JP2012050215A - Single-phase signal input device and system interconnection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単相信号の位相状態等の推定を行う単相信号入力装置に関する。また、本発明は、系統連系に関する制御を行う系統連系装置に関する。 The present invention relates to a single-phase signal input device that estimates a phase state or the like of a single-phase signal. The present invention also relates to a grid interconnection device that performs control related to grid interconnection.
交流の単相信号の瞬時位相を推定する様々な方法が提案されている。この中で、単相信号のゼロクロスタイミングから単相信号の位相や周波数を検出する方法が広く知られている。しかしながら、ゼロクロスタイミングを利用する方法では、信号に含まれるノイズや高調波成分によってゼロクロスタイミングが容易に変化するため、ノイズや高調波成分に対して脆弱である。これを考慮し、単相信号の位相状態等の推定に寄与する様々な方法が提案されている。 Various methods for estimating the instantaneous phase of an alternating single-phase signal have been proposed. Among these, a method for detecting the phase and frequency of a single-phase signal from the zero-cross timing of the single-phase signal is widely known. However, the method using zero cross timing is vulnerable to noise and harmonic components because the zero cross timing easily changes depending on noise and harmonic components included in the signal. In view of this, various methods have been proposed that contribute to estimation of the phase state of a single-phase signal.
第1従来方法では、ヒルベルト変換を用いて単相信号から複素ベクトル(回転ベクトル)を得ている(例えば、下記特許文献1参照)。
In the first conventional method, a complex vector (rotation vector) is obtained from a single-phase signal using Hilbert transform (see, for example,
第2従来方法では、バンドパスフィルタに積分又は微分特性を付与したフィルタを用いて単相信号との位相差がπ/2の信号を生成し、生成信号を用いて単相信号の位相を推定している(例えば、下記特許文献2及び3参照)。
In the second conventional method, a signal having a phase difference of π / 2 with respect to a single-phase signal is generated using a filter obtained by adding integral or differential characteristics to the band-pass filter, and the phase of the single-phase signal is estimated using the generated signal. (For example, see
第3従来方法では、単相信号から擬似三相信号を生成し、擬似三相信号を三相/dq変換している(下記非特許文献1参照)。
In the third conventional method, a pseudo three-phase signal is generated from a single-phase signal, and the pseudo three-phase signal is three-phase / dq converted (see
第4従来方法では、位相遅れ単相交流生成器を用いた単相電圧型交直変換装置を提案している(例えば、下記特許文献4参照)
The fourth conventional method proposes a single-phase voltage type AC / DC converter using a phase-delayed single-phase AC generator (for example, see
しかしながら、第1及び第2従来方法では、高次のフィルタが必要であるため演算負荷が重い。 However, in the first and second conventional methods, a high-order filter is required, so that the calculation load is heavy.
また、第3従来方法では、擬似三相信号の生成が必要となる分、演算負荷が重くなる。 Further, in the third conventional method, the calculation load becomes heavy because the generation of the pseudo three-phase signal is required.
また、第4従来方法にて成されるフィルタ処理の位相遅れはπ/2(90度)である。π/2の位相遅れを実現するには高次のフィルタが必要となるため演算負荷が重い。尚、位相の遅れ量がπ/2のからずれた場合(特許文献4におけるωsとωcoが等しくない場合)でも近似解を得ることができるとの開示が特許文献4にはあるが、特許文献4に記載の方法は位相の遅れ量がπ/2であることを前提としたものであるため、位相の遅れ量がπ/2からずれると近似による誤差が発生し、精度上の問題が生じる。
Further, the phase delay of the filter processing performed by the fourth conventional method is π / 2 (90 degrees). In order to realize a phase delay of π / 2, a high-order filter is required, so that the calculation load is heavy. Note that
そこで本発明は、簡素な演算で単相信号の状態(例えば位相状態)の推定を可能ならしめる単相信号入力装置を提供することを目的とする。また本発明は、そのような単相信号入力装置を利用した系統連系装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a single-phase signal input device that makes it possible to estimate a state (for example, a phase state) of a single-phase signal with a simple calculation. It is another object of the present invention to provide a grid interconnection device using such a single-phase signal input device.
本発明に係る第1の単相信号入力装置は、交流の対象単相信号から、前記対象単相信号との位相差がπ/2よりも小さな信号又は該信号の反転信号をフィルタ信号として生成するフィルタ部と、前記対象単相信号及び前記フィルタ信号を用いて導出対象を導出する信号導出部と、を備え、前記導出対象は、前記対象単相信号との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号、又は、前記対象単相信号の周波数と同期した回転座標系上におけるベクトル信号の成分を含むことを特徴とする。 The first single-phase signal input device according to the present invention generates, as a filter signal, a signal whose phase difference from the target single-phase signal is smaller than π / 2 or an inverted signal of the target single-phase signal. And a signal derivation unit for deriving a derivation target using the target single-phase signal and the filter signal, and the derivation target has a phase difference of π / 2 with respect to the target single-phase signal. It includes a component of a vector signal on a rotating coordinate system synchronized with the frequency of the π / 2 phase difference signal or the target single phase signal.
これにより、対象単相信号の位相情報等の導出元となるπ/2位相差信号などを、対象単相信号との位相差がπ/2未満のフィルタ信号を用いて導出することができる。対象単相信号との位相差がπ/2未満のフィルタ信号は、低次のフィルタによって生成可能であるため、演算負荷が小さくて済む。 Thereby, a π / 2 phase difference signal or the like that is a derivation source of phase information or the like of the target single-phase signal can be derived using a filter signal whose phase difference from the target single-phase signal is less than π / 2. Since a filter signal having a phase difference from the target single-phase signal of less than π / 2 can be generated by a low-order filter, the calculation load is small.
具体的には例えば、前記第1の単相信号入力装置において、前記信号導出部は、前記対象単相信号及び前記フィルタ信号間の位相差を用いた三角関数と、前記対象単相信号及び前記フィルタ信号間の振幅比とに基づき、前記導出対象を導出する。 Specifically, for example, in the first single-phase signal input device, the signal derivation unit includes a trigonometric function using a phase difference between the target single-phase signal and the filter signal, the target single-phase signal, and the The derivation target is derived based on the amplitude ratio between the filter signals.
