JP2009060723A - Controller for power conversion equipment and static auxiliary power supply for vehicle - Google Patents

Controller for power conversion equipment and static auxiliary power supply for vehicle Download PDF

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JP2009060723A JP2007226028A JP2007226028A JP2009060723A JP 2009060723 A JP2009060723 A JP 2009060723A JP 2007226028 A JP2007226028 A JP 2007226028A JP 2007226028 A JP2007226028 A JP 2007226028A JP 2009060723 A JP2009060723 A JP 2009060723A
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Koji Maruyama
宏二 丸山
Tomoki Nishijima
与貴 西嶋
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Fuji Electric Systems Co Ltd
富士電機システムズ株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress LC resonance without fluctuating output voltage, even if an LC smoothing circuit is connected to an inverter. <P>SOLUTION: A controller includes a voltage detector 19, which detects the inter-terminal voltage of a DC filter capacitor 13, a band pass filter 22, which extracts vibratory components from the inter-terminal voltage of the DC filter capacitor 13 detected with the voltage detector 19, and a switching frequency varying means 23, which varies the switching frequency of switching elements Q1-Q6, based on the vibratory components of the inter-terminal voltage of the DC filter capacitor 13 extracted with the band pass filter 22. The resonant energy of the DC reactor 12 and the DC filter capacitor 13 is consumed as the switching loss of the switching elements Q1-Q6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は電力変換装置の制御装置および車両用静止形補助電源装置に関し、特に、チョークインプット方式のLC平滑回路を有する電力変換装置の共振抑制方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a control device for a power conversion device and a stationary auxiliary power supply device for a vehicle, and is particularly suitable for application to a resonance suppression method for a power conversion device having a choke input type LC smoothing circuit.
電気鉄道車両の照明や空調装置に電力を供給する車両用静止形補助電源には、常に一定の電圧および周波数の交流電力を出力するCVCF(Constant Voltage Constant Frequency)装置が用いられている。
図2は、従来の車両用静止形補助電源装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
図2において、車両用静止形補助電源装置には、スイッチング動作によって直流を交流に変換するインバータ14が設けられている。ここで、インバータ14には、スイッチング素子Q1、Q2、スイッチング素子Q3、Q4およびスイッチング素子Q5、Q6がそれぞれ直列接続されたアームが設けられ、スイッチング素子Q1〜Q6にはフライホイールダイオードD1〜D6がそれぞれ逆並列接続されている。そして、各アームは並列接続されるとともに、インバータ14の入力側にはLC平滑回路20を介して直流電源11に接続されている。ここで、LC平滑回路20には、直流リアクトル12および直流フィルタコンデンサ13が設けられ、LC平滑回路20は、チョークインプット方式のLCフィルタを構成することができる。また、インバータ14が車両用静止形補助電源に用いられる場合、直流電源11として架線直流電圧を用いることができる。
A CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) device that always outputs AC power having a constant voltage and frequency is used as a stationary auxiliary power source for a vehicle that supplies electric power to lighting and an air conditioner of an electric railway vehicle.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a conventional stationary auxiliary power supply device for a vehicle.
In FIG. 2, the stationary auxiliary power supply device for a vehicle is provided with an inverter 14 that converts direct current into alternating current by a switching operation. Here, the inverter 14 is provided with an arm in which switching elements Q1 and Q2, switching elements Q3 and Q4, and switching elements Q5 and Q6 are connected in series, and the switching elements Q1 to Q6 include flywheel diodes D1 to D6. Each is connected in reverse parallel. Each arm is connected in parallel and connected to the DC power supply 11 via the LC smoothing circuit 20 on the input side of the inverter 14. Here, the LC smoothing circuit 20 is provided with a DC reactor 12 and a DC filter capacitor 13, and the LC smoothing circuit 20 can constitute a choke input type LC filter. When the inverter 14 is used as a stationary auxiliary power source for vehicles, an overhead wire DC voltage can be used as the DC power source 11.
