JP2006166499A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
新幹線など交流電車システムでは、架線の単相交流から、トランス、コンバータとインバータを介してモータに電力を供給する。トランスにより、架線の高圧を低圧化し、更には絶縁を取ることで、各電気機器の絶縁を容易にしている。しかしながら、トランスの搭載は装置の重量的な見地から、またトランス自身の動作時に発生する騒音の見地から必ずしも好ましくなく、トランスを用いないトランスレス方式のシステムでの実現が期待されている。 In AC train systems such as the Shinkansen, electric power is supplied from a single-phase AC line to the motor via a transformer, converter and inverter. By using a transformer, the high voltage of the overhead wire is reduced and further insulated, thereby facilitating the insulation of each electrical device. However, the installation of a transformer is not always preferable from the viewpoint of the weight of the apparatus and the viewpoint of noise generated during operation of the transformer itself, and is expected to be realized in a transformerless system that does not use a transformer.
トランスレス方式のシステムでは、コンバータを直接に高圧の架線と接続するため、複コンバータを架線の定格電圧に合わせて必要な数だけを直列に接続することが必要である。しかし、このような複数台のコンバータの交流側を互いに直列接続すると、インバータの負荷である電動機の出力にアンバランスが発生した場合、インバータの入力直流電圧が上昇することによって、過電圧検知が動作するなど制御不能になる可能性がある。 In the transformerless system, the converter is directly connected to the high-voltage overhead line, so that it is necessary to connect only the required number of the multiple converters in series according to the rated voltage of the overhead line. However, when the AC sides of such a plurality of converters are connected in series with each other, if an imbalance occurs in the output of the electric motor that is the load of the inverter, the input DC voltage of the inverter rises, and the overvoltage detection operates. It may become out of control.
直列接続したコンバータが直接に架線と接続されているトランスレス方式として、「Leon M. Tolbert, Frang Zheng Peng, Tim Cunnyngham, and John N. Chiasson, "Charge Balance Control Schemes for Cascade Multilevel Converter in Hybrid Electric Vehicles", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 49, No.5, 2002年10月」(非特許文献1)、「Sibylle Diekerhoff, Uwe Schaefer, "Transformerless Drive System for Main Line Rail Vehicle Propulsion", EPE 2001-Graz, 2001年8月27−29日」(非特許文献2)、「M. Steiner, R. Deplazes, H. Stemmler, "A New Transformerless Topology for AC-Fed Traction Vehicles using Multi-Star Induction Motors", EPE'99-Lausanne, 1999年9月7−9日」(非特許文献3)がある。しかし、非特許文献1では、直流リンク電圧が固定値と仮定しており、また、非特許文献2、3はインバータの負荷出力にアンバランスが発生した場合の制御方法について論じていない。
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のコンバータを直列に接続したトランスレス方式でコンバータの負荷、すなわち、インバータの負荷である電動機出力にアンバランスが発生した状況でも、インバータの入力直流電圧を目標値以内に制御しながら運転を継続させるようにする電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is unbalanced in the converter load, that is, the motor output that is the load of the inverter, in a transformerless system in which a plurality of converters are connected in series. An object of the present invention is to provide a power conversion device that allows operation to be continued while controlling an input DC voltage of an inverter within a target value even in a situation where the occurrence of the inverter occurs.
本発明は、複数n台のコンバータの交流入力側を互いに直列接続し、その両端を交流電源に接続し、前記コンバータ各々の直流側にそれぞれの負荷を接続する電力変換装置において、各々のコンバータの直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、全コンバータの検出された直流電圧に基づいて、コンバータの共通出力電圧指令となる第1出力電圧指令を算出する第1出力電圧指令演算手段と、各々のコンバータの検出された直流電圧に基づいて、当該各々のコンバータの直流電圧が各々の所定値と一致するようになる第2出力電圧指令を演算する第2出力電圧指令演算手段と、前記第1出力電圧指令演算手段の出力と第2出力電圧指令演算手段の出力に応じて各々のコンバータのゲートをPWM制御するPWM制御手段とを備えたものである。 The present invention provides a power conversion device in which AC input sides of a plurality of n converters are connected in series with each other, both ends thereof are connected to an AC power source, and each load is connected to the DC side of each of the converters. DC voltage detection means for detecting a DC voltage, first output voltage command calculation means for calculating a first output voltage command serving as a common output voltage command for the converter based on the detected DC voltage of all converters, Second output voltage command calculation means for calculating a second output voltage command based on the detected DC voltage of the converter so that the DC voltage of each of the converters matches a predetermined value; and the first output PWM control means for PWM-controlling the gate of each converter according to the output of the voltage command calculation means and the output of the second output voltage command calculation means.