本発明に係る第2の単相信号入力装置は、交流の対象単相信号から、前記対象単相信号よりも位相が遅れた位相遅れ信号及び前記対象単相信号よりも位相が進んだ位相進み信号を生成するフィルタ部と、前記位相遅れ信号及び前記位相進み信号を用いて導出対象を導出する信号導出部と、を備え、前記導出対象は、前記対象単相信号との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号、又は、前記対象単相信号の周波数と同期した回転座標系上におけるベクトル信号の成分を含むことを特徴とする。 The second single-phase signal input device according to the present invention includes a phase lag signal that is delayed in phase from the target single-phase signal and a phase advance that is advanced in phase from the target single-phase signal. A filter unit that generates a signal, and a signal derivation unit that derives a derivation target using the phase lag signal and the phase advance signal, and the derivation target has a phase difference of π / from the target single-phase signal. 2 or a π / 2 phase difference signal which is 2, or a vector signal component on a rotating coordinate system synchronized with the frequency of the target single-phase signal.
π/2位相差信号などを導出するための位相遅れ信号及び位相進み信号は、低次のフィルタによって生成可能であるため、演算負荷が小さくて済む。 Since the phase delay signal and the phase advance signal for deriving the π / 2 phase difference signal and the like can be generated by a low-order filter, the calculation load is small.
具体的には例えば、前記第2の単相信号入力装置において、前記信号導出部は、前記対象単相信号と前記位相遅れ信号又は前記位相進み信号との間の位相差を用いた三角関数に基づき、前記導出対象を導出する。 Specifically, for example, in the second single-phase signal input device, the signal derivation unit uses a trigonometric function that uses a phase difference between the target single-phase signal and the phase delay signal or the phase advance signal. Based on this, the derivation target is derived.
また例えば、前記信号導出部の導出結果を用いて前記対象単相信号の位相情報を推定する単相信号情報推定部を、前記第1又は第2の単相信号入力装置に更に設けるようにしてもよい。 In addition, for example, a single-phase signal information estimation unit that estimates phase information of the target single-phase signal using a derivation result of the signal derivation unit may be further provided in the first or second single-phase signal input device. Also good.
また例えば、前記第1又は第2の単相信号入力装置において、前記単相信号情報推定部は、前記信号導出部の導出結果を用いて、前記対象単相信号の周波数及び振幅の内、少なくとも1つを更に推定してもよい。 Further, for example, in the first or second single-phase signal input device, the single-phase signal information estimation unit uses at least a frequency and an amplitude of the target single-phase signal by using a derivation result of the signal derivation unit. One may be further estimated.
本発明に係る第3の単相信号入力装置は、交流の対象単相信号から、前記対象単相信号との位相差がπ/4である信号又は該信号の反転信号をフィルタ信号として生成するフィルタ部と、前記対象単相信号及び前記フィルタ信号を用いて前記対象単相信号の位相情報を推定する単相信号情報推定部と、を備えたことを特徴とする。 The third single-phase signal input device according to the present invention generates, as a filter signal, a signal having a phase difference of π / 4 from the target single-phase signal or an inverted signal of the target single-phase signal. And a single phase signal information estimation unit configured to estimate phase information of the target single phase signal using the target single phase signal and the filter signal.
上記のフィルタ信号は、低次のフィルタによって生成可能であるため、演算負荷が小さくて済む。また、対象単相信号及びフィルタ信号間の位相差をπ/4に設定することで、該位相差をπ/4以外とするよりも、位相情報の推定用演算を更に低減することが可能である。 Since the above filter signal can be generated by a low-order filter, the calculation load is small. In addition, by setting the phase difference between the target single-phase signal and the filter signal to π / 4, it is possible to further reduce the calculation for estimating the phase information, compared to setting the phase difference to other than π / 4. is there.
また例えば、前記第3の単相信号入力装置において、前記単相信号情報推定部は、推定した前記位相情報を用いて、前記対象単相信号の周波数をも更に推定してもよい。 Further, for example, in the third single-phase signal input device, the single-phase signal information estimation unit may further estimate the frequency of the target single-phase signal using the estimated phase information.
本発明に係る系統連系装置は、電力系統に接続される電力変換回路と、前記電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記電力系統及び前記電力変換回路間における交流の単相信号を対象単相信号として受ける上記の何れかに記載の単相信号入力装置と、前記単相信号入力装置を用いて前記電力変換部の単独運転状態を検出する単独運転検出部と、を有することを特徴とする A grid interconnection apparatus according to the present invention includes a power conversion circuit connected to a power system, and a control circuit that controls the power conversion circuit, the control circuit being between the power system and the power conversion circuit. The single-phase signal input device according to any one of the above that receives an alternating single-phase signal as a target single-phase signal, and an isolated operation detection unit that detects an isolated operation state of the power conversion unit using the single-phase signal input device And characterized by having
本発明によれば、簡素な演算で単相信号の状態(例えば位相状態)の推定が可能となる。 According to the present invention, it is possible to estimate a state of a single-phase signal (for example, a phase state) with a simple calculation.
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、物理量等を表す記号又は部品等を参照する符号を付記することによって該記号又は符号に対応する名称を省略又は略記することがある。例えば、フィルタ信号を記号v2によって表す場合、フィルタ信号v2を、例えば信号v2と表記する場合もある。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the drawings to be referred to, the same part is denoted by the same reference numeral, and redundant description regarding the same part is omitted in principle. In addition, in this specification, for simplification of description, a symbol that represents a physical quantity or a symbol that refers to a component or the like is added, and a name corresponding to the symbol or the symbol may be omitted or abbreviated. For example, when referring to the filter signal by the symbol v 2, the filter signal v 2, for example it may be referred to as a signal v 2.
