JP5678844B2 - Control device for power converter - Google Patents
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Description
この発明は、交流系統に接続され、直流電圧を交流電圧に変換し、交流系統に電流を供給する電力変換器の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a power converter that is connected to an AC system, converts a DC voltage into an AC voltage, and supplies a current to the AC system.
従来の、例えば、特許文献1に紹介された電力変換器の制御装置では、交流系統と電力変換器との間にインピーダンス要素を持ち、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器は、インピーダンス要素に流れる電流を制御する電流制御回路と系統電圧補償回路とPWM回路とを備えている。電流制御回路は、電流指令値と電流検出値との偏差を増幅し、系統電圧補償回路は系統電圧を検出して電流制御回路の出力信号を補正する。そして、電流制御回路の出力と系統電圧補償回路の補正信号とを加算して電力変換器が発生すべき交流電圧の指令とし、その電圧指令値に応じてPWM回路が電力変換器のスイッチング素子の点弧信号を発生し、電力変換器が電圧指令値に応じた交流電圧を発生するように構成されている。 In a conventional power converter control device introduced in, for example, Patent Document 1, an impedance element is provided between an AC system and a power converter, and a power converter that converts a DC voltage into an AC voltage is an impedance element. A current control circuit for controlling the current flowing through the power supply, a system voltage compensation circuit, and a PWM circuit. The current control circuit amplifies the deviation between the current command value and the current detection value, and the system voltage compensation circuit detects the system voltage and corrects the output signal of the current control circuit. Then, the output of the current control circuit and the correction signal of the system voltage compensation circuit are added to give an AC voltage command to be generated by the power converter, and in accordance with the voltage command value, the PWM circuit determines the switching element of the power converter. An ignition signal is generated, and the power converter is configured to generate an AC voltage corresponding to the voltage command value.
インピーダンス要素に流れる電流は、系統電圧と電力変換器が発生する交流電圧との電位差による。インピーダンス要素に流れる電流を検出して、所望の電流指令値との偏差を増幅して電力変換器の交流電圧指令とすることで、電流のフィードバック制御ループが構成され、電流指令値に一致した電流を流すことができる。一方、インピーダンス要素に電位差を発生する要素として系統電圧変動がある。このため、系統電圧を検出しその系統電圧に応じた信号で交流電圧指令を補正している。系統電圧の変動は、電流制御フィードバックループからみると外乱に相当し、従って、系統電圧補償回路は、外乱フィードフォワード補償ループとみなすことができ、電圧変動(外乱変動)による電流変動を抑制することができる。従って、この構成によれば、系統電圧の変動が発生した場合、系統電圧補償回路が電力変換器の発生すべき交流電圧を系統電圧とほぼ一致するように補正することで、系統電圧と電力変換器の交流電圧とがバランスしてインピーダンス要素の電位差を小さくすることにより、このインピーダンス要素に流れる電流の変動を抑制するように動作する。 The current flowing through the impedance element depends on the potential difference between the system voltage and the AC voltage generated by the power converter. By detecting the current flowing through the impedance element and amplifying the deviation from the desired current command value to make the AC voltage command of the power converter, a current feedback control loop is formed, and the current that matches the current command value Can flow. On the other hand, there is a system voltage fluctuation as an element that generates a potential difference in the impedance element. For this reason, the system voltage is detected and the AC voltage command is corrected with a signal corresponding to the system voltage. The fluctuations in the system voltage correspond to disturbances from the viewpoint of the current control feedback loop. Therefore, the system voltage compensation circuit can be regarded as a disturbance feedforward compensation loop, and suppresses current fluctuations due to voltage fluctuations (disturbance fluctuations). Can do. Therefore, according to this configuration, when a fluctuation in the system voltage occurs, the system voltage compensation circuit corrects the AC voltage to be generated by the power converter so that it substantially matches the system voltage, thereby allowing the system voltage and the power conversion. The AC voltage of the capacitor is balanced to reduce the potential difference of the impedance element, thereby operating the current flowing through the impedance element to be suppressed.
