JP2004120820A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004120820A
JP2004120820A JP2002276960A JP2002276960A JP2004120820A JP 2004120820 A JP2004120820 A JP 2004120820A JP 2002276960 A JP2002276960 A JP 2002276960A JP 2002276960 A JP2002276960 A JP 2002276960A JP 2004120820 A JP2004120820 A JP 2004120820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
power supply
filter
inverter
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002276960A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nakagawa
中川 剛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2002276960A priority Critical patent/JP2004120820A/ja
Publication of JP2004120820A publication Critical patent/JP2004120820A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

【課題】LCLフィルタを介して交流電源と接続され、交流電源と連系または交流電源を電源として運転する電力変換装置において、LCLフィルタのリアクトルXのインダクタンスを小さくして、交流電源側からフィルタコンデンサCに流入する高調波電流を抑制する。
【解決手段】LCLフィルタ3に対する系統側検出電流から高調波電流を分離するハイパスフィルタ6と、このハイパスフィルタからの高調波電流を増幅して電力変換器2の出力電流指令の比較部に加算補正する増幅器7とを備え、系統側からフィルタへの高調波流入電流を制御回路で抑制する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用系統などの交流電源と連系または電源とする電力変換器をPWM制御する電力変換装置に係り、特に交流電源との間で発生する高調波電流を抑制するための制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、商用系統と連系するインバータの例を示す。商用系統1とインバータ2との間はLCLフィルタ3で接続し、インバータ2はPWM制御され、高調波が重畳した電圧出力を得る。インバータ制御回路は、出力電流が所望の指令値に追従するよう制御するため、出力電流指令値I*と出力電流検出値Idetとの偏差をPI制御部4で比例積分演算して電圧指令値を求め、この電圧指令値を基にPWM変調部5で周波数が商用系統に一致したPWM波形のゲート制御信号(インバータ駆動信号)を得てインバータ2の各スイッチング素子を駆動する。
【0003】
LCLフィルタ3には商用系統の電圧とインバータ2の出力電圧の差が印加され、商用系統電圧をV、インバータ出力電圧をV、フィルタ3のインダクタンスLとすると、インバータ出力電流Iは、
【0004】
【数1】
L(dI/dt)=V−V
となり、インバータ制御回路ではインバータ出力電流Iが指令値I*に一致するよう出力電圧Vを制御する。
【0005】
ここで、インバータ出力電流Iには、インバータのスイッチングに起因するリップル電流が重畳しているため、フィルタ3ではリアクトルXとコンデンサCでリップル成分を除去する。また、コンデンサCは、系統電圧歪みが大きい場合には系統側から逆に高調波電流が流入してくるため、これをリアクトルXで抑制する。したがって、リアクトルXとコンデンサCによりリップル成分を抑制し、リアクトルXで高調波成分を抑制する。
【0006】
このように、商用系統とインバータとの接続には、LCLフィルタを設けてリップルと高調波歪みを抑制するため、インバータ出力電流で直接にフィードバック制御している(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
なお、インバータの利用形態としては、商用系統との連系の他に、電流指令値I*の位相を系統電圧に合わせた位相調整することで無効電力調整装置もしくはアクティブフィルタとして利用される。また、電力変換装置としてのインバータまたは順変換器は、商用系統などを交流電源として交流負荷や直流負荷に電力供給するための装置として利用される。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−16867
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、商用系統からは系統電圧歪みによってフィルタコンデンサCに流入する高調波成分をリアクトルXのみで抑制している。一方、インバータ制御回路は、インバータ出力電流Iのみで出力電圧制御をしている。
【0010】
このため、系統側電流Iの系統電圧歪みによる高調波は、インバータでは抑制できず、リアクトルXのみで抑制することになり、広範囲の高調波歪みを抑制するためには、リアクトルXのインダクタンスを大きくする必要がある。この場合、リアクトルXの大型化やコストアップといった問題があった。また、高調波歪みの正確な抑制にはリアクトルXにはそのインダクタンス調整手段を必要とする場合があり、この場合にはより大掛かりなLCLフィルタになる。
【0011】
