约束。因此，电力转换装置1在扩展矩阵转换器电路可适应于的电源电压范围方面是有效的。
[0109]
参考改变单元115可在初级侧电压幅值是第一值时将转变参考电压设置到第一参考值，在初级侧电压幅值是大于第一值的第二值时将转变参考电压设置到大于第一参考值的第二参考值，并且转变控制单元116可在终端电压从大于转变参考电压的值变化到小于第一值的值时由转变开关72将非插入状态切换到插入状态。在此情况下，转变参考电压被更适当地改变。
[0110]
电力转换装置1还可包括被配置为获取指示出初级侧电压幅值的电压信息的电压信息获取单元114，以及被配置为存储表示初级侧电压幅值与转变参考电压之间的关系的参考剖面的剖面存储部113，并且参考改变单元115可基于由电压信息获取单元114获取的电压信息和参考剖面来改变转变参考电压。在此情况下，可以容易地适当改变转变参考电压。
[0111]
电力转换装置1还可包括用于检测初级侧电压值的电压检测电路40，并且电压信息获取单元114可基于由电压检测电路40检测到的电压值来获取电压信息。在此情况下，可以基于感测结果来更适当地改变转变参考电压。
[0112]
电压信息获取单元114可基于由电压检测电路40在预定长度的时间中反复检测到的多个电压值来评估初级侧电力的电压幅值并且基于电压幅值的评估结果来获取电压信息。在此情况下，可以更适当地改变转变参考电压。
[0113]
在参考改变单元115改变转变参考电压之后，电压信息获取单元114可反复地获取电压信息，并且参考改变单元115可基于由电压信息获取单元114反复获取的电压信息来评估初级侧电压幅值的变化，并且在变化的评估结果超过预定水平时再次改变转变参考电压。在此情况下，可以灵活地适应于改变转变参考电压之后初级侧电压的变化。
[0114]
矩阵转换器电路10可将经过滤波器30的初级侧电力转换成次级侧电力，整流器电路61可接收经过滤波器30的初级侧电力，并且参考改变单元115可基于表示整流器电路61的电特性的至少一个参数、表示滤波器30的电特性的至少一个参数、初级侧电压幅值和整流器电路61的可允许电流来改变转变参考电压。在此情况下，可以更适当地改变转变参考电压。
[0115]
虽然上面已描述了实施例，但本公开不一定限于上文描述的实施例。在不脱离本公开的范围的情况下可作出各种修改。
[0116]
关于上述实施例，附上以下附录。
[0117]
(附录1)一种电力转换装置，包括：
[0118]
矩阵转换器电路，被配置为在与初级侧电压幅值相关联的初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；
[0119]
整流器电路，被配置为将所述初级侧电力的一部分提供给具有电极间电压的电容器；
[0120]
参考改变单元，被配置为在所述初级侧电压幅值是第一电压幅值时将转变参考电压设置在第一参考电压并且在所述初级侧电压幅值是与所述第一电压幅值不同的第二电压幅值时将所述转变参考电压设置在与所述第一参考电压不同的第二参考电压；以及
[0121]
转变控制单元，被配置为基于所述转变参考电压和终端电压之间的比较来从以下之中选择所述双向电力转换的连接状态：
[0122]
第一连接状态，其中所述整流器电路由包括限流装置的第一路线连接到所述电容器；以及
[0123]
第二连接状态，其中所述整流器电路由绕过所述限流装置的第二路线连接到所述电容器。
[0124]
(附录2)根据附录1所述的电力转换装置，其中所述转变控制单元还被配置为响应于所述终端电压减小到小于所述转变参考电压的第一值而从所述第二连接状态转变到所述第一连接状态。
[0125]
(附录3)根据附录2所述的电力转换装置，其中所述转变控制单元还被配置为响应于所述终端电压增大到大于所述转变参考电压的第二值而从所述第一连接状态转变到所述第二连接状态。
[0126]
(附录4)根据附录1至3的任何一个所述的电力转换装置，其中所述第二电压幅值高于所述第一电压幅值，并且所述第二参考电压高于所述第一参考电压。
[0127]
(附录5)根据附录1至3的任何一个所述的电力转换装置，其中所述转变参考电压包括下限转变阈值和大于所述下限转变阈值的上限转变阈值，并且其中所述转变控制单元还被配置为：
[0128]
基于所述终端电压和所述下限转变阈值之间的比较，并且响应于确定所述终端电压减小到小于所述下限转变阈值的第一值，从所述第二连接状态转变到所述第一连接状
态；并且
[0129]
基于所述终端电压和所述上限转变阈值之间的比较，并且响应于确定所述终端电压增大到大于所述上限转变阈值的第二值，从所述第一连接状态转变到所述第二连接状态。
[0130]
(附录6)根据附录5所述的电力转换装置，其中所述第一参考电压包括第一下限阈值和高于所述第一下限阈值的第一上限阈值，
[0131]
其中所述第二参考电压包括第二下限阈值和高于所述第二下限阈值的第二上限阈值，并且
[0132]
其中所述第二电压幅值高于所述第一电压幅值，所述第二下限阈值高于所述第一下限阈值，并且所述第二上限阈值高于所述第一上限阈值。
[0133]
(附录7)根据附录1至6的任何一个所述的电力转换装置，还包括：
[0134]
电压信息获取单元，被配置为获取指示出所述初级侧电压幅值的电压信息；
[0135]