そして、スイッチング素子Q1、Q2、スイッチング素子Q3、Q4およびスイッチング素子Q5、Q6の各接続点は、フィルタリアクトル15を介して絶縁変圧器17に接続され、フィルタリアクトル15の出力側には、コンデンサがデルタ結線されたフィルタコンデンサ16が接続され、絶縁変圧器17の出力側には、絶縁変圧器17の2次側出力電圧値を検出する電圧検出手段18が接続されている。   The connection points of the switching elements Q1, Q2, the switching elements Q3, Q4 and the switching elements Q5, Q6 are connected to the insulation transformer 17 via the filter reactor 15, and a capacitor is connected to the output side of the filter reactor 15. A delta-connected filter capacitor 16 is connected, and a voltage detection means 18 for detecting a secondary output voltage value of the isolation transformer 17 is connected to the output side of the isolation transformer 17.
また、電力変換装置の制御装置31には、インバータ14のスイッチング周波数を決定するキャリア波として作用する三角波Vcarを発生させる三角波発生器24、電圧検出手段18にて検出された電圧検出値Vdetと制御装置31に入力された電圧目標値Vreqとの偏差がゼロになるように電圧指令値Vcmdを生成する出力電圧調整手段25、三角波発生器24にて発生された三角波Vcarと出力電圧調整手段25にて生成された電圧指令値Vcmdとの比較結果に基づいてスイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフ制御を行うPWM制御部26が設けられている。   Further, the control device 31 of the power converter includes a triangular wave generator 24 that generates a triangular wave Vcar acting as a carrier wave that determines the switching frequency of the inverter 14, and a voltage detection value Vdet detected by the voltage detection means 18 and a control. The output voltage adjusting means 25 for generating the voltage command value Vcmd so that the deviation from the voltage target value Vreq input to the device 31 becomes zero, the triangular wave Vcar generated by the triangular wave generator 24 and the output voltage adjusting means 25 A PWM control unit 26 that performs on / off control of the switching elements Q1 to Q6 based on the comparison result with the voltage command value Vcmd generated in this manner is provided.
そして、直流電源11から出力された直流電圧はLC平滑回路20にて高周波成分が除去された後、インバータ14に入力され、インバータ14にて直流が交流に変換される。そして、インバータ14から出力された交流電圧は、フィルタリアクトル15およびフィルタコンデンサ16にて不要な高域成分が除去された後、絶縁変圧器17に供給され、絶縁変圧器17にて交流電圧が変圧される。   The DC voltage output from the DC power supply 11 is input to the inverter 14 after the high frequency component is removed by the LC smoothing circuit 20, and the inverter 14 converts the DC to AC. The AC voltage output from the inverter 14 is supplied to the insulation transformer 17 after unnecessary high frequency components are removed by the filter reactor 15 and the filter capacitor 16, and the AC voltage is transformed by the insulation transformer 17. Is done.
そして、絶縁変圧器17の2次側出力電圧値は電圧検出手段18にて検出され、その電圧検出値Vdetは出力電圧調整手段25に入力される。そして、電圧検出値Vdetと電圧目標値Vreqとの偏差がゼロに近づくように出力電圧調整手段25にて電圧指令値Vcmdが生成され、PWM制御部26に入力される。
そして、PWM制御部26に入力された電圧指令値Vcmdは、三角波発生器24にて発生された三角波Vcarと比較され、三角波Vcarと電圧指令値Vcmdとの比較結果に基づいてスイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフ制御が行われることで、インバータ14がPWM(パルス幅変調)制御される。
The secondary output voltage value of the isolation transformer 17 is detected by the voltage detection means 18, and the voltage detection value Vdet is input to the output voltage adjustment means 25. Then, the voltage command value Vcmd is generated by the output voltage adjusting means 25 so that the deviation between the voltage detection value Vdet and the voltage target value Vreq approaches zero, and is input to the PWM control unit 26.
The voltage command value Vcmd input to the PWM control unit 26 is compared with the triangular wave Vcar generated by the triangular wave generator 24, and the switching elements Q1 to Q6 are based on the comparison result between the triangular wave Vcar and the voltage command value Vcmd. The on / off control of the inverter 14 is controlled by PWM (pulse width modulation).