本発明では、前記第1出力電圧指令演算手段が、n台のコンバータの検出された直流電圧に基づき所定の関係によって共通直流電圧を算出する共通直流電圧演算手段と、当該共通直流電圧と所定の直流電圧指令との偏差が零になるような出力電流指令を演算する出力電流指令演算手段と、前記n台のコンバータの交流側に流れる交流電流を検出する交流電流検出手段と、当該出力電流指令と検出された交流電流とが一致するように前記第1出力電圧指令を演算する電流制御手段とを有し、前記第2出力電圧指令演算手段は、前記各々のコンバータの検出された直流電圧と共通直流電圧との差電圧を演算する直流差電圧演算手段と、前記各々のコンバータの直流差電圧が零になるように各々のコンバータヘの第2出力電圧指令を生成する直流電圧個別制御手段とを有するものとすることができる。 In the present invention, the first output voltage command calculation means includes a common DC voltage calculation means for calculating a common DC voltage according to a predetermined relationship based on the DC voltages detected by the n converters, and the common DC voltage and the predetermined voltage. An output current command calculating means for calculating an output current command such that a deviation from the DC voltage command is zero, an AC current detecting means for detecting an AC current flowing on the AC side of the n converters, and the output current command Current control means for calculating the first output voltage command so that the detected AC current matches the detected AC current, and the second output voltage command calculation means includes the detected DC voltage of each converter DC difference voltage calculating means for calculating a difference voltage from the common DC voltage, and a DC voltage for generating a second output voltage command to each converter so that the DC difference voltage of each converter becomes zero. It can be assumed to have a separate control unit.
本発明の電力変換装置では、さらに、前記各々のコンバータの検出された直流電圧と出力電流指令に基づき、コンバータ出力電圧のフィードフォワード値を計算する電圧フィードフォワード演算手段と、前記第1出力電圧指令演算手段の出力と第2出力電圧指令演算手段の出力に応じて各々のコンバータの第3出力電圧指令を演算して前記PWM制御手段に与える第3出力電圧指令演算手段と、前記電圧フィードフォワード演算手段の出力を前記第3出力電圧指令演算手段の出力に加算することで前記第3出力電圧指令を補正するコンバータ交流側出力電圧指令手段とを備えたものとすることができる。 In the power conversion device of the present invention, voltage feedforward calculation means for calculating a feedforward value of the converter output voltage based on the detected DC voltage and output current command of each converter, and the first output voltage command A third output voltage command calculating means for calculating a third output voltage command of each converter in accordance with an output of the calculating means and an output of the second output voltage command calculating means and supplying the third output voltage command to the PWM control means; and the voltage feedforward calculation. Converter output side voltage command means for correcting the third output voltage command by adding the output of the means to the output of the third output voltage command calculation means.
本発明の電力変換装置では、さらに、全コンバータの検出された直流電圧に基づき、その平均値を算出する直流電圧平均値演算手段と、当該直流電圧平均値と直流電圧指令に基づき、コンバータ出力電流のフィードフォワード値を計算する電流フィードフォワード演算手段と、前記電流フィードフォワード演算手段の出力と前記第1出力電流指令演算手段の出力とを加算することで前記第1出力電圧指令を補正するn台共通のコンバータ出力電流指令手段とを備えたものとすることができる。 In the power converter of the present invention, the DC voltage average value calculating means for calculating the average value based on the DC voltages detected by all the converters, and the converter output current based on the DC voltage average value and the DC voltage command. Current feedforward calculation means for calculating the feedforward value of the output, and n outputs for correcting the first output voltage command by adding the output of the current feedforward calculation means and the output of the first output current command calculation means Common converter output current command means may be provided.