このような電力変換器の制御装置にあっては、系統電圧の検出値により電力変換器の電圧指令を補正しているが、系統電圧の変動を補償する制御を行うと、系統電圧に定常的に存在する高調波成分も検出した状態で電力変換器の電圧を補正するように動作する。このため、検出遅れや電圧指令と電力変換器の交流電圧との誤差等によりその高調波成分が増幅され、電圧歪みが増加する可能性があるという問題がある。 In such a power converter control device, the voltage command of the power converter is corrected based on the detected value of the system voltage. However, when control for compensating for fluctuations in the system voltage is performed, the system voltage is constantly It operates to correct the voltage of the power converter in a state in which the harmonic component present in is also detected. For this reason, there is a problem that harmonic distortion is increased due to detection delay, an error between the voltage command and the AC voltage of the power converter, and voltage distortion may increase.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、定常的に存在する高調波を増幅することなく電流変動を安定して抑制することができる、電力変換器の制御装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls a power converter that can stably suppress current fluctuations without amplifying harmonics that exist constantly. The purpose is to obtain a device.
この発明に係る電力変換器の制御装置は、直流電圧を交流電圧に変換しインピーダンス要素を介して交流系統に出力するものであって、インピーダンス要素に流れる電流を検出する電流検出器、交流系統の電圧を検出する電圧検出器、電流検出器からの電流検出値が電流指令値に追従するよう電圧指令信号を生成する電流制御手段、電圧検出器からの電圧検出値に基づき交流系統の電圧変動に伴う電流変動を補償するための電圧補正信号を生成する電圧補正手段、および電圧指令信号と電圧補正信号とを加算した信号に基づき電力変換器を制御する変換器制御手段を備えている。そして、この電圧補正手段は、電圧検出器の出力から周波数が交流系統の基本波成分より高い高調波成分を除去する第1のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき第1の補正信号を生成する第1の電圧補正器、電圧検出器の出力から遮断周波数が第1のフィルタの遮断周波数より高い第2のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき第2の補正信号を生成する第2の電圧補正器、および電圧検出器からの電圧検出値が、所定の設定範囲以内のときは第1の補正信号を電圧補正信号として出力し、所定の設定範囲を越えたときは第2の補正信号を電圧補正信号として出力するよう補正信号を切り替える電圧補正信号切り替え手段を備え、電圧補正信号切り替え手段は、第1の補正信号から第2の補正信号に切り替えた後、電圧検出器からの電圧検出値が、所定の設定範囲以内となり、かつ、第1の補正信号が所定の範囲以内となったとき第2の補正信号から第1の補正信号に復帰させるようにしたものである。 A control device for a power converter according to the present invention converts a DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage to an AC system via an impedance element. The current detector detects the current flowing through the impedance element. Voltage detector for detecting voltage, current control means for generating a voltage command signal so that the current detection value from the current detector follows the current command value, voltage fluctuations in the AC system based on the voltage detection value from the voltage detector Voltage correction means for generating a voltage correction signal for compensating the accompanying current fluctuation, and converter control means for controlling the power converter based on a signal obtained by adding the voltage command signal and the voltage correction signal are provided. The voltage correction means outputs the first correction signal based on the voltage detection signal taken out from the output of the voltage detector through the first filter that removes higher harmonic components whose frequency is higher than the fundamental wave component of the AC system. A first correction circuit that generates a second correction signal based on a voltage detection signal that is extracted from the output of the first voltage corrector and the voltage detector that is extracted through the second filter whose cutoff frequency is higher than the cutoff frequency of the first filter. When the voltage detection value of 2 and the voltage detection value from the voltage detector are within a predetermined setting range, the first correction signal is output as a voltage correction signal, and when the voltage correction value exceeds the predetermined setting range, the second correction signal is output. comprises a voltage correction signal switching means for switching the correction signal to output a correction signal as a voltage correction signal, the voltage correction signal switching means, after switching from the first correction signal to the second correction signal, electrostatic That the voltage detection value from the detector is comprised within a predetermined set range, and was the first correction signal so as to return to the first correction signal from the second correction signal when it becomes within a predetermined range It is.