この図2の制御方法では、架線直流電圧や負荷の急変時に直流リアクトル12と直流フィルタコンデンサ13との共振現象が発生し、直流フィルタコンデンサ13の電圧および入力電流が振動するとともに、車両用静止形補助電源装置のCVCF動作によってこの振動が継続することがある。
このような現象に対して、特許文献1には、定電圧制御を行うインバータのフィルタコンデンサ端子電圧における振動成分を定電圧制御の基準電圧に加算し、入力フィルタで共振が発生した場合に、出力電圧を入力電圧に同調して変動させLCフィルタの共振を抑制する方法が開示されている。
In the control method of FIG. 2, a resonance phenomenon occurs between the DC reactor 12 and the DC filter capacitor 13 when the overhead DC voltage or the load suddenly changes, the voltage and input current of the DC filter capacitor 13 vibrate, and the stationary type for the vehicle. This vibration may continue due to the CVCF operation of the auxiliary power supply.
For such a phenomenon, Patent Document 1 discloses that when a vibration component in the filter capacitor terminal voltage of an inverter that performs constant voltage control is added to a reference voltage for constant voltage control and resonance occurs in the input filter, output is performed. A method of suppressing resonance of the LC filter by changing the voltage in synchronization with the input voltage is disclosed.
図3は、従来の車両用静止形補助電源装置の概略構成のその他の例を示すブロック図である。
図3において、車両用静止形補助電源装置には、インバータ101、インバータ101の入力側に接続したフィルタリアクトル102およびフィルタコンデンサ103、インバータ101の出力側絶縁変圧器104、インバータ101出力側の電圧センサ105および電流センサ106、基準電圧生成回路107、基準電流生成回路108、制御回路109、電車線の架線による直流電源110、負荷111、フィルタコンデンサ103の端子電圧を検出する電圧センサ112、電圧センサ112の検出出力から振動成分のみを抽出する高域フィルタ103、は基準電圧生成回路107からの基準電圧信号に高域フィルタ103の出力を加算する加算器104が設けられている。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of a schematic configuration of a conventional stationary auxiliary power supply device for a vehicle.
In FIG. 3, the stationary auxiliary power supply device for a vehicle includes an inverter 101, a filter reactor 102 and a filter capacitor 103 connected to the input side of the inverter 101, an output side isolation transformer 104 of the inverter 101, and a voltage sensor on the output side of the inverter 101. 105, a current sensor 106, a reference voltage generation circuit 107, a reference current generation circuit 108, a control circuit 109, a voltage sensor 112 for detecting a terminal voltage of a DC power supply 110, a load 111, and a filter capacitor 103 by means of an overhead line of a train line, a voltage sensor 112 The high-pass filter 103 that extracts only the vibration component from the detected output is provided with an adder 104 that adds the output of the high-pass filter 103 to the reference voltage signal from the reference voltage generation circuit 107.
そして、電圧センサ112で検出されたフィルタコンデンサ103の印加電圧から、高域フィルタ113にて振動成分を抽出し、基準電圧生成回路107からの基準電圧信号に加算することで、インバータ101の出力電圧を、フィルタコンデンサ103の端子電圧の変動に同調して変動させる。
図4は、従来のLC共振現象の抑制方法を等価回路にて示す図である。
図4において、図2の直流リアクトル12をリアクトルL、直流フィルタコンデンサ13をコンデンサC、負荷電流を電流源ILで表すと、LC共振を抑制するには、コンデンサCに抵抗Rを並列接続する必要がある。
そして、図3の方法では、直流電圧の上昇時に負荷に供給される電流を増加させることで、図4の抵抗Rと同等の効果を生じさせ、LC共振を抑制する。
特開平9−140150号公報
Then, the vibration component is extracted by the high-pass filter 113 from the applied voltage of the filter capacitor 103 detected by the voltage sensor 112 and added to the reference voltage signal from the reference voltage generation circuit 107, whereby the output voltage of the inverter 101 is obtained. Is changed in synchronization with the change in the terminal voltage of the filter capacitor 103.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional LC resonance phenomenon suppressing method using an equivalent circuit.