<<第1実施形態>>
図1に、本発明の第1実施形態に係る位相差推定ユニット1(以下、推定ユニット1と略記することがある)の内部ブロック図を示す。推定ユニット1は、フィルタ11、ベクトル成分算出部12及び位相差算出部13を備える。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 shows an internal block diagram of a phase difference estimation unit 1 (hereinafter sometimes abbreviated as estimation unit 1) according to the first embodiment of the present invention. The
記号vsは、位相情報等が導出されるべき交流且つ単相の信号を表し、以下、信号vsを対象単相信号とも呼ぶ。対象単相信号vsが表す物理量(電圧、電流、速度など)の種類は任意である。記号v1及びv2も信号を表す記号である。特に記述なき限り、信号v1は対象単相信号vsと同じものである。故に、以下では、vsだけでなく、v1をも対象単相信号と呼ぶことがある。信号v2は、信号v1にフィルタ処理を施して得られる信号であり、信号v2を特にフィルタ信号とも呼ぶ。 The symbol vs represents an alternating current and single phase signal from which phase information and the like are to be derived. Hereinafter, the signal vs is also referred to as a target single phase signal. The type of physical quantity (voltage, current, speed, etc.) represented by the target single-phase signal vs is arbitrary. Symbols v 1 and v 2 are also symbols representing signals. Unless otherwise stated, the signal v 1 is the same as the target single-phase signal vs. Therefore, hereinafter, not only vs but also v 1 may be referred to as a target single-phase signal. The signal v 2 is a signal obtained by performing a filtering process on the signal v 1 , and the signal v 2 is particularly called a filter signal.
図2(a)に、αβ座標系とPQ座標系との関係を示す。αβ座標系は、固定軸であるα及びβ軸を座標軸とする二次元固定座標系である。α及びβ軸は互いに直交しており、β軸はα軸から電気角で90度だけ進んでいる。図2(a)を含む任意の座標系を示す図において、反時計回り方向が位相の進み方向に対応する。PQ座標系は、回転軸であるP及びQ軸を座標軸とする二次元回転座標系である。P及びQ軸は互いに直交しており、Q軸はP軸から電気角で90度だけ進んでいる。α軸から見たP軸の位相をθにて表す。θは、α軸を基準とするP軸の位相の進み角度を表している。 FIG. 2A shows the relationship between the αβ coordinate system and the PQ coordinate system. The αβ coordinate system is a two-dimensional fixed coordinate system having α and β axes as fixed axes as coordinate axes. The α and β axes are orthogonal to each other, and the β axis is advanced from the α axis by 90 degrees in electrical angle. In the figure showing an arbitrary coordinate system including FIG. 2A, the counterclockwise direction corresponds to the phase advance direction. The PQ coordinate system is a two-dimensional rotational coordinate system having the rotation axes P and Q as coordinate axes. The P and Q axes are orthogonal to each other, and the Q axis is advanced from the P axis by an electrical angle of 90 degrees. The phase of the P axis viewed from the α axis is represented by θ. θ represents the advance angle of the phase of the P axis with respect to the α axis.
図2(a)において、符号800は任意の座標系上のベクトルを表している。ベクトル800は、任意の信号の位相及び振幅状態を表している。従って、ベクトル800によって位相及び振幅状態が表される信号を、ベクトル信号と呼ぶこともできる。今、ベクトル800が、PQ座標系の回転に同期して回転するベクトルであるとする。そうすると、αβ座標系上においてベクトル800は回転するため、αβ座標系上におけるベクトル800は回転ベクトルとも呼べる。ベクトル800のα軸、β軸、P軸及びQ軸成分を、夫々、vα、vβ、vp及びvqにて表す。vα、vβ、vp及びvqの夫々も信号の一種である。例えば、vαは、α軸成分のみを持つ信号である(vβ、vp及びvqも同様)。vα及びvβは、αβ座標系上における回転ベクトル800の直交2成分(互いに直交する2つの成分)であり、vp及びvqは、PQ座標系上におけるベクトル800の直交2成分である。
In FIG. 2A,
対象単相信号v1の周波数として与えられた既知の周波数をωnにて表す。ωnは、高調波成分を無視した、信号v1の基本波成分の角周波数に相当する。PQ座標系の回転における角周波数をωnに設定することができる。従って、PQ座標系は、対象単相信号v1の周波数ωnと同期して回転する回転座標系と言える。 A known frequency given as the frequency of the target single-phase signal v 1 is represented by ω n . ω n corresponds to the angular frequency of the fundamental wave component of the signal v 1 , ignoring the harmonic component. The angular frequency in the rotation of the PQ coordinate system can be set to ω n . Therefore, it can be said that the PQ coordinate system is a rotating coordinate system that rotates in synchronization with the frequency ω n of the target single-phase signal v 1 .
信号v1及びv2は、
v1=AMPv1・cos(θv1)、
v2=AMPv2・cos(θv2)、
によって表される。AMPv1及びAMPv2は、それぞれ信号v1及びv2の振幅を表し、θv1及びθv2は、それぞれ信号v1及びv2の位相を表している。信号v1及びv2間の位相差をθ1にて表す。“θ1=θv1−θv2”である。従って、信号v2は、
v2=AMPv2・cos(θv1−θ1)、
とも表現される。θ1が正のとき、信号v2は信号v1よりもθ1だけ位相が遅れる。
Signals v 1 and v 2 are
v 1 = AMP v1 · cos (θ v1 ),
v 2 = AMP v2 · cos (θ v2 ),
Represented by AMP v1 and AMP v2, respectively represent the amplitude of the signal v 1 and v 2, theta v1 and theta v2 are respectively represents the phase of the signal v 1 and v 2. The phase difference between the signals v 1 and v 2 is represented by θ 1 . “Θ 1 = θ v1 −θ v2 ”. Therefore, the signal v 2 is
v 2 = AMP v2 · cos (θ v1 −θ 1 ),
It is also expressed. When θ 1 is positive, the signal v 2 is delayed in phase by θ 1 relative to the signal v 1 .