以上のように、この発明に係る電力変換器の制御装置の電圧補正手段は、交流系統が定常状態等でその電圧検出値が所定の設定範囲内にあるときは、第1の電圧補正器により、電圧検出器の出力から周波数が交流系統の基本波成分より高い高調波成分を除去する第1のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき生成された第1の補正信号に基づき電流変動を補償する動作が行われるので、定常的に存在する高調波を増幅することなく電流変動を安定して抑制することができる。また、交流系統が故障発生等でその電圧検出値が所定の設定範囲を越えるときは、第2の電圧補正器により、遮断周波数が第1のフィルタの遮断周波数より高い第2のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき生成された第2の補正信号に基づき電流変動を補償する動作が行われるので、故障等による電圧変動に伴う電流変動を確実に抑制することができる。
更に、交流系統が定常状態に確実に復帰したことを判定することができ、この判定結果に基づき、第1の電圧補正器へ復帰させる切り替えを行うことができ、補正信号の切り替えを安定に行うことができる。
As described above, the voltage correction means of the control device for the power converter according to the present invention uses the first voltage corrector when the AC system is in a steady state or the like and the detected voltage value is within a predetermined setting range. The current fluctuation is calculated based on the first correction signal generated based on the voltage detection signal extracted through the first filter that removes the harmonic component having a frequency higher than the fundamental wave component of the AC system from the output of the voltage detector. Since the compensating operation is performed, the current fluctuation can be stably suppressed without amplifying the harmonics that exist constantly. Also, when the voltage detection value exceeds a predetermined setting range due to an AC system failure or the like, the second voltage corrector passes the second filter through a second filter whose cutoff frequency is higher than the cutoff frequency of the first filter. Since the operation for compensating for the current fluctuation is performed based on the second correction signal generated based on the extracted voltage detection signal, the current fluctuation accompanying the voltage fluctuation due to a failure or the like can be reliably suppressed.
Furthermore, it can be determined that the AC system has been reliably restored to the steady state, and based on this determination result, switching to return to the first voltage corrector can be performed, and the correction signal can be switched stably. be able to.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による電力変換器の制御装置の構成図である。電力変換器1と交流系統4とがインピーダンス要素2を介して接続され、電力変換器1の直流側にはコンデンサ3と直流系統5とが接続されている。インピーダンス要素2に流れる電流は電流検出器6により、交流系統4の電圧は電圧検出器7によりそれぞれ検出され制御装置8に送られる。制御装置8には、電流検出器6で検出した電流Iとその指令値I*との偏差を得る減算器801と、その偏差を増幅する、電流制御手段としての電流制御器802と、電圧検出器7で検出した交流系統4の電圧から第1の補正信号を生成する第1の電圧補正器805aと、同じく電圧検出器7で検出した交流系統4の電圧から第2の補正信号を生成する第2の電圧補正器805bと、同じく電圧検出器7で検出した交流系統4の電圧から切り替え信号を発生する補正信号判定器806と、切り替え信号に応じて第1の電圧補正器805aと第2の電圧補正器805bとの切り替えを行う補正信号切り替え器807とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram of a power converter control device according to Embodiment 1 of the present invention. The power converter 1 and the AC system 4 are connected via the