本発明により、複数のコンバータを直列に接続したトランスレス方式でコンバータの負荷、すなわち、インバータの負荷である電動機出力にアンバランスが発生した状況でも、インバータの入力直流電圧を目標値以内に制御しながら運転を継続させる電力変換装置を提供することができる。 According to the present invention, the inverter DC voltage is controlled within the target value even in a situation where an unbalance occurs in the converter load, that is, the motor output that is the load of the inverter, in a transformerless system in which a plurality of converters are connected in series. Thus, it is possible to provide a power conversion device that continues the operation.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。図1、図2は、本発明の一実施の形態の電力変換装置の構成を示すブロック図である。変電所より給電される単相交流を、パンタグラフ1と車輪2とで集電する。複数n個のコンバータ5の交流入力側を直列に接続し、その両端をそれぞれパンタグラフ1と車輪2に接続する。それぞれのコンバータ5の直流側には、平滑のためのフィルタコンデンサ7とコンバータ負荷が接続されている。コンバータ負荷とは主電動機(M)9と、主電動機9を駆動するVVVFインバータ8のことである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are block diagrams showing the configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. Single-phase alternating current fed from the substation is collected by the pantograph 1 and the
コンバータ5のコンバータ制御部10は、電圧検出器6によって検出された各フィルタコンデンサ電圧Vdc1,…,Vdcnが所定値となるように、電流検出器4によって検出された交流側の電流に基づき、交流出力電圧指令Vc*を制御するものである。コンバータ制御部10への入力は、コンバータ5の交流側の電流である出力電流Icと、フィルタコンデンサ7の電圧Vdc1,…,Vdcnである。
Based on the AC-side current detected by the current detector 4, the
フィルタコンデンサ電圧平均値演算部11には、各コンバータ5のフィルタコンデンサ電圧Vdc1,…,Vdcnが入力され、平均値を数1式のように演算する。
本実施の形態において、共通直流電圧Vdccomは、フィルタコンデンサ電圧の平均値VdcAVEのことを指す。なお、共通直流電圧Vdccomの計算式は次のように、各フィルタコンデンサ電圧を状況に応じた重み係数で重み付けしたものであってもかまわない。
電圧制御部13には、減算器12の出力であるフィルタコンデンサ電圧平均値VdcAVEとその目標値である直流電圧指令Vdc*との差電圧が入力され、その偏差が零になるように、コンバータ5の有効電流の振幅指令値IPA*を数3式のように演算する。
ただし、KpAVR、KiAVRは直流電圧制御の比例ゲイン、積分ゲインである。Sはラプラス演算子である。 Here, KpAVR and KiAVR are a proportional gain and an integral gain of DC voltage control. S is a Laplace operator.
位相推定部31では、架線電圧V1に基づき、周知である単相PLL技術により、電源電圧の位相θsを算出する。
The
電流指令演算部27では、前記の電源電圧位相θsとコンバータ5の有効電流振幅指令IPA*に基づき、コンバータ出力電流指令Ic*を数4式により算出する。ただし、ここではパンタ点での力率=1を仮定している。なお、本実施の形態では、パンタ点での力率が1と仮定しているが、パンタ点での力率が1でなくても同様な作用効果を得ることができる。
電流制御部16では、コンバータ5の出力電流指令Ic*に、電流検出器4によって検出された出力電流Icが一致するように、数5式のように第1の出力電圧指令Vccmpを算出する。
ただし、Kpは比例ゲインである。 However, Kp is a proportional gain.
補正電圧制御部26には、減算器19の出力である各コンバータフィルタコンデンサ電圧Vdc1,…,Vdcnと平均直流電圧VdcAVEとの差電圧が入力される。そこで、この補正電圧制御部26は、その差電圧が零となるように、各コンバータ5の補正電圧値VsA1,…,VsAnを数6式のように演算する。
ただし、Kvdcは比例ゲインである。 However, Kvdc is a proportional gain.