図2(b)において、実線802及び803は、それぞれαβ座標系上における信号v1及びv2の軌跡を表している。図2(b)から分かるように、信号v1がα軸成分のみを持つようにα軸は設定される。従って、v1=vαであると共に、信号vβと対象単相信号v1との位相差はπ/2である。故に、対象単相信号v1を基準にして考えた場合、信号vβをπ/2位相差信号と呼ぶこともできる。本明細書において、πは円周率を表し、特に記述なき限り、位相又は角度は電気角における位相又は角度であると共に、πを用いて表した位相又は角度の単位はラジアンである。
In FIG. 2B,
下記式(A−1)の行列C1(θ1)を用いると、信号v1及びv2を、αβ座標系上における回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。即ち、式(A−1)の行列C1(θ1)を用いて、式(A−1a)が成立する。ここで、
RAMP=AMPv1/AMPv2、
である。即ち、RAMPは、信号v1及びv2間の振幅比である。また、
θ2=π/2−θ1
である。また、式(A−1)及び(A−1a)から明らかなように、π/2位相差信号としての信号vβを、式(A−1b)又は(A−1c)によって表すことができる。尚、行列C1(θ1)は、θ2にも依存すると言えるので、“C1(θ1)”を“C1(θ2)”と表記することもできる。
When the matrix C 1 (θ 1 ) of the following equation (A-1) is used, the signals v 1 and v 2 can be converted into orthogonal two components v α and v β of the
R AMP = AMP v1 / AMP v2 ,
It is. That is, R AMP is the amplitude ratio between the signals v 1 and v 2 . Also,
θ 2 = π / 2−θ 1
It is. As apparent from the equation (A-1) and (A-1a), a signal v beta as [pi / 2 phase difference signal can be represented by the formula (A-1b) or (A-1c) . Since the matrix C 1 (θ 1 ) can also be said to depend on θ 2 , “C 1 (θ 1 )” can also be expressed as “C 1 (θ 2 )”.
行列C1(θ1)は、例えば、θ1がπ/4であるときには式(A−2)によって表され、θ1がπ/3であるときには式(A−2a)によって表される。 The matrix C 1 (θ 1 ) is represented by, for example, an expression (A-2) when θ 1 is π / 4, and is represented by an expression (A-2a) when θ 1 is π / 3.
αβ座標系上の回転ベクトル800を角度θだけ回転させることで、PQ座標系上のベクトル800を得ることができる。αβ座標系上の回転ベクトル800を角度θだけ回転させるための行列C2(θ)は下記式(A−3)によって表され、行列C1(θ1)及びC2(θ)の積である行列C(θ)は下記式(A−4)によって表される。行列C(θ)を用いれば、信号v1及びv2を、PQ座標系上におけるベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することができる。即ち、v1及びv2とvp及びvqとの間には、式(A−4a)が成立する。
The
図1のフィルタ11は、フィルタリング対象信号の位相を遅らせる又は進ませるフィルタ処理をフィルタリング対象信号としての信号v1に施すことによりフィルタ信号v2を生成する。フィルタ11の伝達関数はF(s)で表される。フィルタ11において、周波数ωnにおける信号v1のゲインは1/RAMPである。従って、フィルタ11を通すことにより、信号v1における周波数ωnの信号成分の振幅は1/RAMPになる。
ベクトル成分算出部12は、θ1及びθを用いた上記式(A−4)及び(A−4a)に従う座標変換を行うことによって、信号v1及びv2から信号vp及びvqを算出する。ベクトル成分算出部12として、図3のベクトル成分算出部12Aを用いることも可能である。ベクトル成分算出部12Aには座標変換部14及び15が設けられている。座標変換部14は、θ1に基づき上記式(A−1)及び(A−1a)に従って信号v1及びv2から信号vα及びvβを算出する。座標変換部15は、座標変換部14にて算出された信号vα及びvβを要素とする行列に行列C2(θ)を乗じることにより信号vp及びvqを算出する。即ち、信号vα及びvβを直交二成分とする、αβ座標系上の回転ベクトル800を、行列C2(θ)を用いてθだけ回転させることにより、信号vp及びvqを直交二成分とする、PQ座標系上のベクトル800を算出する。
The vector
位相差算出部13は、ベクトル成分算出部12にて算出されたvp及びvqから、θと対象単相信号v1の位相θv1との間の位相差Δθを求める。位相差Δθの導出式及び位相差Δθの利用方法については後述する。
The phase
本実施形態及び後述の他の実施形態において、演算動作(フィルタ処理等をも含む)を行う各部位は、各時点で得られている最新の信号の値を用いて自身が成すべき演算を行い、所定の更新周期で自身が算出して出力すべき信号の値を更新する。従って、演算動作を行う任意の部位にて導出される導出対象の値は、その導出対象の瞬時値を表している。例えば、或る時刻tにおいてフィルタ11が導出するフィルタ信号v2の値は、時刻tにおけるフィルタ信号v2の瞬時値であり、或る時刻tにおいて位相差算出部13が導出する位相差Δθの値は、時刻tにおける位相差Δθの瞬時値である。同様に例えば、後述の位相推定ユニット2(図6参照)が時刻tにおいて導出するθestは、時刻tにおける対象単相信号v1の位相の瞬時値(瞬時位相)である。
In this embodiment and other embodiments described later, each part that performs a calculation operation (including filter processing and the like) performs a calculation to be performed by itself using the latest signal value obtained at each time point. The signal value to be calculated and output by itself is updated at a predetermined update period. Therefore, the value of the derivation target derived at any part where the calculation operation is performed represents the instantaneous value of the derivation target. For example, the value of the filter signal v 2 derived by the
信号v1及びv2間の位相差θ1がπ/4又はπ/3であるときを想定し、フィルタ11及びベクトル成分算出部12の具体的演算動作を説明する。但し、“0<|θ1|<π/2”が満たされる限り、θ1の値はπ/4及びπ/3以外であってもよい。
Assuming that the phase difference θ 1 between the signals v 1 and v 2 is π / 4 or π / 3, specific calculation operations of the
[θ1=π/4の場合の具体例]
信号v1及びv2間の位相差θ1がπ/4であるときにおけるフィルタ11及びベクトル成分算出部12の具体的演算動作を説明する。θ1=π/4であるとき、フィルタ11は、信号v1にフィルタ11の伝達関数“F(s)=2ωn/(s+ωn)”を作用させる下記式(A−5)に従ってフィルタ信号v2を生成する。式(A−5)のフィルタ信号v2は、信号v1からπ/4だけ位相が遅れた位相遅れ信号である。式(A−5)及び後述の幾つかの式に現われる演算記号“s”は、ラプラス演算子である。
[Specific example when θ 1 = π / 4]
A specific calculation operation of the
上記式(A−1a)及び(A−2)に基づく下記式(A−6)により、信号v1及びv2をαβ座標系上の回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。ここで、信号v2の振幅が信号v1の振幅の√2倍となるように、式(A−5)に対応するフィルタ11のゲインは設定されている。即ち、RAMP=1/√2である。尚、“√2”は、2の正の平方根である。
The signals v 1 and v 2 are converted into orthogonal two components v α and v β of the
式(A−6)で得られたvα及びvβを、下記式(A−7)により、PQ座標系上のベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することもできる。
V α and v β obtained by the equation (A-6) can be converted into orthogonal two components v p and v q of the
式(A−6)を用いて一旦vα及びvβを算出してから式(A−7)によりvp及びvqを算出するのではなく、下記式(A−8)を用いてv1及びv2から直接的にvp及びvqを求めることもできる。 Rather than calculating v α and v β once using equation (A-6) and then calculating v p and v q using equation (A-7), v v and v q are calculated using equation (A-8) below. It is also possible to obtain v p and v q directly from 1 and v 2 .