ここで、補正信号判定器806と補正信号切り替え器807とで電圧補正信号切り替え手段を構成し、更に、これらを含む第1の電圧補正器805aと第2の電圧補正器805bとで電圧補正手段を構成する。
Here, the correction
そして、電流制御器802の出力と補正信号切り替え器807の出力とを加算する加算器803が電力変換器1の発生すべき交流電圧指令を出力し、変換器制御手段としてのパルス幅制御器804が加算器803の出力に応じて電力変換器1のスイッチング素子を点弧する点弧信号を出力する。
An
インピーダンス要素2に流れる電流をフィードバック制御する構成は、従来技術と同様であり、電流制御器802が減算器801で得た電流偏差を増幅し電圧指令をパルス幅制御器804に与えることで、パルス幅制御器804によりスイッチング素子が点弧されて電力変換器1が直流電圧を電圧指令に応じた交流電圧に変換する。この結果、電流偏差が減少するようにフィードバック制御されて、電流検出器6で検出された電流検出値が電流指令値に追従一致するように動作し、結果インピーダンス要素2に流れる電流が電流指令値に応じて制御される。
The configuration for feedback control of the current flowing through the
次に、電圧補正手段の動作を説明する。第1の電圧補正器805aは、電圧検出器7で検出した出力を入力し、内蔵した第1のフィルタを介することで、交流系統4の基本波成分より高い高調波成分を除去した電圧検出信号に基づき第1の補正信号を生成出力する。第2の電圧補正器805bは、第1の電圧補正器805aの第1のフィルタの遮断周波数より高い遮断周波数を有する第2のフィルタを内蔵し、当該第2のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき第2の補正信号を出力する。なお、第1の電圧補正器805aの帯域は、第2の電圧補正器805bの帯域に含まれる。
Next, the operation of the voltage correction means will be described. The
第1の電圧補正器805a、第2の電圧補正器805bは、それぞれ低域通過特性の第1および第2のフィルタで構成されるが、第2の電圧補正器805bの方が高周波を通過する特性になる。例えば、第1の電圧補正器805a(第1のフィルタ)を1次遅れフィルタとしたときの遮断周波数を250〜500rad/sとした場合、第2の電圧補正器805b(第2のフィルタ)の1次遅れの遮断周波数を500〜2000rad/sなどに設定される(第1のフィルタの遮断周波数<第2のフィルタの遮断周波数)。
The
補正信号判定器806は、電圧検出器7からの電圧の変動を検出して、その変動が所定の設定範囲を越えた場合には第2の補正信号を選択、設定範囲以内の場合には第1の補正信号を選択するよう選択信号を出力し、その選択信号に応じて補正信号切り替え器807が、第1の電圧補正器805aの出力と第2の電圧補正器805bの出力とを切り替えるように動作する。
The correction
具体的には、上述の所定の設定範囲としては、例えば、電圧変動で10〜20%程度の範囲とする。これにより、交流系統4が定常状態にあるときは、補正信号判定器806は、第1の電圧補正器805aを選択し、交流系統4に故障等が発生した過渡時では、補正信号判定器806は、第2の電圧補正器805bを選択するように動作する。
Specifically, the predetermined setting range is, for example, a range of about 10 to 20% in terms of voltage fluctuation. As a result, when the AC system 4 is in a steady state, the correction
以上の構成を採用することにより、交流系統4が定常状態において含まれる電圧歪みに対しては、第1の電圧補正器805aが出力する第1の補正信号により加算器803で電流制御器802の出力を補正して電圧指令とすることで、定常状態での高調波成分は電力変換器1からは出力しないように動作する。
By adopting the above configuration, for the voltage distortion included in the AC system 4 in the steady state, the
一方、交流系統4の電圧変動が大きい場合、例えば、交流系統故障や落雷などによる瞬時電圧低下や電圧上昇が発生した場合は電圧変動が大きくなり、補正信号判定器806では、第2の電圧補正器805bが出力する第2の補正信号を選択するように補正信号切り替え器807に信号を送り、第2の電圧補正器805bからの第2の補正信号を出力して加算器803により電圧指令を補正する。
この動作により、系統電圧変動に応答し、例えば、電圧が急激に低下した場合、電力変換器1の電圧も同様に急激に低下させることができ、インピーダンス要素2の電位差の拡大を抑制してその電流変動を確実に抑制することができる。
On the other hand, when the voltage fluctuation of the AC system 4 is large, for example, when an instantaneous voltage drop or voltage rise occurs due to an AC system failure or a lightning strike, the voltage fluctuation becomes large, and the correction
By this operation, in response to the system voltage fluctuation, for example, when the voltage suddenly drops, the voltage of the power converter 1 can also be sharply reduced similarly, suppressing the increase of the potential difference of the
交流系統4の定常状態における電圧歪みに対しては、インピーダンス要素2に印加される電位差より発生する電流変動はインピーダンス要素2の特性で小さく抑制される。例えば、インピーダンス要素2としてインダクタンス成分をもつリアクトルや変圧器で構成すればよい。