In FIG. 4, when the DC reactor 12 of FIG. 2 is represented by the reactor L, the DC filter capacitor 13 is represented by the capacitor C, and the load current is represented by the current source I L , a resistor R is connected in parallel to the capacitor C in order to suppress LC resonance. There is a need.
In the method of FIG. 3, by increasing the current supplied to the load when the DC voltage increases, an effect equivalent to that of the resistor R of FIG. 4 is produced, and the LC resonance is suppressed.
JP-A-9-140150
しかしながら、図3の方法では、出力電圧を変動させることにより、フィルタリアクトル102およびフィルタコンデンサ103の共振エネルギーを負荷側で消費させ、LC共振を抑制する。このため、図3の方法を車両用静止形補助電源装置に適用した場合、短時間ではあるが出力電圧が変動し、常に一定の電圧および周波数の交流電力を出力できなくなることから、負荷に悪影響を及ぼすことがあるという問題があった。   However, in the method of FIG. 3, by changing the output voltage, the resonance energy of the filter reactor 102 and the filter capacitor 103 is consumed on the load side, and the LC resonance is suppressed. For this reason, when the method of FIG. 3 is applied to a stationary auxiliary power supply device for a vehicle, the output voltage fluctuates for a short time, and AC power having a constant voltage and frequency cannot be output at all times. There was a problem that it may affect.
また、図3の方法では、出力電圧を変動させることにより、フィルタリアクトル102およびフィルタコンデンサ103の共振エネルギーを負荷側で消費させるため、例えば、インバータエアコンなどの定電力負荷が車両用静止形補助電源装置に接続されている場合には、LC共振を抑制することができなくなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、LC平滑回路が接続されている場合においても、出力電圧を変動させることなく、LC共振を抑制することが可能な電力変換装置の制御装置および車両用静止形補助電源装置を提供することである。
Further, in the method of FIG. 3, since the resonance energy of the filter reactor 102 and the filter capacitor 103 is consumed on the load side by changing the output voltage, for example, a constant power load such as an inverter air conditioner is used as a stationary auxiliary power source for vehicles. When connected to the device, there is a problem that LC resonance cannot be suppressed.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for a power conversion device and a stationary auxiliary power supply for a vehicle that can suppress LC resonance without changing the output voltage even when an LC smoothing circuit is connected. Is to provide a device.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の電力変換装置の制御装置によれば、インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記インバータのスイッチング周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項2記載の電力変換装置の制御装置によれば、前記スイッチング周波数可変手段は、前記コンデンサの端子間電圧の上昇に応じて前記スイッチング周波数を高くすることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, according to the control device for a power converter according to claim 1, voltage detecting means for detecting a voltage across terminals of a capacitor of a choke input type LC smoothing circuit connected to a preceding stage of an inverter. And a filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the capacitor detected by the voltage detection means, and the inverter based on the vibration component of the voltage between the terminals of the capacitor extracted by the filter means And a switching frequency varying means for varying the switching frequency.
According to a control device for a power conversion device as set forth in claim 2, the switching frequency varying means increases the switching frequency in accordance with an increase in voltage across the terminals of the capacitor.
また、請求項3記載の電力変換装置の制御装置によれば、インバータのスイッチング周波数を決定するキャリア波として作用する三角波を発生させる三角波発生器と、前記インバータの出力側から検出された電圧検出値と電圧目標値との偏差がゼロになるように電圧指令値を生成する出力電圧調整手段と、前記三角波発生器にて発生された三角波と前記出力電圧調整手段にて生成された電圧指令値との比較結果に基づいて、前記インバータをPWM制御するPWM制御部と、前記インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記三角波発生器のキャリア波の周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする。   According to the control device for a power conversion device according to claim 3, a triangular wave generator for generating a triangular wave acting as a carrier wave for determining a switching frequency of the inverter, and a voltage detection value detected from the output side of the inverter Output voltage adjusting means for generating a voltage command value so that the deviation between the voltage and the voltage target value becomes zero, a triangular wave generated by the triangular wave generator, and a voltage command value generated by the output voltage adjusting means, Based on the comparison result, a PWM control unit that PWM-controls the inverter, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals of a capacitor of a LC smoothing circuit of a choke input type connected to a previous stage of the inverter, and the voltage detection Filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the capacitor detected by the means, and extracted by the filter means Based on the vibration component of the terminal voltage of the capacitor, characterized in that it comprises a switching frequency varying means for varying the frequency of the carrier wave of said triangular wave generator.
