JP2010136547A5

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Publication number: JP2010136547A5
Application number: JP2008310712A
Authority: JP
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2028-12-05

Description

相電圧信号Ｖu，Ｖv，ＶwをそれぞれＶu＝Ａ・sin(ωt)、Ｖv＝Ａ・sin(ωt＋２π/３)、Ｖw＝Ａ・sin(ωt+４π/３)とした場合、線間電圧信号Ｖuv，Ｖvw，Ｖwuは、Ｖuv＝Ｖu−Ｖv＝√（３）・Ａ・sin(ωt−π/６)、Ｖvw＝Ｖv−Ｖw＝√（３）・Ａ・sin(ωt＋３π/６)、Ｖwu＝Ｖw−Ｖu＝√（３）・Ａ・sin(ωt＋７π/６)となる。相電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖw及び線間電圧信号Ｖuv，Ｖvw，Ｖwuの関係を示すベクトル図は図１のようになる。

同図は、Ｘ軸を位相の基準（θ＝０°）とし、Ｕ相の相電圧信号Ｖuに対応するベクトルＰuがＸ軸に一致したときの状態を示している。ベクトルＰu，Ｐv，Ｐwは、それぞれ相電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖwに対応するベクトルであり、ベクトルＰuv，Ｐvw，Ｐwuは、それぞれ線間電圧信号Ｖuv，Ｖvw，Ｖwuに対応するベクトルである。また、ベクトルＰvu，Ｐwv，Ｐuwは、それぞれベクトルＰuv，Ｐvw，Ｐwuの向きを逆にしたものである。従って、ベクトルＰvu，Ｐwv，Ｐuwに対応する線間電圧信号Ｖvu，Ｖwv，Ｖuwは、それぞれ線間電圧信号Ｖuv，Ｖvw，Ｖwuの位相がπだけずれたものとなり、Ｖvu＝−Ｖuv＝√（３）・Ａ・sin(ωt＋５π/６)、Ｖwv＝−Ｖvw＝√（３）・Ａ・sin(ωt＋９π/６)、Ｖuw＝−Ｖwu＝√（３）・Ａ・sin(ωt＋π/６)となる。

上記（１）の条件は、図１に示すように、例えば、ベクトルＰuが中性点Ｎを回転中心
として回転する場合は、ベクトルＰvは常にベクトルＰuに対して開き角＋２π／３の位置を保持するように移動し、ベクトルＰwは常にベクトルＰuに対して開き角−２π／３の位置を保持するように移動すること、すなわち、ベクトルＰu，Ｐv，Ｐwの先端が常に正三角形Ｔ（図２参照）を構成するように移動することである。

次に、上述した指令値信号を生成して、これに基づくＰＷＭ信号をインバータ回路２に出力するインバータ制御回路について説明する。

図６は、本発明に係るインバータ制御回路の第１実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。

同図に示すように、指令値信号Ｘu1は、系統電圧のＵ相の相電圧信号の位相をθとすると、−π／６≦θ≦３π／６の期間は信号Ｘuwとなり、３π／６≦θ≦７π／６の期間は線間電圧制御信号Ｘuvとなり、７π／６≦θ≦１１π／６の期間はゼロとなっている。すなわち、同図に示す波形Ｘu1は、図５（ｃ）に示すＶｕ１の波形と同一の波形となっている。同様に、指令値信号Ｘv1は、−π／６≦θ≦３π／６の期間は線間電圧制御信号Ｘvwとなり、３π／６≦θ≦７π／６の期間はゼロとなり、７π／６≦θ≦１１π／６の期間は線間電圧制御信号Ｘuvの極性を反転した信号Ｘvuとなっている。また、指令値信号Ｘw1は、−π／６≦θ≦３π／６の期間はゼロとなり、３π／６≦θ≦７π／６の期間は線間電圧制御信号Ｘvwの極性を反転した信号Ｘwvとなり、７π／６≦θ≦１１π／６の期間は線間電圧制御信号Ｘwuとなっている。