With respect to voltage distortion in the steady state of the AC system 4, the current fluctuation generated by the potential difference applied to the
なお、交流系統故障や落雷などによる瞬時電圧低下や電圧上昇を速やかに検出できるよう、第2の電圧補正器805bに内蔵する第2のフィルタの遮断周波数は十分高い値に設定する。この点からは、遮断周波数を無限大、即ち、第2のフィルタを事実上単なる導体とすることもできる。
しかし、実際の系統運用では、交流系統4の影響と共に電力変換器1自身の影響も考慮する必要がある。即ち、電圧検出器7からの検出出力には、電力変換器1が発生する高調波成分も含まれ、この高調波成分がフィードバックされて増幅され弊害をもたらす可能性がある。
従って、第2のフィルタとして、電力変換器1からそのパルス幅制御に起因して発生する高次の高調波成分を除去する遮断周波数を有するものを採用することにより、上述した弊害を未然に防止することができる。
Note that the cutoff frequency of the second filter built in the
However, in actual system operation, it is necessary to consider the influence of the power converter 1 itself as well as the influence of the AC system 4. That is, the detection output from the
Therefore, by adopting a second filter having a cutoff frequency that removes higher-order harmonic components generated from the power converter 1 due to its pulse width control, the above-described adverse effects can be prevented. can do.
仮に、従来のように、常に、第2の電圧補正器805bからの補正信号で交流系統4の電圧変動に対する補償動作を行うようにした場合の現象を、回路の伝達特性から検討した結果を次に説明する。即ち、定常状態において交流系統4に電圧歪みが発生している状態で第2の電圧補正器805bの補正信号により電圧指令を補正した場合、以下のような電圧高調波の増加を発生する可能性がある。
交流系統4は単純な電源ではなく、インダクタンス成分、抵抗成分、キャパシタンス成分などが含まれ、そのインピーダンス特性は一様ではなく交流系統4の運用状態により変化する。このため、電圧検出器7で検出される電圧歪みは、交流系統4のインピーダンス特性を反映した結果となる。
As in the conventional case, the following is the result of examining the phenomenon in the case where the compensation operation for the voltage fluctuation of the AC system 4 is always performed by the correction signal from the
The AC system 4 is not a simple power supply but includes an inductance component, a resistance component, a capacitance component, and the like, and its impedance characteristics are not uniform and change depending on the operating state of the AC system 4. For this reason, the voltage distortion detected by the
図2にこの場合を想定した等価回路の一例を示す。電力変換器1を可制御電圧源、インピーダンス要素2をZc、交流系統4を構成する要素として電圧源Vs、インピーダンスZs、アドミタンスYsとすると、電力変換器1が発生する電圧Vcから交流系統電圧Voまでの伝達特性は、(1)式の通りとなる。
FIG. 2 shows an example of an equivalent circuit assuming this case. When the power converter 1 is a controllable voltage source, the
Vo/Vc=Zs/(Zc(1+Ys・Zs)+Zs) ・・・ (1) Vo / Vc = Zs / (Zc (1 + Ys · Zs) + Zs) (1)
電圧検出器7の伝達特性Ginと電圧指令から電力変換器1の伝達特性Goutを考慮し、第2の電圧補正器805bの伝達特性を1として補正したときに、電流制御器802の出力ViからVoまでの伝達特性は、Vc=Gout(Vi+Gin・Vo)より、(2)式で表される。
When the transfer characteristic Gout of the power converter 1 is taken into consideration from the transfer characteristic Gin of the
Vo/Vi=Gout・Zs/
(Zc(1+Ys・Zs)+Zs−Gin・Gout・Zs)・・・ (2)
Vo / Vi = Gout · Zs /
(Zc (1 + Ys · Zs) + Zs−Gin · Gout · Zs) (2)
Gin・Gout=1となる関係が満足されれば、(2)式は(3)式となり、交流系統4が受動素子で構成されている場合安定である。 If the relationship of Gin · Gout = 1 is satisfied, the expression (2) becomes the expression (3), which is stable when the AC system 4 is composed of passive elements.