また、請求項4記載の電力変換装置の制御装置によれば、前記スイッチング周波数可変手段は、前記コンデンサの端子間電圧の上昇に応じて前記キャリア波の周波数を高くすることを特徴とする。
また、請求項5記載の車両用静止形補助電源装置によれば、スイッチング動作によって直流を交流に変換するインバータと、前記インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路と、前記インバータのスイッチング周波数を決定するキャリア波として作用する三角波を発生させる三角波発生器と、前記インバータの出力側から検出された電圧検出値と電圧目標値との偏差がゼロになるように電圧指令値を生成する出力電圧調整手段と、前記三角波発生器にて発生された三角波と前記出力電圧調整手段にて生成された電圧指令値との比較結果に基づいて、前記インバータをPWM制御するPWM制御部と、前記LC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記三角波発生器のキャリア波の周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする。
According to a control device for a power conversion device as set forth in claim 4, the switching frequency varying means increases the frequency of the carrier wave in accordance with an increase in the voltage across the capacitor.
According to the stationary auxiliary power supply for a vehicle according to claim 5, an inverter that converts direct current into alternating current by a switching operation, a choke input type LC smoothing circuit connected to a preceding stage of the inverter, A triangular wave generator that generates a triangular wave that acts as a carrier wave that determines the switching frequency, and a voltage command value that generates zero deviation between the voltage detection value detected from the output side of the inverter and the voltage target value An output voltage adjusting unit; a PWM control unit that PWM-controls the inverter based on a comparison result between a triangular wave generated by the triangular wave generator and a voltage command value generated by the output voltage adjusting unit; Voltage detecting means for detecting a voltage across the terminals of the capacitor of the LC smoothing circuit; and the voltage detected by the voltage detecting means. Filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the sensor, and a switching frequency for varying the frequency of the carrier wave of the triangular wave generator based on the vibration component of the voltage between the terminals of the capacitor extracted by the filter means And a variable means.
以上説明したように、本発明によれば、コンデンサの端子間電圧の変動に応じてインバータのスイッチング周波数を変化させることにより、LC平滑回路の共振エネルギーをインバータのスイッチング損失として消費させることができる。このため、常に一定の電圧および周波数の交流電力を出力させながら、LC共振を抑制することができ、チョークインプット方式のLC平滑回路を有する電力変換装置を車両用静止形補助電源装置に適用した場合においても、負荷に悪影響が及ぶのを防止することが可能となるとともに、インバータエアコンなどの定電力負荷が接続されている場合においても、LC共振を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, the resonance energy of the LC smoothing circuit can be consumed as the switching loss of the inverter by changing the switching frequency of the inverter according to the fluctuation of the voltage between the terminals of the capacitor. For this reason, LC power can be suppressed while always outputting AC power having a constant voltage and frequency, and a power converter having a choke input type LC smoothing circuit is applied to a stationary auxiliary power supply device for a vehicle. In this case, the load can be prevented from being adversely affected, and LC resonance can be suppressed even when a constant power load such as an inverter air conditioner is connected.