補正電圧演算部28では、各コンバータ5の電圧振幅補正値VsA1,…,VsAnと前記の電源電圧位相θsに基づいて、各コンバータ5の第2出力電圧指令Vs1*,…,Vsn*を数7式のように算出する。
加算器17において、全ユニット第1出力電圧指令Vccmpと各コンバータ5の第2出力電圧指令Vs1*,…,Vsn*を加算することで、各コンバータ5の出力電圧指令値Vc1*,…,Vcn*が算出できる。
PWM制御部18は、各コンバータ5の出力電圧指令値Vc1*,…,Vcn*に一致した出力電圧が得られるように、各コンバータヘのゲート信号を三角波比較PWM制御等により生成する。
The
このような構成により以下のような作用効果が得られる。フィルタコンデンサ電圧平均値演算部11で演算されたコンバータ5の平均直流電圧に応じて、全ユニット共通の出力電流指令Ic*が演算される。電流制御器16によって、出力電流指令Ic*に一致した電流を流れるようにコンバータ5の出力電圧が調整される。補正電圧制御部26によって、各コンバータ5の直流電圧が平均直流電圧と一致するように各コンバータ5の出力電圧が調整される。すなわち、全コンバータ負荷の平均直流電圧をコンバータ入力電流で調整し、個々の直流電圧をコンバータ出力電圧で調整する。
With such a configuration, the following operational effects can be obtained. An output current command Ic * common to all units is calculated according to the average DC voltage of the
よって、上述の設定により、各コンバータの負荷出力がアンバランスの場合、すなわち、電動機9の出力がアンバランスの時には、出力電流により平均直流電圧を所定値に制御し、個々の直流電圧のアンバランスを補正することで、各コンバータ5の直流電圧を互いの干渉を低減し、高速に所定値へと制御することができる。
Therefore, when the load output of each converter is unbalanced according to the above setting, that is, when the output of the
図3に半数のコンバータの負荷出力が50%に減少した場合、直流電圧、負荷出力、出力電圧と出力電流の変化を示す。直流電圧が目標値以内に制御されていることが確認できる。 FIG. 3 shows changes in DC voltage, load output, output voltage and output current when the load output of half of the converters is reduced to 50%. It can be confirmed that the DC voltage is controlled within the target value.
次にトルク補正制御部23について詳説する。トルク補正制御部23では、各コンバータ5の出力電圧指令Vc1*,…,Vcn*とコンバータが出力し得る最大電圧Vcmaxとの差電圧が入力され、出力電圧指令Vc1*,…,Vcn*が最大電圧Vcmaxを超えた時に、その差電圧が0以下になるように、各インバータ8のトルク補正値T1cmp,…,Tncmpを数9式のように算出する。
ただし、KpPはトルク補正の比例ゲインである。 However, KpP is a proportional gain for torque correction.
なお、ここでは出力電圧に基づいているが、変調率で考えてもよい。すなわち出力電圧指令が最大出力電圧を超える場合は変調率が1を超える場合と同じことである。また、コンバータ出力電圧指令Vdc*と最大電圧Vcmaxとの差電圧に基づくのではなく、検出したコンバータ出力電圧のRMS値と最大出力電圧のRMS値の差電圧を使っても同じ作用効果が得られる。 Here, although based on the output voltage, it may be considered as a modulation rate. That is, when the output voltage command exceeds the maximum output voltage, it is the same as when the modulation rate exceeds 1. Further, the same effect can be obtained by using the difference voltage between the detected RMS value of the converter output voltage and the RMS value of the maximum output voltage, not based on the difference voltage between the converter output voltage command Vdc * and the maximum voltage Vcmax. .
周知であるベクトル制御系PWM制御によって実現されるインバータ8のトルク制御部30にて、トルク指令T1*,…,Tn*は数10式のように補正される。
ここでは、コンバータ負荷出力であってもインバータの電力であっても、モータ出力と同じ作用効果を示す。 Here, whether it is converter load output or inverter power, the same effect as the motor output is exhibited.
