JP2003189628A - 並列接続電力変換器の制御方法および装置 - Google Patents

並列接続電力変換器の制御方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電力変換器を並列運転する場合に、電
力変換器置間を流れる横流を簡単，かつ安価に抑制可能
とする。 【解決手段】 多相交流では、相数よりも一つ少ない数
の電流制御をすれば、残る１つの相も結果的に電流制御
されることに鑑み、図の上側の電力変換器１には電流検
出器６をＲ相とＴ相に、下側の電力変換器１には電流検
出器６をＲ相とＳ相に、と言うように、どの相にも最低
でも１つの電流検出器６が必ず存在するように配置し
て、電流のフィードバック制御を制御装置５にて行なう
ことにより、電力変換器置間を流れる横流を簡単，かつ
安価に抑制できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータなど
の電力変換器を並列接続した並列接続電力変換器の制御
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に示すように、相数と線数の等しい
多相交流、例えば３相３線式の出力を持つ１台の電力変
換器１では、Ｒ相とＴ相のように２つの相に電流調節器
を設置して電流制御を行なうのが普通である。これは、
３相３線式の場合、Ｒ相電流とＴ相電流のように２つの
相の電流が決まれば、残る１つのＳ相電流はキルヒホッ
フの法則により確定され、Ｒ相電流とＴ相電流を電流調
節器で制御すれば、Ｓ相電流も同時に制御されることに
なるためである。
【０００３】なお、図７で用いる電力変換器としては、
例えば図８に示すようなスイッチング素子２とリアクト
ル３およびコンデンサ４からなるフィルタ回路とを備え
たインバータがある。また、図７，図８のような電力変
換器を複数台並列に接続する場合は、例えば図９に示す
ように、１台の場合と同様にＲ相，Ｔ相の２相を制御す
る制御装置５を用いて並列的に制御するようにしてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電力変換器の交流側の
電圧降下が大きいと装置が非効率になるため、変換器の
交流側の連系インピーダンスは交流側の定格から定まる
インピーダンスに比較して小さく設計されるのが通常で
あり、その結果として並列接続された電力変換器間のイ
ンピーダンスは小さくなっている。そのため、２相電流
制御の変換器を図９のように従来方式のまま並列接続す
るものでは、２台の電力変換器間に微小な差異が生じて
もインピーダンスが小さいため大きな誤差電流、すなわ
ち横流が流れることになってしまう。つまり、図９のよ
うに従来方式のまま並列接続する回路で、変換器の直流
側を共通にすると、調節器または電流検出器の設置され
ていない相を経由するルートができるため、横流が流れ
たとしてもこの横流を検出することも、制御することも
できないと言う問題が生じる。
【０００５】このような横流の流れる径路を、Ｒ相とＴ
相に電流検出器を設置した場合で図示すると図１０のよ
うになり、調節器または電流検出器のないＳ相を経由す
る閉路ＣＳに横流が流れてもこれを検出することができ
ず、したがってこの横流は制御不能となる。このような
横流は変換器間を循環するのみであり、変換器を並設し
て容量を増大させると言う並列接続本来の目的を阻害す
るもので、抑制されるべきものである。したがって、こ
の発明の課題は、並列接続される変換器間に横流が流れ
ないよう抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、線数と相数の等しい多相
交流に接続される複数の電力変換器の直流側，交流側を
並列に接続し、相数よりも１つ少ない数の電流調節器を
用いて交流側の電流を制御するに当たり、電流制御する
相が各電力変換器間で互いに異なるように、電流制御を
行なうことを特徴とする。
【０００７】この請求項２の発明では、線数と相数の等
しい多相交流に接続される複数の電力変換器の直流側，
交流側を並列に接続し、相数よりも１つ少ない数の電流
調節器を用いて交流側の電流を制御する並列接続電力変
換器の制御装置であって、電流制御する相が各電力変換
器間で互いに異なるよう電流調節器を配置して、電流制
御を行なうことを特徴とする。
【０００８】すなわち、この発明による方法または装置
を実施することにより、電力変換器交流側の調節器のな
い相のみを経由して直流側を経由する閉ループ回路をな
くすことができる。したがって、変換器制御装置の電流
指令に横流成分が含まれないようにすれば、変換器間に
横流が流れたときは必ずどれかの電流検出器に、電流指
令とのずれとしての誤差電流として検出されることにな
るので、このような誤差電流が流れないように制御する
ことにより、結果として横流を抑制することが可能とな
る。なお、上記のようにした場合、図６に示すように負
荷を経由する調節器のない閉回路ＣＳが存在するが、こ
の回路には上述の変換器間インピーダンスよりも大きな
負荷インピーダンスが介在しているため、変換器の微小
な出力誤差程度では大きな誤差電流を生じないので、こ
のような回路を流れる横流は実用上無視することができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す図である。これは３相３線式で、図示のように