Vo/Vi=Gout・Zs/(Zc(1+Ys・Zs)) ・・・ (3) Vo / Vi = Gout · Zs / (Zc (1 + Ys · Zs)) (3)
しかし、Ginは検出遅れ、Goutは制御遅れや変換誤差を含むことになり、Gin・Gout=1を満足することはできない。このため、交流系統4のインピーダンスZs、アドミタンスYsによっては、Vo/Viにはある周波数においては正帰還が構成されて、電圧歪みを増加する可能性がある。
以上のように、交流系統4が複雑な特性を持つことを考慮すると、第2の電圧補正器805bの伝達特性を1とする場合でも電圧歪みを増加させる可能性がある。
However, Gin includes a detection delay, Gout includes a control delay and a conversion error, and Gin · Gout = 1 cannot be satisfied. For this reason, depending on the impedance Zs and the admittance Ys of the AC system 4, there is a possibility that a positive feedback is formed at a certain frequency in Vo / Vi and voltage distortion is increased.
As described above, considering that the AC system 4 has complicated characteristics, there is a possibility of increasing voltage distortion even when the transfer characteristic of the
以上のように、この発明の実施の形態1による電力変換器の制御装置では、交流系統4が定常状態において電圧歪が発生しているときは、電圧歪が増加しないような伝達特性を持つ第1のフィルタで構成される第1の電圧補正器805aを使用し、急激な電圧変動時には、第2の電圧補正器805bを使用してインピーダンス要素2の電位差の拡大を速い応答で抑制することで電流変動を確実に抑制することができる。これにより、定常時の安定な動作と、故障等の過渡時の確実な電流変動抑制とを両立させることができる。
As described above, in the control apparatus for the power converter according to the first embodiment of the present invention, when the AC distortion occurs in the AC system 4 in the steady state, the first transfer characteristic has such a transfer characteristic that the voltage distortion does not increase. By using the
なお、電力変換器1が直流系統5から切り離されて有効電力を融通せずに、交流系統4には無効電力を出力するような運用またはそれを目的とした装置でも同様の効果がある。更に、直流系統5の電圧が安定している場合、コンデンサ3が無くても同様の効果がある。
The power converter 1 is disconnected from the
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2による電力変換器の制御装置の構成図である。この図3では、補正信号判定器806に第1の電圧補正器805aの出力も入力するようにしている。そして、第1の電圧補正器805aから第2の電圧補正器805bへの切り替えは、電圧検出器7からの信号に応じて、既述した所定の設定範囲(具体例としては、電圧変動で10〜20%程度)を越えたと判定したときに行い、第2の電圧補正器805bから第1の電圧補正器805aに戻すときには、第1の電圧補正器805aの出力に応じて行うようにしている。
FIG. 3 is a configuration diagram of a control device for a power converter according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the output of the
例えば、第1の電圧補正器805aの出力の補正信号(第1の補正信号)の振幅が所定の範囲以内の大きさにあることを検出することで、第2の電圧補正器805bから第1の電圧補正器805aに戻す動作を行う。
ここで、所定の範囲としては、例えば、105〜110%程度の範囲とする。これは、交流系統4の電圧変動に換算すると、5〜10%に相当し、従って、第2の電圧補正器805bから第1の電圧補正器805aに戻す動作は、電圧検出器7からの電圧検出値が、所定の設定範囲(例えば、電圧変動で10〜20%の範囲)以内となり、かつ、第1の補正信号が所定の範囲(例えば、電圧変動で5〜10%の範囲)以内となったときに行う。
For example, by detecting that the amplitude of the correction signal (first correction signal) output from the
Here, the predetermined range is, for example, a range of about 105 to 110%. This corresponds to 5 to 10% when converted to the voltage fluctuation of the AC system 4, and therefore the operation of returning from the
以上のように、この発明の実施の形態2による電力変換器の制御装置では、交流系統4が定常状態に確実に復帰したことを判定することができ、この判定結果に基づき、第1の電圧補正器805aへ復帰させる切り替えを行うことができ、補正信号の切り替えを安定に行うことができる。
As described above, the power converter control device according to
実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3による電力変換器の制御装置の構成図である。先の実施の形態1の構成に加えて、補正信号判定器806の出力に第2の電圧補正器805bの出力を選択する信号が入力されたときに、その状態を所定時間継続する信号保持器808を設けている。これにより、電圧変動が発生してから所定期間は、第2の電圧補正器805bの第2の補正信号により電流変動を抑制する動作をさせることができ、瞬間的な電圧変動でも安定した動作特性が得られる。
FIG. 4 is a configuration diagram of a control device for a power converter according to the third embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the first embodiment, when a signal for selecting the output of the
ここで、上述の所定時間としては、交流系統4の電源周期の1〜2倍程度が適当と考えられ、これは、50Hz系では、20〜40ms、60Hz系では、16.7〜33msに相当する。
なお、図3の実施の形態2の補正信号判定器806自体に信号保持器808の機能を持たせる構成としても同様の効果がある。
Here, as the above-mentioned predetermined time, about 1 to 2 times the power cycle of the AC system 4 is considered appropriate, which corresponds to 20 to 40 ms in the 50 Hz system and 16.7 to 33 ms in the 60 Hz system. To do.