以下、本発明の実施形態に係る電力変換装置の制御装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の制御装置が適用される車両用静止形補助電源装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、電力変換装置の制御装置21には、図2の電力変換装置の制御装置31の構成に加え、直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧を検出する電圧検出手段19、電圧検出手段19にて検出された直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧から振動成分を抽出するバンドパスフィルタ22、バンドパスフィルタ22にて抽出された直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧の振動成分に基づいて、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング周波数を可変するスイッチング周波数可変手段23が設けられている。なお、スイッチング素子Q1〜Q6としては、例えば、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ:Insulated Gate Bipolar Transistor)の他、パワーMOSFETやバイポーラトランジスタなどを用いるようにしてもよい。
Hereinafter, a control device for a power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a stationary auxiliary power supply device for a vehicle to which a control device for a power conversion device according to an embodiment of the present invention is applied.
1, in addition to the configuration of the control device 31 of the power conversion device of FIG. 2, the control device 21 of the power conversion device includes a voltage detection means 19 for detecting the voltage across the terminals of the DC filter capacitor 13 and a voltage detection means 19. The band-pass filter 22 that extracts a vibration component from the voltage between the terminals of the DC filter capacitor 13 detected in this manner, and the switching element Q1 based on the vibration component of the voltage between the terminals of the DC filter capacitor 13 extracted by the band-pass filter 22 A switching frequency varying means 23 for varying the switching frequency of .about.Q6 is provided. As the switching elements Q1 to Q6, for example, a power MOSFET or a bipolar transistor may be used in addition to an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
そして、直流電源11から出力された直流電圧はLC平滑回路20にて高周波成分が除去された後、インバータ14に入力され、インバータ14にて直流が交流に変換される。そして、インバータ14から出力された交流電圧は、フィルタリアクトル15およびフィルタコンデンサ16にて不要な高域成分が除去された後、絶縁変圧器17に供給され、絶縁変圧器17にて交流電圧が変圧される。
そして、絶縁変圧器17の2次側出力電圧値は電圧検出手段18にて検出され、その電圧検出値Vdetは出力電圧調整手段25に入力される。そして、電圧検出値Vdetと電圧目標値Vreqとの偏差がゼロに近づくように出力電圧調整手段2にて電圧指令値Vcmdが生成され、PWM制御部26に入力される。
The DC voltage output from the DC power supply 11 is input to the inverter 14 after the high frequency component is removed by the LC smoothing circuit 20, and the inverter 14 converts the DC to AC. The AC voltage output from the inverter 14 is supplied to the insulation transformer 17 after unnecessary high frequency components are removed by the filter reactor 15 and the filter capacitor 16, and the AC voltage is transformed by the insulation transformer 17. Is done.
The secondary output voltage value of the isolation transformer 17 is detected by the voltage detection means 18, and the voltage detection value Vdet is input to the output voltage adjustment means 25. The voltage command value Vcmd is generated by the output voltage adjusting means 2 so that the deviation between the voltage detection value Vdet and the voltage target value Vreq approaches zero, and is input to the PWM control unit 26.
また、直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧は電圧検出手段19にて検出され、バンドパスフィルタ22にて振動成分が抽出された後、スイッチング周波数可変手段23に入力される。そして、スイッチング周波数可変手段23は、直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧の振動成分に基づいて、三角波発生器24の三角波Vcarの周波数を変化させる。なお、スイッチング周波数可変手段23は、直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧の上昇に応じて三角波Vcarの周波数を高くすることができる。   Further, the voltage between the terminals of the DC filter capacitor 13 is detected by the voltage detection means 19, and after the vibration component is extracted by the band pass filter 22, it is input to the switching frequency variable means 23. Then, the switching frequency varying means 23 changes the frequency of the triangular wave Vcar of the triangular wave generator 24 based on the vibration component of the voltage across the DC filter capacitor 13. The switching frequency varying means 23 can increase the frequency of the triangular wave Vcar in accordance with the increase in the voltage between the terminals of the DC filter capacitor 13.