更に、本例の如く位相差θ1がπ/4の場合には、次式(A−9)を用いてv1及びv2から直接的にvp及びvqを求めることもできる。 Furthermore, when the phase difference θ 1 is π / 4 as in this example, v p and v q can be directly obtained from v 1 and v 2 using the following equation (A-9).
以上のように、一次のフィルタを用いた比較的簡単な演算によって、回転座標系上における単相のベクトル信号(直交2成分がvp及びvqであるベクトル信号)を得ることができる。図4に、θ1がπ/4であるときにおける、推定ユニット1内の各信号の波形例を示す。図4において、曲線810v1、810v2、810vα、810vβ、810vp及び810vqは、夫々、信号v1、v2、vα、vβ、vp及びvqの波形例を表している。図4のグラフにおける横軸は時間に対応し、横軸の数値の単位は秒である(後述の図5、図8、図13、図14、図21及び図22も同様)。図4から、過渡応答時においても、対象単相信号v1の半周期程度でPQ座標系上のベクトルが正確に(或いは概ね正確に)得られていることが分かる。
As described above, a single-phase vector signal (vector signal having two orthogonal components v p and v q ) on the rotating coordinate system can be obtained by a relatively simple calculation using a primary filter. FIG. 4 shows a waveform example of each signal in the
上記式(A−5)に従って得られるフィルタ信号v2は信号v1に対してπ/4だけ位相が遅れているが、信号v1に対してπ/4だけ位相を進ませた信号をフィルタ信号v2として生成するようにしてもよく、この場合には、下記式(A−5a)に従ってフィルタ信号v2を生成すればよい。式(A−5a)のフィルタ信号v2は、信号v1からπ/4だけ位相が進んだ位相進み信号であり、式(A−5a)にてフィルタ信号v2を生成する場合、“θ1=−π/4”である。 The formula (A-5) filter the signal v 2 obtained according to the the signal v by one for [pi / 4 phase is delayed, filter a signal is advanced the phase by [pi / 4 with respect to the signal v 1 The signal v 2 may be generated. In this case, the filter signal v 2 may be generated according to the following equation (A-5a). Filter signal v 2 of the formula (A-5a) is a phase advance signal is advanced in phase by [pi / 4 from the signal v 1, when generating a filter signal v 2 by a formula (A-5a), "θ 1 = −π / 4 ″.
また、フィルタ11において、式(A−5)の右辺にて表される信号の反転信号をフィルタ信号v2として生成するようにしても良い。任意の注目信号の反転信号とは、該注目信号の符号を反転した信号を指す。即ち例えば、信号v1の反転信号は(−v1)である。従って、式(A−5)の右辺にて表される信号の反転信号は
“−(2ωnv1/(s+ωn))”で表される。式(A−5)の右辺にて表される信号の反転信号は、信号v1に対して3π/4だけ位相が進んだ信号である。このように、一次のフィルタ11にて信号の位相をπ/2以上進めることもできる。同様に、フィルタ11において、式(A−5a)の右辺にて表される信号の反転信号(−(2sv1/(s+ωn))をフィルタ信号v2として生成するようにしても良い。式(A−5a)の右辺にて表される信号の反転信号は、信号v1に対して3π/4だけ位相が遅れた信号である。このように、一次のフィルタ11にて信号の位相をπ/2以上遅らせることもできる。
Further, the
[θ1=π/3の場合の具体例]
信号v1及びv2間の位相差θ1がπ/3であるときにおけるフィルタ11及びベクトル成分算出部12の具体的演算動作を説明する。θ1=π/3であるとき、フィルタ11は、信号v1にフィルタ11の伝達関数F(s)を作用させる下記式(A−10)に従ってフィルタ信号v2を生成する。式(A−10)のフィルタ信号v2は、信号v1からπ/3だけ位相が遅れた位相遅れ信号である。
[Specific example when θ 1 = π / 3]
A specific calculation operation of the
上記式(A−1a)及び(A−2a)に基づく下記式(A−11)により、信号v1及びv2をαβ座標系上の回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。ここで、信号v2の振幅が信号v1の振幅と同じになるように、式(A−10)に対応するフィルタ11のゲインは設定されている。即ち、RAMP=1である。
The signals v 1 and v 2 are converted into orthogonal two components v α and v β of the
式(A−11)で得られたvα及びvβを、下記式(A−12)により、PQ座標系上のベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することもできる。
V α and v β obtained by the equation (A-11) can be converted into orthogonal two components v p and v q of the
式(A−11)を用いて一旦vα及びvβを算出してから式(A−12)によりvp及びvqを算出するのではなく、下記式(A−13)を用いてv1及びv2から直接的にvp及びvqを求めることもできる。 Rather than calculating v α and v β once using equation (A-11) and then calculating v p and v q using equation (A-12), it is possible to calculate v using equation (A-13) below. It is also possible to obtain v p and v q directly from 1 and v 2 .