本実施形態において、指令値信号生成回路６１は図５（ｃ）に示す波形となる指令値信号Ｘu1，Ｘv1，Ｘw1を出力し、ＰＷＭ信号生成回路６２は当該指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成してインバータ回路２に出力する。インバータ回路２が出力する相電圧信号Ｖu1，Ｖv1，Ｖw1は図５（ｃ）に示す波形となるが、相電圧信号Ｖu1，Ｖv1，Ｖw1の差分信号である線間電圧信号は、図５（ａ）に示す系統５に平衡した線間電圧信号Ｖuv，Ｖvw，Ｖwuとなるので、系統電圧と同期することができる。したがって、インバータ回路２から出力される交流電力は、フィルタ回路３でスイッチングノイズが除去され、変圧回路４で昇圧されて、商用電力系統５に供給される。

図１０は、本発明に係るインバータ制御回路の第２実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

信号生成回路６１３は、入力される線間電圧制御信号Ｘuv，Ｘvw，Ｘwuと、これらの反転信号Ｘvu，Ｘwv，Ｘuwと、値が常にゼロであるゼロ信号とを用いて、指令値信号Ｘu2，Ｘv2，Ｘw2を生成する。例えば、Ｘu2は、ＸuvとＸuwとゼロ信号とをコンパレータに入力して最大となる信号を抽出することで生成される。生成された指令値信号Ｘu2は、図５（ｃ）に示す波形Ｖｕ１と同じ波形となる。同様に、Ｘv2は、ＸvwとＸvuとゼロ信号とから生成され、Ｘw2は、ＸwuとＸwvとゼロ信号とから生成される。

当該制御方法を実現するためのインバータ制御回路について、以下に説明する。

図１５は、本発明に係るインバータ制御回路の第３実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

相電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖw及び線間電圧信号Ｖwu，Ｖuv，Ｖvwの関係を示すベクトル図である。相電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖwにそれぞれ対応するベクトルＰu，Ｐv，Ｐwによって形成される正三角形を基準ライン上で回転させることによって基準電圧の位置が変化する様子を示す図である。図１に示すベクトル図を時計回りにπ／６だけ回転させた図である。本発明に係るＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の相電圧信号と線間電圧信号との関係を示す図である。線間電圧信号Ｖwu，Ｖuv，Ｖvw，Ｖuw，Ｖvu，Ｖwvと本発明に係るＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の相電圧信号Ｖu1、Ｖv1、Ｖw1の波形を示す図である。本発明に係るインバータ制御回路の第１実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。フルブリッジ形の三相インバータ回路の一例を示す図である。信号生成回路が出力する指令値信号Ｘu1の波形を説明するための図である。指令値信号とキャリア信号からＰＷＭ信号を生成する方法を説明するための図である。本発明に係るインバータ制御回路の第２実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。全波整流信号を用いて指令値信号を生成する方法を説明するための図である。全波整流信号を用いて指令値信号を生成する方法を用いるための信号生成回路の構成を説明するための図である。各相の相電圧が３分の１周期毎に直流電源のＤＣ負極電位と一致するように制御するための制御方法を説明するためのフローチャートである。図１３に示す制御方法をベクトル遷移図で表したものである。本発明に係るインバータ制御回路の第３実施形態を備えた系統連系インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。信号生成回路で行われる処理を説明するためのフローチャートである。、従来のインバータ制御回路を備えた系統連系三相インバータシステムの一例を説明するためのブロック図である。三角波比較方式によるＰＷＭ信号の生成原理を示す図である。相電圧制御信号の波形と、これに三次高調波を重畳した指令値信号の波形を示す図である。

Claims

前記指令値信号生成手段は、
前記三相インバータ回路から出力される三相の出力電圧を制御するための３つの相電圧制御信号を生成する相電圧制御信号生成手段と、
前記３つの相電圧制御信号を前記線間電圧制御信号に変換する制御信号変換手段と、
前記線間電圧制御信号から前記三相インバータ回路の各相に対して前記第１乃至第３の指令値信号を生成する信号生成手段と、
を備えている、請求項２に記載のインバータ制御回路。