本発明の目的は、上記の課題を解決した電力変換装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、図1に基本構成を示すように、電力変換装置の制御回路ではLCLフィルタに対する電力変換器側の入出力電流Iに加えて、商用系統などの交流電源側入出力電流Iも検出し、交流電源側検出電流Idet2からハイパスフィルタ6により高調波電流を分離し、この高調波電流を増幅器7で増幅(ゲインK)して電力変換器の入出力電流指令または入出力電力指令の比較部で加算補正するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【0013】
(1)LCLフィルタを介して電力変換器と交流電源とが接続され、電力変換器は交流電源と連系または交流電源を電源としてPWM制御する電力変換装置において、
前記LCLフィルタに対する交流電源側検出電流から高調波電流を分離するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタからの高調波電流を増幅して電力変換器の入出力電流指令または入出力電力指令の比較部に加算補正する増幅器とを備えたことを特徴とする。
【0014】
(2)前記電力変換器は、交流電源を電源として直流負荷に電力供給するPWM順変換器、交流電源の無効電力を調整する無効電力調整装置、または自家発電機と連系して交流負荷に電力供給する自家発電用インバータとしたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明の実施形態1を示す制御ブロック図である。同図は、電力変換装置として、PWM制御による順変換器に適用した場合であり、図1と同等の部分は同一符号で示す。
【0016】
PWM順変換器8の制御回路は、その直流出力電圧指令と直流電圧検出信号との偏差をPI制御部9で比例積分演算し、これを乗算器10の乗数とし、系統電圧に同期した正弦波を得る同期回路11の出力正弦波を乗算器10の被乗数とすることで、乗算器10の出力には正弦波の振幅が調整されたPWM順変換器8の入力電流指令を得る。
【0017】
この入力電流指令は、PWM順変換器8の入力電流検出信号との偏差に、増幅器7から得る系統側高調波電流検出信号を加算補正する。
【0018】
本実施形態によれば、PWM順変換器8の入力電流制御において、系統側からLCLフィルタ3に高調波電流が流入しようとすると、その高調波電流成分を抽出して順変換器8からの入力電流で補償することができ、LCLフィルタ3のリアクトルXのインダクタンスを小さくして、系統側からコンデンサCに流入する高調波電流を抑制できる。
【0019】
しかも、系統側電流検出にはハイパスフィルタ6で高調波成分のみを検出するため、直流成分を検出する必要がなく、安価な交流変流器で済む。また、系統側に電圧歪みが無い場合には、入力電流指令には何ら影響を及ぼさないため、既存の装置にそのまま適用できる。また、系統電圧歪みの抑制量の調整には、増幅器7のゲイン調整のみで済み、LCLフィルタによるリアクトルXのインダクタンス調整等の大掛かりな調整手段を不要にする。
【0020】
図3は、本発明の実施形態2を示す制御ブロック図である。同図は電力変換装置としてPWM制御による無効電力調整装置に適用した場合であり、図1または図2と同等の部分は同一符号で示す。
【0021】
無効電力調整装置12の制御回路は、負荷電流検出信号と同期回路11からの同期正弦波信号との位相比較により無効電力検出部13に無効電力を検出し、これを無効電力調整装置12の出力電流指令としてその出力電流検出信号と比較することで無効電力を零に調整する。
【0022】
この構成において、無効電力偏差信号に、系統側高調波電流検出信号を加算補正することで、LCLフィルタ3のリアクトルXを不要またはそのインダクタンスを小さくして、系統側からコンデンサCに流入する高調波電流を抑制して負荷14に高調波歪み電圧が発生するのを抑制することができる。
【0023】
図4は、本発明の実施形態3を示す制御ブロック図である。同図は電力変換装置として自家発電機と連系するPWM制御自家発電用インバータに適用した場合であり、図1〜図3と同等の部分は同一符号で示す。
【0024】
自家発電用インバータ15は、太陽光発電装置16等の直流電源から交流電力を得、自家発電機17と連系して負荷18に電力供給する。
【0025】
自家発電用インバータ15の制御回路は、自家発電機17の出力電圧に同期した正弦波を得る同期回路11の出力を乗算器10出力電力指令に乗じることでインバータの出力電流指令を得、これとインバータ電流検出信号との比較により、インバータ15からの出力電力を制御する。
【0026】
この構成において、電力偏差信号に、系統側高調波電流検出信号を加算補正することで、LCLフィルタ3のリアクトルXを不要またはそのインダクタンスを小さくして、自家発電機側からコンデンサCに流入する高調波電流を抑制して負荷18に高調波歪み電圧が発生するのを抑制することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、LCLフィルタに対する交流電源側検出電流から高調波電流を分離し、この高調波電流を増幅して電力変換器の入出力電流指令または入出力電力指令の比較部に加算補正するようにしたため、LCLフィルタのリアクトルXのインダクタンスを小さくして、交流電源側からフィルタコンデンサCに流入する高調波電流を抑制することができる。また、LCLフィルタのリアクトルのインダクタンスを調整する手段を不要にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す制御ブロック図。
【図2】本発明の実施形態1を示すPWM順変換器の制御ブロック図。
【図3】本発明の実施形態2を示す無効電力調整装置の制御ブロック図。
【図4】本発明の実施形態3を示す自家発電用インバータの制御ブロック図。
【図5】従来のインバータの制御ブロック図。
【符号の説明】
1…商用系統
2…インバータ
3…LCLフィルタ
4、9…PI制御部
5…PWM変調部
6…ハイパスフィルタ
7…増幅器
8…PWM順変換器
10…乗算器
11…同期回路
12…無効電力調整装置
13…無効電力検出部
14、18…負荷
15…自家発電用インバータ
16…太陽光発電装置
17…自家発電機