以上のように、一次のフィルタを用いた比較的簡単な演算によって、回転座標系上における単相のベクトル信号(直交2成分がvp及びvqであるベクトル信号)を得ることができる。図5に、θ1がπ/3であるときにおける、推定ユニット1内の各信号の波形例を示す。図5において、曲線815v1、815v2、815vα、815vβ、815vp及び815vqは、夫々、信号v1、v2、vα、vβ、vp及びvqの波形例を表している。図5から、過渡応答時においても、対象単相信号v1の半周期程度でPQ座標系上のベクトルが正確に(或いは概ね正確に)得られていることが分かる。
As described above, a single-phase vector signal (vector signal having two orthogonal components v p and v q ) on the rotating coordinate system can be obtained by a relatively simple calculation using a primary filter. FIG. 5 shows a waveform example of each signal in the
上記式(A−10)に従って得られるフィルタ信号v2は信号v1に対してπ/3だけ位相が遅れているが、信号v1に対してπ/3だけ位相を進ませた信号をフィルタ信号v2として生成するようにしてもよく、この場合には、下記式(A−10a)に従ってフィルタ信号v2を生成すればよい。式(A−10a)のフィルタ信号v2は、信号v1からπ/3だけ位相が進んだ位相進み信号であり、式(A−10a)にてフィルタ信号v2を生成する場合、“θ1=−π/3”である。 The formula (A-10) filter signal obtained according to v 2 is only the signal v 1 against [pi / 3 phase is delayed, filter a signal is advanced the phase by [pi / 3 with respect to the signal v 1 The signal v 2 may be generated. In this case, the filter signal v 2 may be generated according to the following equation (A-10a). Filter signal v 2 of the formula (A-10a) is a phase advance signal is advanced in phase by [pi / 3 from the signal v 1, when generating a filter signal v 2 by a formula (A-10a), "θ 1 = −π / 3 ″.
また、フィルタ11において、式(A−10)の右辺にて表される信号の反転信号をフィルタ信号v2として生成するようにしても良い。式(A−10)の右辺にて表される信号の反転信号は、信号v1に対して2π/3だけ位相が進んだ信号である。このように、一次のフィルタ11にて信号の位相をπ/2以上進めることもできる。同様に、フィルタ11において、式(A−10a)の右辺にて表される信号の反転信号をフィルタ信号v2として生成するようにしても良い。式(A−10a)の右辺にて表される信号の反転信号は、信号v1に対して2π/3だけ位相が遅れた信号である。このように、一次のフィルタ11にて信号の位相をπ/2以上遅らせることもできる。
Further, the
[位相、周波数及び振幅の推定方法]
ベクトル成分算出部12にて利用する角度θと信号v1の位相θv1との間の位相差Δθは、次式(A−14)にて求めることができる。式(A−14)による位相差Δθの算出を位相差算出部13にて成すことができる(図1参照)。“Δθ=θv1−θ”であるから、対象単相信号v1の位相θv1を式(A−15)に従って求めることもできる。これを実現すべく、図6に示されるような位相推定ユニット2(以下、推定ユニット2と略記することがある)を形成しても良い。推定ユニット2は、図1の推定ユニット1に加算部14を追加したものである。加算部14は、位相差算出部13にて算出された位相差Δθに角度θを加算することによって位相θestを算出する。加算部14にて算出された位相θestは位相推定ユニット2にて推定された位相θv1の値を表している。
[Estimation method of phase, frequency and amplitude]
The phase difference Δθ between the angle θ used in the vector
或いは、図7に示すような位相/周波数/振幅推定ユニット3(以下、推定ユニット3と略記することがある)を形成するようにしても良い。推定ユニット3は、図1の推定ユニット1に、PI制御部16、加算部17及び積分部18を追加したものである。推定ユニット3では、Δθがゼロに収束させるための下記式(A−16)及び(A−17)に従うPLL(Phase Locked Loop)を構成することによってθestをθv1に一致させる。KP及びKiは、夫々、PI制御部16にて実行される比例積分制御の比例係数及び積分係数である。
Alternatively, a phase / frequency / amplitude estimation unit 3 (hereinafter sometimes abbreviated as estimation unit 3) as shown in FIG. 7 may be formed. The
具体的には、位相差算出部13にて算出されたΔθと既知の角周波数として与えられたωnとに基づき、PI制御部16及び加算部17にて、式(A−16)に従い周波数ωestを算出する。積分部18は、式(A−17)に従い、算出された周波数ωestを積分することにより位相θestを算出する。推定ユニット3のベクトル成分算出部12では、積分部18にて算出された位相θestがベクトル成分算出部12の座標変換における位相θとして利用される。推定ユニット3では、座標変換における位相θ(=θest)と信号v1の位相θv1との間の位相差Δθがゼロに収束するようにPLLが構成されているため、位相θestは、位相θv1の推定値として機能する。従って、位相θv1の推定値θestの元となる周波数ωestは、対象単相信号v1の角周波数の推定値に相当する。例えば、対象単相信号v1の周波数は、既知の公称周波数ωn(例えば、60×2π)としてシステムに与えられるが、実際の対象単相信号v1の周波数(例えば、59.5×2π)は公称周波数ωnからずれることも多い。推定ユニット3によれば、対象単相信号v1の真の周波数を周波数ωestとして推定することができる。
Specifically, based on Δθ calculated by the phase
また、Δθがゼロである場合、PQ座標系は対象単相信号v1の周波数と完全に同期して回転すると共に対象単相信号v1はQ軸成分を持たない。即ち、Δθがゼロであるとき、対象単相信号v1は、P軸成分のみを持つP軸上の信号となる。故に、推定ユニット3のベクトル成分算出部12にて算出される信号vpの値は、対象単相信号v1の振幅を表すこととなる。推定ユニット3では、ベクトル成分算出部12にて算出される信号vpの値を振幅AMPestとして出力する。上述の説明から明らかなように、振幅AMPestは、対象単相信号v1の振幅(即ち、信号v1の振幅AMPv1)の推定値を表している。
Also, if Δθ is zero, PQ coordinate system target single-phase signal v 1 with rotated fully synchronized with the frequency of interest single-phase signal v 1 has no Q-axis component. That is, when Δθ is zero, the target single-phase signal v 1 is a signal on the P axis having only the P axis component. Therefore, the value of the signal v p calculated by the vector