剖面存储部，被配置为存储表示所述初级侧电压幅值与所述转变参考电压之间的关系的参考剖面；并且
[0136]
其中所述参考改变单元还被配置为基于由所述电压信息获取单元获取的所获取的电压信息和所述参考剖面来设置所述转变参考电压。
[0137]
(附录8)根据附录7所述的电力转换装置，还包括被配置为检测所述初级侧电力的电压值的电压传感器，
[0138]
其中所述电压信息获取单元还被配置为根据由所述电压传感器检测到的电压值来获取所述电压信息。
[0139]
(附录9)根据附录8所述的电力转换装置，其中所述电压信息获取单元还被配置为：
[0140]
基于由所述电压传感器在预定的一段时间中反复检测到的多个电压值来评估所述初级侧电压幅值；并且
[0141]
基于所述初级侧电压幅值的评估结果来获取所述电压信息。
[0142]
(附录10)根据附录7至9的任何一个所述的电力转换装置，其中所述电压信息获取单元还被配置为在所述参考改变单元设置所述转变参考电压之后反复地获取所述电压信息，并且
[0143]
其中所述参考改变单元还被配置为：
[0144]
根据由所述电压信息获取单元反复获取的电压信息来评估所述初级侧电压幅值的变化；并且
[0145]
响应于确定所述初级侧电压幅值的变化的评估结果超过预定水平而改变所述转变参考电压。
[0146]
(附录11)根据附录1至10的任何一个所述的电力转换装置，其中所述初级侧电力是交流电力，并且所述参考改变单元还被配置为将所述转变参考电压设置在小于所述交流电压的最大幅度的电压。
[0147]
(附录12)根据附录11所述的电力转换装置，其中所述矩阵转换器电路还被配置为将经过滤波器的所述初级侧电力转换成所述次级侧电力，
[0148]
其中所述整流器电路被配置为接收经过了所述滤波器的所述初级侧电力，并且
[0149]
其中所述参考改变单元还被配置为基于表示所述整流器电路的电特性的至少一个参数、表示所述滤波器的电特性的至少一个参数、所述初级侧电压幅值和所述整流器电路的可允许电流来设置所述转变参考电压。
[0150]
(附录13)根据附录12所述的电力转换装置，其中所述参考改变单元还被配置为设置所述转变参考电压以使得即使当所述电容器的终端电压在所述第二连接状态中以阶梯状方式从所述转变参考电压变化到与所述最大幅度相对应的电压时，流经所述整流器电路的电流也等于或小于所述可允许电流。
[0151]
(附录14)根据附录1至13的任何一个所述的电力转换装置，其中所述限流装置包括电阻器，其中所述转变控制单元包括位于所述第二路线上的转变开关并且被配置为由所述转变开关来选择所述第一连接状态或者所述第二连接状态。
[0152]
(附录15)根据附录1至14的任何一个所述的电力转换装置，还包括控制电路，该控制电路被配置为通过由所述整流器电路和所述电容器生成的直流电力来控制所述矩阵转换器电路。
[0153]
(附录16)根据附录1至15的任何一个所述的电力转换装置，还包括第二整流器电路，该第二整流器电路被配置为将所述次级侧电力的一部分提供给所述电容器。
[0154]
(附录17)根据附录1至16的任何一个所述的电力转换装置，还包括放电开关，该放电开关被配置为当所述电容器的终端电压大于放电参考电压时释放存储在所述电容器中的电力。
[0155]
(附录18)根据附录17所述的电力转换装置，其中所述放电参考电压大于所述转变参考电压。
[0156]
(附录19)一种电力转换方法，包括：
[0157]
在与初级侧电压幅值相关联的初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；
[0158]
由整流器电路将所述初级侧电力的一部分提供给具有电极间电压的电容器；
[0159]
在所述初级侧电压幅值是第一电压幅值时将转变参考电压设置在第一参考电压并且在所述初级侧电压幅值是与所述第一电压幅值不同的第二电压幅值时将所述转变参考电压设置在与所述第一参考电压不同的第二参考电压；并且
[0160]
基于所述转变参考电压和所述终端电压之间的比较来从以下之中选择所述双向电力转换的连接状态：
[0161]
第一连接状态，其中所述整流器电路由包括限流装置的第一路线连接到所述电容器；以及
[0162]
第二连接状态，其中所述整流器电路由绕过所述限流装置的第二路线连接到所述电容器。
[0163]
(附录20)一种非暂态存储器装置，其上存储有指令，所述指令响应被处理装置执行，使得所述处理装置执行操作，所述操作包括：
[0164]
在与初级侧电压幅值相关联的初级侧电力和次级侧电力之间执行双向电力转换；
[0165]
由整流器电路将所述初级侧电力的一部分提供给具有电极间电压的电容器；
[0166]
在所述初级侧电压幅值是第一电压幅值时将转变参考电压设置在第一参考电压并且在所述初级侧电压幅值是与所述第一电压幅值不同的第二电压幅值时将所述转变参考电压设置在与所述第一参考电压不同的第二参考电压；以及
[0167]
基于所述转变参考电压和所述终端电压之间的比较来从以下之中选择所述双向电力转换的连接状态：
[0168]
第一连接状态，其中所述整流器电路由包括限流装置的第一路线连接到所述电容器；以及
[0169]
第二连接状态，其中所述整流器电路由绕过所述限流装置的第二路线连接到所述电容器。