It is to be noted that the same effect can be obtained when the
実施の形態4.
なお、電流制御器802、第1の電圧補正器805a、第2の電圧補正器805b、補正信号判定器806および補正信号切り替え器807は必ずしも3相交流に構成する必要はなく、例えば、有効、無効電流成分のように交流系統4の周波数に同期した回転座標上で制御される制御装置においても、本発明は同様に適用することができる。
Embodiment 4 FIG.
Note that the
交流系統4の電圧検出を回転2軸変換した場合、基本波成分が直流成分、高調波成分が各次数±1の次数(例えば、5次高調波であれば、4次と6次)の高調波成分に分離されて2軸変換後の信号にも高調波成分として残存する。
第1の電圧補正器805a、第2の電圧補正器805bは、共に低域通過フィルタとして機能し、直流成分、従って2軸変換前の基本波成分は通過させ、高調波成分はそれぞれの遮断周波数に応じた高調波成分を除去することで、以上で説明したと同様の動作となる。
When the voltage detection of the AC system 4 is rotated and biaxially converted, the fundamental component is a direct current component, and the harmonic component is a harmonic of each order ± 1 (for example, the fourth and sixth orders if the fifth order harmonic). It is separated into wave components and remains as a harmonic component in the signal after biaxial conversion.
Both the
実施の形態5.
先の各実施の形態では、補正信号判定器806は、電圧検出器7からの電圧検出値の電圧瞬時値が所定の範囲内にあるか否かでその判定動作を行っているが、同電圧検出値の電圧歪みに基づき判定動作を行うようにしても同様の効果を得ることができる。
電圧変動を起こした電圧は、多くの周波数成分を含むため、電圧歪みの増加として扱うことが可能であり、補正信号の判定に使うことができる。
In each of the previous embodiments, the correction
Since the voltage causing the voltage variation includes many frequency components, it can be treated as an increase in voltage distortion and can be used for determination of the correction signal.
電圧歪みを検出する方法としては、例えば、電圧検出値の高調波成分をフィルタで除去して基本波成分を求め、電圧検出値からその基本波成分を減算した成分の実効値を電圧歪みとして求める方法がある。この方法では、実効値の演算に時間遅れが発生し、切り替えタイミングが、電圧瞬時値で判定する場合に比較して動作が遅れるという短所がある。一方、比較的低次の高調波や計測ノイズなどの影響を受けにくくなり、電圧瞬時値で判定する場合に比較して不要な動作を回避することができるという長所が得られる。 As a method for detecting voltage distortion, for example, a fundamental wave component is obtained by removing a harmonic component of a voltage detection value with a filter, and an effective value of a component obtained by subtracting the fundamental wave component from the voltage detection value is obtained as voltage distortion. There is a way. This method has a disadvantage that a time delay occurs in the calculation of the effective value, and the operation is delayed as compared with the case where the switching timing is determined by the instantaneous voltage value. On the other hand, it is less susceptible to relatively low-order harmonics and measurement noise, and an advantage is obtained that unnecessary operations can be avoided as compared with the case where determination is made based on instantaneous voltage values.