以上のような構成により、コンバータ5の出力電圧指令Vc*と最大出力電圧Vcmaxに応じて、トルク補正制御器23によって出力電圧が最大出力電圧を超えたコンバータ5の負荷出力が調整される。この結果、コンバータ5の出力電圧が最大出力電圧を超えた場合にコンバータ負荷出力を減少方向に抑えることによって、出力電圧の上昇による制御の破綻を防止することが可能となる。
With the above configuration, the load output of the
図4は半数のコンバータ5の負荷出力が25%まで減少し、コンバータの出力電圧が最大出力電圧を超えたため、制御が破綻したことを示すものである。これに対して、本実施の形態では、図5に示すように、コンバータ出力電圧が最大出力電圧を超えた時に負荷出力が調整され、制御破綻を防止し、安定な運転継続が実現されている。
FIG. 4 shows that control has failed because the load output of half of the
次に、電圧FF演算部について詳説する。電圧FF演算部22では、前記各インバータの電力Pi1,…,Pinとコンバータ出力電流指令Ic*に基づいて、電圧フィードフォワード項VfA1,…,VfAnを次のように演算する。
ただし、Kvは所定の換算ゲインである。 Here, Kv is a predetermined conversion gain.
加算器21にて、各コンバータ5の電圧振幅補正値VsA1,…,VsAnに電圧フィードフォワード項VfA1,…,VfAnを加算して補正電圧演算部28に与える。よって、補正電圧演算部28が出力する各コンバータ5の補正電圧指令Vs1*,…,Vsn*は次のようになる。
なお、コンバータ負荷出力に基づいて、出力電圧フィードフォワード値を演算しても、又はモータ出力であっても同様な作用効果が得られる。 Note that the same effect can be obtained even if the output voltage feedforward value is calculated based on the converter load output or the motor output.
以上のような構成により、電圧FF演算部22によって、各々コンバータの負荷出力に応じて出力電圧フィードフォワード値VfAが演算される。これにより、各コンバータの負荷出力が急激に変化しても直流電圧の変動を抑制することができる。この結果、コンバータ5が過電圧によって、保護停止することを回避できるため、システムの信頼特性を向上できる。
With the configuration as described above, the output voltage feedforward value VfA is calculated by the voltage FF calculation unit 22 according to the load output of each converter. Thereby, even if the load output of each converter changes rapidly, the fluctuation | variation of DC voltage can be suppressed. As a result, it is possible to avoid the
図6は、出力電圧フィードフォワードの効果を示すもので、図5との比較により、電圧フィードフォワード制御を入れた後、直流電圧の変動を抑制されていることがわかる。 FIG. 6 shows the effect of the output voltage feedforward, and it can be seen from the comparison with FIG. 5 that the fluctuation of the DC voltage is suppressed after the voltage feedforward control is turned on.
次にコンバータ平均電力演算部25について詳説する。コンバータ平均電力演算部25では、各コンバータ出力電力Pi1,…,Pinが入力され、平均電力値PiAVE*を次のように演算する。
電流FF演算部20では、前記平均電力値PiAvE*と直流電圧指令Vdc*に基づいて、コンバータ電流振幅フィードフォワード項IFA*を数14式のように算出する。
ただし、KpIは電流フィードフォワード制御の比例ゲインである。 However, KpI is a proportional gain of current feedforward control.
加算器14では、コンバータ電流フィードフォワード項IFA*を電流振幅指令IPA*に加算し補正する。よって、数4式を数15式のように修正し、コンバータ出力電流指令Ic*を算出する。
以上のような構成により、平均電力演算部25で演算されたコンバータ平均負荷出力に応じて、全ユニッ卜共通の出力電流フィードフォワード値が演算され、コンバータ負荷出力がアンバランスな時には負荷出力の平均値に応じた出力電流指令が算出できる。よって、負荷急変時に直流電圧の跳上りを速やかに抑制することができる。
With the above configuration, an output current feedforward value common to all units is calculated according to the converter average load output calculated by the average
図7は出力電流フィードフォワードの効果を示すものである。図6との比較により、電流フィードフォワード制御を入れた後、直流電圧の跳上りをさらに抑制していることがわかる。この結果、コンバータが過電圧によって保護停止することを回避でき、システムの信頼特性をいっそう向上できる。 FIG. 7 shows the effect of output current feedforward. Comparison with FIG. 6 shows that the jump of the DC voltage is further suppressed after the current feedforward control is turned on. As a result, the converter can be prevented from being stopped due to overvoltage, and the reliability of the system can be further improved.
