JP2006311736A - 電源装置の運転方法及び電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電圧フィードバックゲインをα、電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値にほぼ等しい等価内部インピーダンスを呈するインバータ装置を複数台並列接続してなり、前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作する電源装置であって、前記インバータ装置の前記電圧フィードバックゲインαと前記電流フィードフォワードゲインβの双方又はいずれか一方を変えることによって前記等価内部インピーダンスを変化させて前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置。
【選択図】 図3
Description
図1から図3によって本発明を実施するための実施形態1について説明する。図1は本発明が採用する制御パラメータのみによって等価内部インピーダンスを可変できるインバータ装置の一実施形態である定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80を説明するための図であり、図2はこのインバータ装置80の電力効率の一例を示す図である。図3はインバータ装置80をN台並列接続してなる本発明の一実施形態である単相交流電源100を説明するための図である。先ず、図1によって単相インバータを用いてなる定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80について説明すると、直流電源1の両端にインバータ2が接続される。直流電源1は一般的なものであって、例えば、商用交流電源の電圧を整流して交流を直流に変換する整流装置、又は太陽電池パネルなどである。インバータ2は、フルブリッジ接続してなる4個のIGBTのような半導体素子S1〜S4とそれら半導体素子のそれぞれに逆極性に並列接続されたダイオードD1〜D4とからなる単相用のインバータである。ただし、インバータ2はフルブリッジ構成のものに限られることは無く、例えば、IGBT又はMOSFETなどのような半導体素子2個とコンデンサ2個とをフルブリッジ構成に接続したハーフブリッジ型の単相インバータ、あるいは特許文献8に示されているように、直流電源1を2個直列に接続して単相倍電圧構成としてなるインバータ単相倍電圧型のインバータなどであってもよい。なお、直流電源1とインバータ2との間には電源スイッチSWが設けられている。
(1)スイッチングモード1として、Δt=Δi1−J(t)≦0のとき、半導体素子S3とS4とがオンであって、半導体素子S1とS2とがオフである。
(2)スイッチングモード2として、Δt=Δi1−J(t)>0のとき、半導体素子S1とS2とがオンであって、半導体素子S3とS4とがオフである。
(3)スイッチングモード3として、直流電源1からの電力供給は行わない環流モードがあり、この場合には、半導体素子S1、S4がオンで、半導体素子S2、S3がオフ、又は半導体素子S2、S3がオンで、半導体素子S1、S4がオフである。
以上の実施形態では単相構成の誤差追従式インバータ装置、それらの並列接続した誤差追従式電源装置、それらの投入、遮断(休止)について説明したが、定サンプリング型の三相交流誤差追従式インバータ装置を複数並列接続してなる定サンプリング型の誤差追従式電源装置における横流電流の制限も同様に行えるので、図4、図5を利用して三相交流誤差追従式インバータ装置90を複数台並列接続してなる三相交流電源装置200について説明する。図4、図5において、図1又は図3で用いた記号と同一の記号は同一の名称を示すものとする。この実施形態2もマイクロコンピュータMCを使用しており、特にA/D変換回路を示さないが、各アナログ検出信号はディジタル検出信号に変換され、その後の各処理についてはディジタル処理が行われるものとする。
(1)スイッチングモード1は、Δa≧0、Δb<0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子U、Y、Zがオンで、スイッチ素子V、W、Xがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1を流れる電流は増加する。
(2)スイッチングモード2は、Δa≧0、Δb≧0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子U、V、Zがオンで、スイッチ素子W、X、Yがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1とb相の電流保持用のインダクタLp2とを流れる電流は増加する。
(3)スイッチングモード3は、Δa<0、Δb≧0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子V、X、Zがオンで、スイッチ素子U、W、Yがオフであり、b相の電流保持用のインダクタLp2を流れる電流は増加する。
(4)スイッチングモード4は、Δa<0、Δb≧0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子V、W、Xがオンで、スイッチ素子U、Y、Zがオフであり、b相の電流保持用のインダクタLp2とc相の電流保持用のインダクタLp3とを流れる電流は増加する。
(5)スイッチングモード5は、Δa<0、Δb<0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子W、X、Yがオンで、スイッチ素子U、V、Zがオフであり、c相の電流保持用のインダクタLp3を流れる電流は増加する。
(6)スイッチングモード6は、Δa≧0、Δb<0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子U、W、Yがオンで、スイッチ素子V、X、Zがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1とc相の電流保持用のインダクタLp3とを流れる電流は増加する。
