DE-112018008052-B4 - Leistungswandlersystem

Abstract

Leistungswandlersystem (50) mit: mindestens einer Leistungswandlervorrichtung (10) mit einem Wandler (2a) zum Wandeln einer Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung, einem ersten Spannungssensor (5) zum Erlangen einer Gleichstromspannung, die auf einer Gleichstromseite des Wandlers erzeugt ist, und einer Steuerungseinheit (3) zum Steuern eines Betriebszustands des Wandlers; und einem Spannungstransformator (1) mit einer Primärwicklung (1a), die mit einer Wechselstromleistungszufuhr verbunden ist, mindestens einer Sekundärwicklung (1b), und einer Tertiärwicklung (1c), die mit einem zweiten Spannungssensor (6) verbunden ist, wobei die mindestens eine Sekundärwicklung in einem Eins-zu-Eins-Verhältnis mit der mindestens einen Leistungswandlervorrichtung verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit aufweist: eine Phasenberechnungseinheit (30) zum Berechnen einer Referenzphase von einem Wert, der durch den zweiten Spannungssensor erlangt ist; einer Wirkstrombefehlswertberechnungseinheit (321, 322) zum Berechnen eines Wirkstrombefehlswerts auf der Basis einer Abweichung eines Gleichstromspannungsbefehlswerts von der Gleichstromspannung, die durch den ersten Spannungssensor erlangt ist; einer ersten Blindstrombefehlswertberechnungseinheit (324) zum Empfangen des Wirkstrombefehlswerts und eines ersten Koeffizienten als einen Proportionalitätskoeffizienten, wobei der erste Koeffizient bestimmt ist durch gekoppelte Induktivitäten des Spannungstransformators und einer empfangenen Spannung des Spannungstransformators, und zum Berechnen eines ersten Blindstrombefehlswerts proportional zu einem Quadrat des Wirkstrombefehlswerts, durch Nutzen des ersten Koeffizienten; und einer Spannungsbefehlswertberechnungseinheit (34; 35) zum Berechnen eines Wechselstromspannungsbefehlswerts auf der Basis der Referenzphase, des Wirkstrombefehlswerts und des ersten Blindstrombefehlswerts.

Inventors

• Shinya Nakai
• Shinsuke Kadoi

Assignees

• MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20181003

Claims (6)