Claims (2)

  1. LCLフィルタを介して電力変換器と交流電源とが接続され、電力変換器は交流電源と連系または交流電源を電源としてPWM制御する電力変換装置において、
    前記LCLフィルタに対する交流電源側検出電流から高調波電流を分離するハイパスフィルタと、
    前記ハイパスフィルタからの高調波電流を増幅して電力変換器の入出力電流指令または入出力電力指令の比較部に加算補正する増幅器とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記電力変換器は、交流電源を電源として直流負荷に電力供給するPWM順変換器、交流電源の無効電力を調整する無効電力調整装置、または自家発電機と連系して交流負荷に電力供給する自家発電用インバータとしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
JP2002276960A 2002-09-24 2002-09-24 電力変換装置 Pending JP2004120820A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002276960A JP2004120820A (ja) 2002-09-24 2002-09-24 電力変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002276960A JP2004120820A (ja) 2002-09-24 2002-09-24 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004120820A true JP2004120820A (ja) 2004-04-15

Family

ID=32272687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002276960A Pending JP2004120820A (ja) 2002-09-24 2002-09-24 電力変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004120820A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006340549A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Origin Electric Co Ltd 単相電力変換装置及び三相電力変換装置
JP2008154408A (ja) * 2006-11-21 2008-07-03 Meidensha Corp Pwmインバータの出力電圧制御装置
JP2011078186A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 風力発電システムおよび制御法
CN102522879A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 东南大学 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路
JP2013225988A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Yaskawa Electric Corp 電源回生コンバータおよび電力変換装置
CN103746587A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 开封光利高科实业有限责任公司 应用于llcl单相并网逆变器谐振抑制的控制阻尼法
CN105955033A (zh) * 2016-07-01 2016-09-21 天津科技大学 一种光伏lcl型并网逆变器的控制方法
KR101914444B1 (ko) 2017-04-04 2018-11-02 서울과학기술대학교 산학협력단 Lcl 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006340549A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Origin Electric Co Ltd 単相電力変換装置及び三相電力変換装置
JP2008154408A (ja) * 2006-11-21 2008-07-03 Meidensha Corp Pwmインバータの出力電圧制御装置
JP2011078186A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 風力発電システムおよび制御法
CN102035452A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 株式会社日立制作所 风力发电系统
CN102035452B (zh) * 2009-09-30 2013-04-10 株式会社日立制作所 风力发电系统
US8502404B2 (en) 2009-09-30 2013-08-06 Hitachi, Ltd. Wind power generating system and control method for the same
CN102522879A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 东南大学 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路
CN102522879B (zh) * 2011-11-18 2014-01-08 东南大学 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路
JP2013225988A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Yaskawa Electric Corp 電源回生コンバータおよび電力変換装置
CN103746587A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 开封光利高科实业有限责任公司 应用于llcl单相并网逆变器谐振抑制的控制阻尼法
CN105955033A (zh) * 2016-07-01 2016-09-21 天津科技大学 一种光伏lcl型并网逆变器的控制方法
KR101914444B1 (ko) 2017-04-04 2018-11-02 서울과학기술대학교 산학협력단 Lcl 필터 적용 계통연계 인버터의 제어 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7660135B2 (en) Universal AC high power inveter with galvanic isolation for linear and non-linear loads
US8824174B2 (en) Control system and method for a universal power conditioning system
JP5788017B2 (ja) 電力変換装置
JP5184153B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置及び単相電圧型交直変換回路の制御方法
CA2848107A1 (en) Power decoupling controller and method for power conversion system
JP6237852B1 (ja) アクティブフィルタの制御装置
US11159102B2 (en) Active voltage bus system and method
JP2006223023A (ja) 電力用アクティブフィルタ
KR101562848B1 (ko) 능동댐핑기반 반복제어기법을 이용한 무정전전원장치 제어 방법
JP2004120820A (ja) 電力変換装置
JP2008005611A (ja) インバータ装置
WO2013123433A2 (en) Negative sequence current compensation controller and method for power conversion system
Mirzahosseini et al. A lifetime improved single phase grid connected photovoltaic inverter
Farooq et al. Output voltage control via dynamic cancellation of a gan-based high-power-density single-phase transformer-less online ups
JP2009100618A (ja) 無停電電源装置
JP2005039931A (ja) 系統連系インバータ装置
JP2004282872A (ja) 分散型電源の出力安定化装置とその制御方法。
JP5768957B2 (ja) 3相v結線式インバータの制御装置
JP2002315350A (ja) 並列接続電力変換器の制御装置
JP2010004623A (ja) 系統連系インバータ装置
JP2006060961A (ja) 電力変換装置
JP3827286B2 (ja) 電力変換装置
JP5616412B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置
JP6110093B2 (ja) インバータ装置、および制御方法
JP2003032897A (ja) 太陽光発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070522

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070529

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070814

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080108