2・・・インバータ
3・・・インバータ電流検出器
4・・・出力フィルタ回路
5・・・フィルタ電圧検出器
6・・・出力電流検出器
7・・・出力端子
8・・・電流目標値形成部
8A・・・電圧指令手段
8B・・・電流利得手段
8C・・・減算手段
8D・・・電圧利得手段
8E・・・加算手段
8a・・・フィルタ電圧指令手段
8b・・・コンデンサ電流指令手段
8c・・・PWM電流誤差補償手段
8d・・・減算手段
8e・・・電圧リミッタ
8f・・・電圧帰還手段
8g・・・加算手段
8h・・・電流利得手段
8i・・・電流利得手段
8j・・・信号リミッタ
8k・・・加算手段
8l・・・座標変換手段
9・・・ゲート指令・PWM制御部
9A・・・減算手段
9B・・・ゲート指令・PWM回路
10・・・出力監視・利得変更部
11・・・同期信号発生回路
12・・・座標変換手段
13・・・ローパスフィルタ
14・・・座標変換手段
80・・・定サンプリング型の誤差追従式単相インバータ装置
90・・・定サンプリング型の誤差追従式三相インバータ装置
100・・・単相電源装置
200・・・三相電源装置
Claims (8)
- 制御パラメータのみを調整することで等価内部インピーダンスの値を変えることができるインバータ装置を複数台並列接続して構成した電源装置の運転方法において、
前記制御パラメータの値を変えることによって前記インバータ装置それぞれの前記等価内部インピーダンスを変化させて、前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置の運転方法。 - 一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が減少する場合は、前記第2の設定値にある前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置の一部又は全部を事実上の休止状態にすることを特徴とする請求項1に記載の電源装置の運転方法。 - 一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が増大する場合は、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電することを特徴とする請求項1に記載の電源装置の運転方法。 - 電圧フィードバックゲインをα、電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値を等価内部インピーダンスとするインバータ装置を複数台並列接続してなり、前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作する電源装置であって、
前記インバータ装置の前記電圧フィードバックゲインαと前記電流フィードフォワードゲインβの双方又はいずれか一方を変えることによって前記等価内部インピーダンスを変化させて前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置。 - 一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを大きな第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電しているときに、
負荷需要が減少するときは、給電運転している一部、又は全部のインバータの前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置を事実上の休止状態にすることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 - 一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が増大するときは、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転することを特徴とする請求項4記載の電源装置。 - 前記インバータ装置は、
直流入力を交流出力に変換するインバータと、
該インバータの出力側に備えられている出力フィルタと、
前記インバータと前記出力フィルタ間を流れる交流電流を検出する第1の電流検出手段と、
出力端子に流れる交流電流を検出する第2の電流検出手段と、
前記出力フィルタの電圧を検出する交流電圧検出手段と、
前記第2の電流検出手段からの電流検出信号に一方の制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβを乗じた信号と、前記交流電圧検出手段からの電圧検出値と指令電圧値との差を示す電圧信号値に他方の制御パラメータである電圧フィードバックゲインαを乗じて得られる信号値とを加算して得られる電流目標関数信号値J(t)を生じる電流目標値形成部と、
前記電流目標関数信号値J(t)と前記第1の電流検出手段からの電流検出信号値との差を示す誤差信号値Δ(t)を低減するように、一定のサンプリング周期毎に前記誤差信号Δ(t)をサンプリングしてインバータ電流の瞬時値を制御するゲート指令を前記インバータに与えるゲート指令・PWM制御部とを備えることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の電源装置。 - 前記インバータ装置の並列接続台数をN、総需要負荷電力をWt、前記インバータ装置の定格電力をPr、電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値をPu、定格電力Prと出力電力の下限値Puとの間の任意の電力をPdとするとき、Pd・m>Wt>Pd・(m−1)となる式を満足する台数m(m≦N)で運転を行うことを特徴とする請求項4から請求項7のいずれかに記載の電源装置。
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