本実施の形態では、共通直流電圧Vdccomとして平均直流電圧VdcAVEを使った。しかしながら、平均直流電圧に基づくのでなく、数16式にように検出した最大コンバータ直流電圧を使っても同様な作用効果を得ることができる。
特に、この場合、平均でなく最大電圧によって出力電流が制御されるため、コンバータ5が過電圧によって保護停止することをいっそう確実に回避でき、システムの信頼性を向上される効果を得ることができる。
In particular, in this case, since the output current is controlled not by the average but by the maximum voltage, it is possible to more reliably avoid the
このように構成された電力変換装置は、コンバータの負荷出力がアンバランスの場合、例えば、負荷がインバータと電動機であって、電動機の出力がアンバランスの時には、コンバータの出力電流により平均直流電圧を所定値に制御し、個々の直流電圧のアンバランスを、コンバータの出力電圧を補正することで解消し、各コンバータの直流電圧のアンバランスに起因する互いの干渉を低減し、高速に所定値へと制御することができる。 When the load output of the converter is unbalanced, for example, when the load is an inverter and a motor, and the output of the motor is unbalanced, the power conversion device configured as described above generates an average DC voltage by the output current of the converter. Control to a predetermined value to eliminate individual DC voltage imbalance by correcting the converter output voltage, reduce mutual interference caused by DC voltage imbalance of each converter, and quickly to a predetermined value And can be controlled.
また本実施の形態の電力変換装置は、コンバータの出力電圧が最大出力電圧を超えた場合には、コンバータ負荷出力を減少方向に抑えることにより、コンバータの出力電圧の上昇による制御の破綻を防止することができる。 In addition, the power conversion device according to the present embodiment prevents the failure of control due to the increase in the output voltage of the converter by suppressing the converter load output in a decreasing direction when the output voltage of the converter exceeds the maximum output voltage. be able to.
更に、本実施の形態の電力変換装置は、負荷出力の平均値に応じて出力電流指令を算出することにより、負荷急変時の直流電圧の跳上りを速やかに抑制することができる。これにより、コンバータ負荷出力が急激に変化しても、直流電圧の変動を抑制することができ、この結果として、あるコンバータが過電圧によって保護停止することを回避することができるため、システムの信頼特性を向上できる。 Furthermore, the power conversion device according to the present embodiment can quickly suppress the jump of the DC voltage at the time of sudden load change by calculating the output current command according to the average value of the load output. As a result, even if the converter load output changes suddenly, fluctuations in the DC voltage can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a certain converter from being stopped due to overvoltage. Can be improved.
なお、上記実施の形態での変調率に基づく制御に代え、実電圧を用いて行ってもよい。 Instead of the control based on the modulation factor in the above embodiment, an actual voltage may be used.