図7の推定ユニット3の入出力信号及び中間生成信号の波形例を図8に示す。図8において、曲線820v1、820v2、820vp及び820vqは、夫々、推定ユニット3における信号v1、v2、vp及びvqの波形例を表しており、曲線821は、推定ユニット3にて算出された周波数ωestを2πで割った信号の波形例を表しており、鋸状の線822は、推定ユニット3にて算出された位相θestの信号(信号値が−π〜π間で振動)の波形例を表している。図8の各波形の導出の際、ωn/2π=60に設定され、また上記式(A−5)及び(A−9)が利用された。図8から、過渡応答時においても、対象単相信号v1の半周期程度で対象単相信号v1の位相、周波数及び振幅が正確(或いは概ね正確に)に推定されていることが分かる。
FIG. 8 shows a waveform example of the input / output signal and the intermediate generation signal of the
図7の推定ユニット3の構成を簡素化して、図9に示すような位相/周波数推定ユニット4(以下、推定ユニット4と略記することがある)を形成するようにしても良い。推定ユニット4は、フィルタ11、ベクトル成分算出部12、PI制御部19及び積分部20を備える。推定ユニット4では、vqがゼロに収束するようにPLLを構成することによってθestをθv1に一致させている。このため、推定ユニット4のベクトル成分算出部12では、PQ座標系上のベクトル800の直交2成分vp及びvqの内、vqのみを導出すれば足る。vqの導出方法は上述した通りである。但し、推定ユニット4のベクトル成分算出部12では、積分部20にて算出された位相θestがベクトル成分算出部12の座標変換における位相θとして利用される。PI制御部19は、ベクトル成分算出部12にて算出されたvqがゼロに収束するように比例積分制御によって位相θestの元となる周波数ωestを算出し、積分部20は、PI制御部19にて算出された周波数ωestを積分することにより位相θestを算出する。vqをゼロに収束させれば、対象単相信号v1はP軸成分のみを持つP軸上の信号となり、この状態はΔθがゼロの状態に相当する。従って、図7の推定ユニット3と同様、図9の推定ユニット4にて算出される位相θest及び周波数ωestも、対象単相信号v1の位相及び周波数(角周波数)の推定値として機能する。
The configuration of the
また、図10に示す如く、推定ユニット4において、周波数ωnの代わりに周波数ωestを用いてフィルタ11におけるフィルタ処理を実行するようにしても良い。即ち、フィルタ11は、PI制御部19にて算出された周波数ωestを周波数ωnとして用いた上で、信号v1からフィルタ信号v2を生成するようにしても良い。これは、図7の推定ユニット3にも適用可能である。即ち、推定ユニット3のフィルタ11は、PI制御部16及び加算部17によって算出された周波数ωestを周波数ωnとして用いた上で、信号v1からフィルタ信号v2を生成するようにしても良い。周波数ωestを用いてフィルタ処理を行うことで、周波数変動にも適切に対応することができる。
Further, as shown in FIG. 10, the
上述の如く、本実施形態に係る各推定ユニット(1、2、3又は4)は、対象単相信号v1の位相情報等を推定する。対象単相信号v1の位相情報として、本実施形態に係る各推定ユニット(1、2、3又は4)では、Δθ又はθestが導出されている。本実施形態に係る各推定ユニット(1、2、3又は4)において、フィルタ11は、対象単相信号v1に対してフィルタ処理を実行することにより、対象単相信号v1との位相差がπ/2よりも小さな信号又は対象単相信号v1との位相差がπ/2よりも小さな信号の反転信号をフィルタ信号v2として生成する。
As described above, the estimation unit according to the present embodiment (1, 2, 3 or 4) estimates the phase information of the target single-phase signal v 1 and the like. As the phase information of the target single-phase signal v 1 , Δθ or θ est is derived in each estimation unit (1, 2, 3, or 4) according to the present embodiment. In each estimation unit (1, 2, 3, or 4) according to the present embodiment, the
各推定ユニット(1、2、3又は4)におけるベクトル成分算出部12は、信号導出部としての機能を備える。この信号導出部は、対象単相信号v1及びフィルタ信号v2を用いて導出対象を導出する。この導出対象は、例えば、対象単相信号v1との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号vβ、又は、対象単相信号v1の周波数と同期した回転座標系(PQ座標系)上におけるベクトル信号の成分(vp及びvq、又は、vqのみ)である。各推定ユニット(1、2、3又は4)には、信号導出部の導出結果を用いて対象単相信号v1の位相情報を推定する単相信号情報推定部が設けられていると考えることができる。例えば、図1の位相差算出部13を含む部位、図6の位相差算出部13及び加算部14を含む部位、図7の位相差算出部13、PI制御部16、加算部17及び積分部18を含む部位、又は、図9(若しくは図10)のPI制御部19及び積分部20を含む部位が、単相信号情報推定部として機能すると考えることができる。幾つかの単相信号情報推定部は、信号導出部の導出結果を用いて、対象単相信号v1の周波数及び振幅の内、少なくとも1つを更に推定することもできる。
The vector
フィルタ11としてのフィルタ部、上記の信号導出部及び単相信号情報推定部を有する単相信号入力装置が、本実施形態に係る各推定ユニット(1、2、3又は4)に内包されていると考えることもできるし、各推定ユニット(1、2、3又は4)が単相信号入力装置に相当すると考えることもできる。
A single-phase signal input device having a filter unit as the
上記の信号導出部は、対象単相信号v1及びフィルタ信号v2間の位相差θ1を用いた三角関数(正弦又は余弦関数)と、対象単相信号v1及びフィルタ信号v2間の振幅比RAMPと、に依存する演算処理を用いて上記導出対象を導出する。この演算処理は、導出対象がπ/2位相差信号vβである場合、例えば上記式(A−1b)又は(A−1c)によるvβの算出処理であり、導出対象が回転座標系上におけるベクトル信号の成分である場合、例えば上記式(A−4)及び式(A−4a)による該成分の算出処理である。 Additional signal derivation unit includes a trigonometric function using the phase difference theta 1 between the target single-phase signal v 1 and the filter signal v 2 (sine or cosine function) between the target single-phase signal v 1 and the filter signal v 2 of The derivation target is derived using an arithmetic process depending on the amplitude ratio R AMP . This calculation process is, for example, a calculation process of v β by the above formula (A-1b) or (A-1c) when the derivation target is a π / 2 phase difference signal v β , and the derivation target is on the rotating coordinate system. In the case of the vector signal component in, the component is calculated by, for example, the above formula (A-4) and formula (A-4a).