そして、PWM制御部26に入力された電圧指令値Vcmdは、三角波発生器24にて発生された三角波Vcarと比較され、三角波Vcarと電圧指令値Vcmdとの比較結果に基づいてスイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフ制御が行われることで、インバータ14がPWM制御される。
ここで、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング損失はスイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング周波数に比例するため、直流フィルタコンデンサ13の端子間電圧の上昇に応じて三角波Vcarの周波数を高くすることで、直流リアクトル12および直流フィルタコンデンサ13の共振エネルギーをスイッチング素子Q1〜Q6で消費させることができ、LC共振を抑制することができる。
The voltage command value Vcmd input to the PWM control unit 26 is compared with the triangular wave Vcar generated by the triangular wave generator 24, and the switching elements Q1 to Q6 are based on the comparison result between the triangular wave Vcar and the voltage command value Vcmd. By performing the on / off control, the inverter 14 is PWM-controlled.
Here, since the switching loss of the switching elements Q1 to Q6 is proportional to the switching frequency of the switching elements Q1 to Q6, the DC reactor is increased by increasing the frequency of the triangular wave Vcar in accordance with the increase of the voltage across the DC filter capacitor 13. 12 and the DC filter capacitor 13 can be consumed by the switching elements Q1 to Q6, and LC resonance can be suppressed.
なお、インバータ14の出力電圧は、PWM制御のキャリア周波数が変化しても、出力電圧調整手段2にて電圧指令値Vcmdに制御されるため、車両用静止形補助電源装置は、常に一定の電圧および周波数の交流電力を出力することができる。
また、図1の実施形態では、スイッチング素子Q1〜Q6が図4の等価回路の抵抗Rに相当し、直流リアクトル12および直流フィルタコンデンサ13の共振エネルギーをスイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング損失として消費させることから、インバータエアコンなどの定電力負荷が車両用静止形補助電源装置に接続されている場合においても、LC共振を抑制することができる。
Note that the output voltage of the inverter 14 is controlled to the voltage command value Vcmd by the output voltage adjusting means 2 even if the carrier frequency of the PWM control is changed. And AC power with a frequency can be output.
In the embodiment of FIG. 1, the switching elements Q1 to Q6 correspond to the resistance R of the equivalent circuit of FIG. 4, and the resonance energy of the DC reactor 12 and the DC filter capacitor 13 is consumed as the switching loss of the switching elements Q1 to Q6. Therefore, even when a constant power load such as an inverter air conditioner is connected to the stationary auxiliary power supply device for a vehicle, LC resonance can be suppressed.
本発明の一実施形態に係る電力変換装置の制御装置が適用される車両用静止形補助電源装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a stationary auxiliary power supply device for a vehicle to which a control device for a power conversion device according to an embodiment of the present invention is applied. 従来の車両用静止形補助電源装置の概略構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of schematic structure of the conventional static auxiliary power supply device for vehicles. 従来の車両用静止形補助電源装置の概略構成のその他の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of schematic structure of the conventional static auxiliary power supply device for vehicles. 従来のLC共振現象の抑制方法を等価回路にて示す図である。It is a figure which shows the conventional suppression method of LC resonance phenomenon in an equivalent circuit.
符号の説明Explanation of symbols
11 直流電源
12 直流リアクトル
13 直流フィルタコンデンサ
14 インバータ
Q1〜Q6 スイッチング素子
D1〜D6 フライホイールダイオード
15 フィルタリアクトル
16 フィルタコンデンサ
17 絶縁変圧器
18、19 電圧検出手段
20 LC平滑回路
21 電力変換装置の制御装置
22 バンドパスフィルタ
23 スイッチング周波数可変手段
24 三角波発生器
25 出力電圧調整手段
26 PWM制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 DC power supply 12 DC reactor 13 DC filter capacitor 14 Inverter Q1-Q6 Switching element D1-D6 Flywheel diode 15 Filter reactor 16 Filter capacitor 17 Insulation transformer 18, 19 Voltage detection means 20 LC smoothing circuit 21 Control apparatus of power converter 22 Bandpass Filter 23 Switching Frequency Variable Means 24 Triangular Wave Generator 25 Output Voltage Adjusting Means 26 PWM Controller

Claims (5)

  1. インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記インバータのスイッチング周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする電力変換装置の制御装置。
    Voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of a capacitor of an LC smoothing circuit of a choke input type connected to a preceding stage of the inverter;
    Filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the capacitor detected by the voltage detection means;
    A control apparatus for a power converter, comprising: switching frequency varying means for varying the switching frequency of the inverter based on a vibration component of the voltage across the capacitor extracted by the filter means.