1 電力変換器、2 インピーダンス要素、3 コンデンサ、4 交流系統、
5 直流系統、6 電流検出器、7 電圧検出器、8 制御装置、801 減算器、
802 電流制御器、803 加算器、804 パルス幅制御器、
805a 第1の電圧補正器、805b 第2の電圧補正器、806 補正信号判定器、807 補正信号切り替え器、808 信号保持器。
1 power converter, 2 impedance element, 3 capacitor, 4 AC system,
5 DC system, 6 Current detector, 7 Voltage detector, 8 Control device, 801 Subtractor,
802 current controller, 803 adder, 804 pulse width controller,
805a First voltage corrector, 805b Second voltage corrector, 806 correction signal determiner, 807 correction signal switch, 808 signal holder.
Claims (5)
前記インピーダンス要素に流れる電流を検出する電流検出器、前記交流系統の電圧を検出する電圧検出器、前記電流検出器からの電流検出値が電流指令値に追従するよう電圧指令信号を生成する電流制御手段、前記電圧検出器からの電圧検出値に基づき前記交流系統の電圧変動に伴う電流変動を補償するための電圧補正信号を生成する電圧補正手段、および前記電圧指令信号と前記電圧補正信号とを加算した信号に基づき前記電力変換器を制御する変換器制御手段を備えた電力変換器の制御装置において、
前記電圧補正手段は、前記電圧検出器の出力から周波数が前記交流系統の基本波成分より高い高調波成分を除去する第1のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき第1の補正信号を生成する第1の電圧補正器、前記電圧検出器の出力から遮断周波数が前記第1のフィルタの遮断周波数より高い第2のフィルタを介して取り出した電圧検出信号に基づき第2の補正信号を生成する第2の電圧補正器、および前記電圧検出器からの電圧検出値が、所定の設定範囲以内のときは前記第1の補正信号を前記電圧補正信号として出力し、前記所定の設定範囲を越えたときは前記第2の補正信号を前記電圧補正信号として出力するよう補正信号を切り替える電圧補正信号切り替え手段を備え、
前記電圧補正信号切り替え手段は、前記第1の補正信号から前記第2の補正信号に切り替えた後、前記電圧検出器からの電圧検出値が、前記所定の設定範囲以内となり、かつ、前記第1の補正信号が所定の範囲以内となったとき前記第2の補正信号から前記第1の補正信号に復帰させるようにしたことを特徴とする電力変換器の制御装置。 A control device for a power converter that converts a DC voltage into an AC voltage and outputs it to an AC system via an impedance element,
A current detector for detecting a current flowing through the impedance element, a voltage detector for detecting a voltage of the AC system, and a current control for generating a voltage command signal so that a current detection value from the current detector follows a current command value Means, a voltage correction means for generating a voltage correction signal for compensating for a current fluctuation accompanying a voltage fluctuation of the AC system based on the voltage detection value from the voltage detector, and the voltage command signal and the voltage correction signal. In a power converter control device comprising converter control means for controlling the power converter based on the added signal,
The voltage correction means outputs a first correction signal based on a voltage detection signal extracted through a first filter that removes a higher harmonic component having a frequency higher than the fundamental wave component of the AC system from the output of the voltage detector. A first voltage corrector to be generated, and a second correction signal is generated based on a voltage detection signal extracted from the output of the voltage detector through a second filter having a cutoff frequency higher than the cutoff frequency of the first filter When the voltage detection value from the second voltage corrector and the voltage detector is within a predetermined setting range, the first correction signal is output as the voltage correction signal, and exceeds the predetermined setting range. Voltage correction signal switching means for switching the correction signal to output the second correction signal as the voltage correction signal when
After the voltage correction signal switching means switches from the first correction signal to the second correction signal, the voltage detection value from the voltage detector is within the predetermined set range, and the first correction signal is switched to the first correction signal. A control device for a power converter, wherein the second correction signal is returned to the first correction signal when the correction signal is within a predetermined range .
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