電力変換器１が２台の例である。上側の変換器１はＲ相
とＴ相に電流検出器６を設置して電流調節制御（単に電
流制御とも言う）を行ない、下側の変換器１はＲ相とＳ
相に電流検出器６を設置して電流制御を行なう。各変換
器１は自変換器の電流検出結果をもとにそれぞれ電流制
御を行なうが、各２つずつの電流検出器６の設置点を合
わせると、どの相にも最低で一つの電流検出器６が存在
するため、電流指令に横流成分が含まれないようにして
おけば、仮に横流が出力されようとしても、その横流は
電流検出器６で誤差電流として検出できるので、フィー
ドバック制御のような制御方式を用いて出力電流を電流
指令に一致させるように制御することで、結果として横
流を抑制することができる。
【００１０】横流成分が含まれないようにする電流成分
の例としては、逆相も零相も含まれない正相のみの電流
指令があげられる。また、逆相を含む場合でも各電力変
換器の電流指令の不平衡率（正相電流成分と逆相電流成
分の比率）が同じであれば、横流の含まれない指令とな
る。これに対し、各電力変換器の電流指令の不平衡率が
異なる場合や、電流指令に零相を含む場合は電流指令に
横流が含まれることになるので、横流を含まない出力を
させるための電流指令としては不適当と言うことにな
る。フィードバック制御としては、例えば図３のように
構成することができる。同図の符号７は加算器、８はＰ
Ｉ調節器に代表されるような調節器である。すなわち、
指令Ｉ*は制御装置で生成され、電流Ｉは電流検出器で
検出され、指令Ｉ*と電流Ｉとの差が加算器７で演算さ
れ、その結果が偏差として調節器８に入力される。電流
検出方法としては、図５（ａ）のようにフィルタ回路の
後段から取る方法に加え、同（ｂ）のようにフィルタ回
路の前段から取る方法や、同（ｃ）のように２箇所から
取ってフィードバック回路を二重化する方法を採用する
場合がある。
【００１１】図２は３相３線式で、図示のように電力変
換器が３台の例である。上段の変換器１はＲ相とＴ相に
電流検出器６を設置して電流制御を行ない、中段の変換
器１はＲ相とＳ相に電流検出器６を設置して電流制御を
行ない、下段の変換器１はＳ相とＴ相に電流検出器６を
設置して電流制御を行なう。各変換器１は自変換器の電
流検出結果をもとにそれぞれ電流制御を行なうが、各２
つずつの電流検出器６の設置点を合わせると、どの相に
も最低で一つの電流検出器６が存在するため、電流指令
に横流成分が含まれないようにしておけば、仮に横流が
出力されようとしても、その横流は電流検出器６で誤差
電流として検出できるので、フィードバック制御のよう
な制御方式を用いて出力電流を電流指令に一致させるよ
うに制御することで、結果として横流を抑制することが
できるのは、図１の場合と全く同様である。
【００１２】図４に図１の変形例を示す。図１に示すも
のでは、変換器対応に制御装置を設けて電流制御を行な
っているのに対し、ここでは制御装置５を２台の変換器
１に共通に１つ設け、この１つの制御装置５で各変換器
１を制御するようにしたもので、それ以外は図１の場合
と同様なので、詳細は省略する。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、電流調節制御を行な
う相を電力変換器間で互いに異なるようにするだけで、
簡単かつ安価に電力変換器間に流れる横流を抑制するこ
とが可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の拡張例を示す構成図である。
【図３】フィードバック制御方式の一例を示すブロック
図である。
【図４】図１の変形例を示す構成図である。
【図５】電流検出器の設置例を示す説明図である。
【図６】負荷インピーダンスを含む閉回路の説明図であ
る。
【図７】電力変換器の電流制御方式の従来例を示す構成
図である。
【図８】電力変換器の一般的な例を示す構成図である。
【図９】二重化された変換器制御装置の一般的な例を示
す構成図である。
【図１０】横流の制御が不可能な閉回路例を示す回路図
である。
【符号の説明】
１…電力変換器、２…スイッチング素子、３…リアクト
ル、４…コンデンサ、５…制御装置、６…電流検出器、
７…加算器、８…調節器（ＰＩ調節器）、ＣＳ…閉回
路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 線数と相数の等しい多相交流に接続され
    る複数の電力変換器の直流側，交流側を並列に接続し、
    相数よりも１つ少ない数の電流調節器を用いて交流側の
    電流を制御するに当たり、 電流制御する相が各電力変換器間で互いに異なるよう
    に、電流制御を行なうことを特徴とする並列接続電力変
    換器の制御方法。
  2. 【請求項２】 線数と相数の等しい多相交流に接続され
    る複数の電力変換器の直流側，交流側を並列に接続し、
    相数よりも１つ少ない数の電流調節器を用いて交流側の
    電流を制御する並列接続電力変換器の制御装置であっ
    て、 電流制御する相が各電力変換器間で互いに異なるよう電
    流調節器を配置して、電流制御を行なうことを特徴とす
    る並列接続電力変換器の制御装置。
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