  2. 前記スイッチング周波数可変手段は、前記コンデンサの端子間電圧の上昇に応じて前記スイッチング周波数を高くすることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の制御装置。   2. The control device for a power converter according to claim 1, wherein the switching frequency variable means increases the switching frequency in accordance with an increase in voltage between terminals of the capacitor.
  3. インバータのスイッチング周波数を決定するキャリア波として作用する三角波を発生させる三角波発生器と、
    前記インバータの出力側から検出された電圧検出値と電圧目標値との偏差がゼロになるように電圧指令値を生成する出力電圧調整手段と、
    前記三角波発生器にて発生された三角波と前記出力電圧調整手段にて生成された電圧指令値との比較結果に基づいて、前記インバータをPWM制御するPWM制御部と、
    前記インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記三角波発生器のキャリア波の周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする電力変換装置の制御装置。
    A triangular wave generator that generates a triangular wave that acts as a carrier wave that determines the switching frequency of the inverter;
    Output voltage adjusting means for generating a voltage command value so that a deviation between a voltage detection value detected from the output side of the inverter and a voltage target value becomes zero;
    A PWM control unit that PWM-controls the inverter based on a comparison result between the triangular wave generated by the triangular wave generator and the voltage command value generated by the output voltage adjusting means;
    Voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of a capacitor of an LC smoothing circuit of a choke input system connected to a preceding stage of the inverter;
    Filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the capacitor detected by the voltage detection means;
    And a switching frequency varying means for varying the frequency of the carrier wave of the triangular wave generator based on the vibration component of the voltage across the capacitor extracted by the filter means. apparatus.
  4. 前記スイッチング周波数可変手段は、前記コンデンサの端子間電圧の上昇に応じて前記キャリア波の周波数を高くすることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の制御装置。   2. The control device for a power converter according to claim 1, wherein the switching frequency variable means increases the frequency of the carrier wave in accordance with an increase in voltage between terminals of the capacitor.
  5. スイッチング動作によって直流を交流に変換するインバータと、
    前記インバータの前段に接続されたチョークインプット方式のLC平滑回路と、
    前記インバータのスイッチング周波数を決定するキャリア波として作用する三角波を発生させる三角波発生器と、
    前記インバータの出力側から検出された電圧検出値と電圧目標値との偏差がゼロになるように電圧指令値を生成する出力電圧調整手段と、
    前記三角波発生器にて発生された三角波と前記出力電圧調整手段にて生成された電圧指令値との比較結果に基づいて、前記インバータをPWM制御するPWM制御部と、
    前記LC平滑回路のコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段にて検出された前記コンデンサの端子間電圧から振動成分を抽出するフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段にて抽出された前記コンデンサの端子間電圧の振動成分に基づいて、前記三角波発生器のキャリア波の周波数を可変するスイッチング周波数可変手段とを備えることを特徴とする車両用静止形補助電源装置。
    An inverter that converts direct current to alternating current by switching operation;
    A choke input LC smoothing circuit connected to the previous stage of the inverter;
    A triangular wave generator for generating a triangular wave acting as a carrier wave that determines the switching frequency of the inverter;
    Output voltage adjusting means for generating a voltage command value so that a deviation between a voltage detection value detected from the output side of the inverter and a voltage target value becomes zero;
    A PWM control unit that PWM-controls the inverter based on a comparison result between the triangular wave generated by the triangular wave generator and the voltage command value generated by the output voltage adjusting means;
    Voltage detecting means for detecting a voltage across terminals of the capacitor of the LC smoothing circuit;
    Filter means for extracting a vibration component from the voltage between the terminals of the capacitor detected by the voltage detection means;
    And a switching frequency varying means for varying the frequency of the carrier wave of the triangular wave generator based on the vibration component of the voltage across the capacitor extracted by the filter means. Power supply.
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