1. Leistungswandlersystem (50) mit: mindestens einer Leistungswandlervorrichtung (10) mit einem Wandler (2a) zum Wandeln einer Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung, einem ersten Spannungssensor (5) zum Erlangen einer Gleichstromspannung, die auf einer Gleichstromseite des Wandlers erzeugt ist, und einer Steuerungseinheit (3) zum Steuern eines Betriebszustands des Wandlers; und einem Spannungstransformator (1) mit einer Primärwicklung (1a), die mit einer Wechselstromleistungszufuhr verbunden ist, mindestens einer Sekundärwicklung (1b), und einer Tertiärwicklung (1c), die mit einem zweiten Spannungssensor (6) verbunden ist, wobei die mindestens eine Sekundärwicklung in einem Eins-zu-Eins-Verhältnis mit der mindestens einen Leistungswandlervorrichtung verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit aufweist: eine Phasenberechnungseinheit (30) zum Berechnen einer Referenzphase von einem Wert, der durch den zweiten Spannungssensor erlangt ist; einer Wirkstrombefehlswertberechnungseinheit (321, 322) zum Berechnen eines Wirkstrombefehlswerts auf der Basis einer Abweichung eines Gleichstromspannungsbefehlswerts von der Gleichstromspannung, die durch den ersten Spannungssensor erlangt ist; einer ersten Blindstrombefehlswertberechnungseinheit (324) zum Empfangen des Wirkstrombefehlswerts und eines ersten Koeffizienten als einen Proportionalitätskoeffizienten, wobei der erste Koeffizient bestimmt ist durch gekoppelte Induktivitäten des Spannungstransformators und einer empfangenen Spannung des Spannungstransformators, und zum Berechnen eines ersten Blindstrombefehlswerts proportional zu einem Quadrat des Wirkstrombefehlswerts, durch Nutzen des ersten Koeffizienten; und einer Spannungsbefehlswertberechnungseinheit (34; 35) zum Berechnen eines Wechselstromspannungsbefehlswerts auf der Basis der Referenzphase, des Wirkstrombefehlswerts und des ersten Blindstrombefehlswerts.
2. Leistungswandlersystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuerungseinheit (3) aufweist: eine erste Korrekturberechnungseinheit (325) zum Berechnen eines ersten Blindstrombefehlskorrekturwerts Iq1' durch Nutzen einer nachstehenden Formel (1) auf der Basis des Wirkstrombefehlswerts Ip, des ersten Blindstrombefehlswerts Iq1 und des ersten Koeffizienten k, und die Steuerungseinheit den ersten Blindstrombefehlskorrekturwert als den ersten Blindstrombefehlswert an die Spannungsbefehlswertberechnungseinheit ausgibt. [Formel 1] Iq 1 ' = Iq 1 / 1 − ( kIp ) 2
3. Leistungswandlersystem nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Steuerungseinheit (3) aufweist: eine zweite Blindstrombefehlsberechnungseinheit (326) zum Berechnen eines zweiten Blindstrombefehlswerts; und eine zweite Korrekturwertberechnungseinheit (327) zum Berechnen eines zweiten Blindstrombefehlskorrekturwerts proportional zu einem Quadrat des zweiten Blindstrombefehlswerts, durch Nutzen des ersten Koeffizienten als einen Proportionalitätskoeffizienten, und wobei die Steuerungseinheit den zweiten Blindstrombefehlswert und den zweiten Blindstrombefehlskorrekturwert zu dem ersten Blindstrombefehlswert addiert, und einen Ergebniswert an die Spannungsbefehlswertberechnungseinheit ausgibt.
4. Leistungswandlersystem nach Anspruch 3 , wobei die zweite Blindstrombefehlsberechnungseinheit (326) den zweiten Blindstrombefehlswert auf der Basis eines Leistungsfaktorwinkelbefehlswerts und dem Wirkstrombefehlswert berechnet.
5. Leistungswandlersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die mindestens eine Leistungswandlervorrichtung (10) eine Mehrzahl von Leistungswandlervorrichtungen ist, und die mindestens eine Sekundärwicklung (1b) eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen ist, und die Steuerungseinheit (3) einen Wert des ersten Koeffizienten gemäß Betriebszuständen oder Stoppzuständen der Mehrzahl von Leistungswandlervorrichtungen ändert.
6. Leistungswandlersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die Steuerungseinheit eine Amplitudenberechnungseinheit (3303) zum Berechnen eines Signals proportional zu einer Amplitude einer Ausgabe des zweiten Spannungssensors aufweist, und die Steuerungseinheit einen Wert des ersten Koeffizienten derart ändert, dass der Wert des ersten Koeffizienten invers proportional zu einer Ausgabe der Amplitudenberechnungseinheit ist.