1 パンタグラフ
2 車輪
3 コンバータ入力電圧検出器
4 コンバータ入力電流検出器
5 コンバータ
6 フィルタコンデンサ電圧検出器
7 フィルタコンデンサ
8 インバータ
9 電動機
10 コンバータ制御部
11 フィルタコンデンサ電圧平均値演算部
12 減算器
13 直流電圧制御部
14 加算器
15 減算器
16 電流制御部
17 加算器
18 PWM制御部
19 減算器
20 電流FF演算部
21 加算器
22 電圧FF演算部
23 トルク補正制御部
24 減算器
25 平均電力演算部
26 補正電圧制御部
27 電流指令演算部
28 補正電圧演算部
29 減算器
30 インバータトルク制御部
31 位相推定部
32 電圧検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
各々のコンバータの直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
全コンバータの検出された直流電圧に基づいて、コンバータの共通出力電圧指令となる第1出力電圧指令を算出する第1出力電圧指令演算手段と、
各々のコンバータの検出された直流電圧に基づいて、当該各々のコンバータの直流電圧が各々の所定値と一致するようになる第2出力電圧指令を演算する第2出力電圧指令演算手段と、
前記第1出力電圧指令演算手段の出力と第2出力電圧指令演算手段の出力に応じて各々のコンバータのゲートをPWM制御するPWM制御手段とを備えた電力変換装置。 In the power conversion apparatus in which the AC input sides of a plurality of n converters are connected in series with each other, both ends thereof are connected to an AC power source, and each load is connected to the DC side of each of the converters
DC voltage detection means for detecting the DC voltage of each converter;
First output voltage command calculation means for calculating a first output voltage command serving as a common output voltage command for the converter based on the detected DC voltage of all converters;
A second output voltage command calculation means for calculating a second output voltage command based on the detected DC voltage of each converter so that the DC voltage of each converter matches a predetermined value;
A power conversion device comprising: PWM control means for PWM-controlling the gate of each converter in accordance with the output of the first output voltage command calculation means and the output of the second output voltage command calculation means.
前記第2出力電圧指令演算手段は、前記各々のコンバータの検出された直流電圧と共通直流電圧との差電圧を演算する直流差電圧演算手段と、前記各々のコンバータの直流差電圧が零になるように各々のコンバータヘの第2出力電圧指令を生成する直流電圧個別制御手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The first output voltage command calculation means includes common DC voltage calculation means for calculating a common DC voltage according to a predetermined relationship based on DC voltages detected by n converters, the common DC voltage and a predetermined DC voltage command, Output current command calculating means for calculating an output current command so that the deviation of the output becomes zero, AC current detecting means for detecting an AC current flowing on the AC side of the n converters, and the output current command detected Current control means for calculating the first output voltage command so that the alternating current matches,
The second output voltage command calculation means includes DC difference voltage calculation means for calculating a difference voltage between the detected DC voltage of each converter and a common DC voltage, and the DC difference voltage of each converter becomes zero. The power converter according to claim 1, further comprising direct current voltage individual control means for generating a second output voltage command to each converter.
前記負荷出力制御手段は、前記各々のコンバータの出力電圧指令が過電圧設定値を超えた時に、出力電圧指令と過電圧設定値との差電圧に基づいて、前記電動機負荷のトルクを補正することを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 The load is an electric motor,
The load output control means corrects the torque of the motor load based on a difference voltage between the output voltage command and the overvoltage set value when an output voltage command of each converter exceeds an overvoltage set value. The power conversion device according to claim 5.
前記第1出力電圧指令演算手段の出力と第2出力電圧指令演算手段の出力に応じて各々のコンバータの第3出力電圧指令を演算して前記PWM制御手段に与える第3出力電圧指令演算手段と、
前記電圧フィードフォワード演算手段の出力を前記第3出力電圧指令演算手段の出力に加算することで前記第3出力電圧指令を補正するコンバータ交流側出力電圧指令手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 Voltage feedforward calculation means for calculating a feedforward value of the converter output voltage based on the detected DC voltage and output current command of each converter;
A third output voltage command calculating means for calculating a third output voltage command for each converter in accordance with an output of the first output voltage command calculating means and an output of the second output voltage command calculating means and supplying the third output voltage command to the PWM control means; ,
The converter AC output voltage command means for correcting the third output voltage command by adding the output of the voltage feedforward calculation means to the output of the third output voltage command calculation means. The power converter according to 1 or 2.
前記電流フィードフォワード演算手段の出力と前記第1出力電流指令演算手段の出力とを加算することで前記第1出力電圧指令を補正するn台共通のコンバータ出力電流指令手段とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 DC voltage average value calculating means for calculating the average value based on the detected DC voltage of all converters, and current feedforward for calculating the feedforward value of the converter output current based on the DC voltage average value and the DC voltage command. Computing means;
N converter common output current command means for correcting the first output voltage command by adding the output of the current feedforward calculation means and the output of the first output current command calculation means. The power conversion device according to claim 2.
The power converter according to claim 1, wherein the AC power supply is a single-phase AC.
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