Description

Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungswandlersystem, das auf einem Elektrofahrzeug zum Wandeln einer Wechselstromleistungsausgabe von einer Wechselstromleistungszufuhr in eine Gleichstromleistung installiert ist. Hintergrund Typischerweise ist ein Elektrofahrzeug dazu konfiguriert, Leistung von Oberleitungsleistungsleitungen durch einen Leistungssammler abzuziehen, die abgezogene Leistung zu nutzen und einen Motor mittels einer Leistungswandlervorrichtung anzutreiben, um das Elektrofahrzeug zu bewegen. Insbesondere wendet das Elektrofahrzeug, das eine Zufuhr von Leistung von einer Wechselstromleistungszufuhr empfängt, typischerweise ein Schema zum Zuführen von Leistung an einen Motor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs an, über einen Spannungstransformator, der eine Oberleitungsspannung absenkt, einen Wandler, der die Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung wandelt und einen Wechselrichter, der die Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung wandelt. Hiernach wird sich der Begriff „Elektrofahrzeug“ auf ein Elektrofahrzeug beziehen, das Leistung von einer Wechselstromleistungszufuhr empfängt. Zusätzlich wird eine Einrichtung, die einen Spannungstransformator, einen Wandler, einen Wechselrichter und einen Motor aufweist, als eine „Vortriebssteuerung“ bezeichnet. Ein Spannungstransformator eines Elektrofahrzeugs weist eine Primärwicklung auf, die mit einer Oberleitungsleistungsleitung verbunden ist, eine Sekundärwicklung auf, die mit einem Wandler verbunden ist und eine Tertiärwicklung auf, die mit anderen elektrischen Einrichtungen verbunden ist. Von diesen Wicklungen ist die Sekundärwicklung Eins-zu-Eins dem Wandler zugeordnet und zwei oder mehr Sekundärwicklungen wird in vielen Fällen bereitgestellt. Zusätzlich wird die Anzahl von Wicklungen typischerweise kleiner in der Reihenfolge der Primärwicklung, der Sekundärwicklung und der Tertiärwicklung. Das bedeutet, dass die Spannung niedriger wird in der Reihenfolge der Primärwicklung, der Sekundärwicklung und der Tertiärwicklung. Man beachte, dass die Primärwicklung eine Hochspannungswicklung genannt wird und die Sekundärwicklung und die Tertiärwicklung Niedrigspannungswicklungen genannt werden Zum Steuern des Wandlers wird Information über die Oberleitungsspannung benötigt. Man beachte, dass in einigen Fällen ein Spannungssensor zum Erlangen einer Oberleitungsspannung auf einer Tertiärwicklung eines Spannungstransformators installiert ist. In dem Falle einer solchen Konfiguration wird ein Wert, der von dem Spannungssensor erlangt wird, in einem Wicklungsverhältnis des Spannungstransformators gewandelt und zum Steuern des Wandlers genutzt. Die Verbindung des Spannungssensors mit der Tertiärwicklung ermöglicht ein Nutzen eines Spannungssensors einer niedrigeren Prüfspanungsleistung. Eine Konfiguration eines solchen Leistungswandlersystems ist in der Druckschrift JP 2005 - 304 156 A bspw. beschrieben, die nachstehend genannt ist. Die Druckschrift JP 2017 - 188 990 A zeigt einen effektiven Strombefehlswert-Generator, der einen effektiven Strombefehlswert entsprechend der zu dem Lastwiderstand zu regelnden effektiven Leistung erzeugt, die von dem Leistungswandler bereitzustellen ist. Ein Blindstrombefehls-Anfangswert als Anfangswert des Blindstrombefehlswertes, der basierend auf der Differenz zwischen dem Zielwert der Fahrdrahtspannung und der tatsächlichen Fahrdrahtspannung berechnet ist, wird zumindest um den effektiven Strombefehlswert angepasst. Das heißt, er wird auf einen Wert angepasst, der proportional zu dem effektiven Strombefehlswert ist. Des Weiteren wird ein Blindstrombefehls-Einstellwert, der der angepasste Wert ist, durch eine Begrenzerschaltung so begrenzt, dass er einen oberen Grenzwert nicht überschreitet, und wird als Blindstrombefehlswert ausgegeben. Die Druckschrift JP H09 - 135580 A zeigt, dass in einem Kompensationsstrom-Berechner ein Tertiärwicklungsstrom, der von einem Stromdetektor erfasst ist, mit dem Verhältnis der Sekundär- und Tertiärwicklungen in der Anzahl der Windungen multipliziert wird, und der reaktive verteilte Strom und der Oberschwingungsstrom an der Tertiärwicklung werden unter Verwendung eines Reaktiv-Verteilstrom-Berechners und eines Oberschwingungsstrom-Berechners berechnet. Diese reaktiven verteilten Ströme und die Oberschwingungsströme werden durch einen Addierer addiert, um einen Kompensationsstrom zu erhalten. Ein Kompensations-Verteilstrombefehlswert wird durch einen Subtrahierer subtrahiert, um einen Wechselstrombefehlswert zu erhalten. Dann wird ein Abweichungswert von einem Wechselstrom, der von einem Stromdetektor erfasst ist, durch einen Subtrahierer berechnet, um in einem Stromregler 88 ein Steuersignal zu erhalten. In einem Teiler wird die durch einen Stromdetektor erfasste Wechselspannung durch den Gleichstrom geteilt, um ein Steuersignal zu berechnen. In einem Subtrahierer wird ein Steuersignal von dem Steuersignal subtrahiert, um ein Modulationssignal zu erhalten. Danach wird e