<<第2実施形態>>
本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態において、特に記述なき事項に関しては、第1実施形態における記載を第2実施形態にも適用することができる。
<< Second Embodiment >>
A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, with respect to matters that are not particularly described, the description in the first embodiment can be applied to the second embodiment.
図11に、本発明の第2実施形態に係る位相差推定ユニット31(以下、推定ユニット31と略記することがある)の内部ブロック図を示す。推定ユニット31は、フィルタ41A及び41B、ベクトル成分算出部42及び位相差算出部43を備える。信号v2と同様、信号v3は信号v1にフィルタ処理を施して得られる信号であるため、信号v3もフィルタ信号と呼ぶことができる。
信号v1〜v3は、
v1=AMPv1・cos(θv1)、
v2=AMPv2・cos(θv1−θ1)、
v3=AMPv3・cos(θv1+θ1)、
によって表される。AMPv1、AMPv2及びAMPv3は、それぞれ信号v1、v2及びv3の振幅を表し、θv1、(θv1−θ1)及び(θv1+θ1)は、それぞれ信号v1、v2及びv3の位相を表している。本実施形態では、θ1が正であるとする。従って、信号v2は信号v1に対して位相がθ1だけ遅れた位相遅れ信号であり、信号v3は信号v1に対して位相がθ1だけ進んだ位相進み信号である。
FIG. 11 shows an internal block diagram of a phase difference estimation unit 31 (hereinafter sometimes abbreviated as estimation unit 31) according to the second embodiment of the present invention. The
Signals v 1 to v 3 are
v 1 = AMP v1 · cos (θ v1 ),
v 2 = AMP v2 · cos (θ v1 −θ 1 ),
v 3 = AMP v3 · cos (θ v1 + θ 1 ),
Represented by AMP v1 , AMP v2 and AMP v3 represent the amplitudes of the signals v 1 , v 2 and v 3 , respectively, and θ v1 , (θ v1 −θ 1 ) and (θ v1 + θ 1 ) are the signals v 1 , v, respectively. 2 and v 3 phases are represented. In this embodiment, the theta 1 is positive. Therefore, the signal v 2 is the phase lag signal whose phase is delayed by theta 1 with respect to the signal v 1, the signal v 3 is the phase advance signal advanced in phase by theta 1 with respect to the signal v 1.
下記式(B−1)の行列CA(θ1)を用いると、信号v2及びv3を、αβ座標系上における回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。即ち、式(B−1)の行列CA(θ1)を用いて、式(B−1a)が成立する。また、式(B−1)及び(B−1a)から明らかなように、π/2位相差信号としての信号vβを、式(B−1b)によって表すことができる。
Using the matrix C A (θ 1 ) of the following equation (B-1), the signals v 2 and v 3 can be converted into orthogonal two components v α and v β of the
行列CA(θ1)は、例えば、θ1がπ/4であるときには式(B−2)によって表され、θ1がπ/3であるときには式(B−2a)によって表される。 The matrix C A (θ 1 ) is represented by, for example, an expression (B-2) when θ 1 is π / 4, and is represented by an expression (B-2a) when θ 1 is π / 3.
αβ座標系上の回転ベクトル800を角度θだけ回転させることで、PQ座標系上のベクトル800を得ることができる。αβ座標系上の回転ベクトル800を角度θだけ回転させるための行列CB(θ)は下記式(B−3)によって表される。行列CA(θ1)及びCB(θ)の積である行列C’(θ)は下記式(B−4)によって表される。行列C’(θ)を用いれば、信号v2及びv3を、PQ座標系上におけるベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することができる。即ち、v2及びv3とvp及びvqとの間には、式(B−4a)が成立する。
The
図11のフィルタ41Aは、フィルタリング対象信号の位相を遅らせるフィルタ処理をフィルタリング対象信号としての信号v1に施すことにより位相遅れ信号v2を生成する。フィルタ41Bは、即ち、フィルタリング対象信号の位相を進ませるフィルタ処理をフィルタリング対象信号としての信号v1に施すことにより位相進み信号v3を生成する。フィルタ41A及び41Bの伝達関数は夫々FA(s)及びFB(s)で表される。
ベクトル成分算出部42は、θ1及びθを用いた上記式(B−4)及び(B−4a)に従う座標変換を行うことによって、信号v2及びv3から信号vp及びvqを算出する。ベクトル成分算出部42として、図12のベクトル成分算出部42Aを用いることも可能である。ベクトル成分算出部42Aには座標変換部44及び45が設けられている。座標変換部44は、θ1に基づき上記式(B−1)及び(B−1a)に従って信号v2及びv3から信号vα及びvβを算出する。座標変換部45は、座標変換部44にて算出された信号vα及びvβを要素とする行列に行列CB(θ)を乗じることにより信号vp及びvqを算出する。即ち、信号vα及びvβを直交二成分とする、αβ座標系上の回転ベクトル800を、行列CB(θ)を用いてθだけ回転させることにより、信号vp及びvqを直交二成分とする、PQ座標系上のベクトル800を算出する。
The vector
位相差算出部43は、ベクトル成分算出部42にて算出されたvp及びvqから、θと対象単相信号v1の位相θv1との間の位相差Δθを求める。
The phase
[θ1=π/4の場合の具体例]
位相差θ1がπ/4であるときにおけるフィルタ41A及び41B並びにベクトル成分算出部42の具体的演算動作を説明する。θ1=π/4であるとき、フィルタ41A及び41Bは、信号v1にフィルタ41Aの伝達関数“FA(s)=ωn/(s+ωn)”及びフィルタ41Bの伝達関数“FB(s)=s/(s+ωn)”を作用させる下記式(B−5)に従って、信号v1からπ/4だけ位相が遅れた位相遅れ信号v2及び信号v1からπ/4だけ位相が進んだ位相進み信号v3を生成する。
[Specific example when θ 1 = π / 4]
A specific calculation operation of the
上記式(B−1a)及び(B−2)に基づく下記式(B−6)により、信号v2及びv3をαβ座標系上の回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。ここでは、信号v2及びv3の各振幅が信号v1の振幅の1/√2倍となるように、式(B−5)に対応するフィルタ41A及び41Bのゲインを設定している。このため、係数“1/√2”分だけ、式(B−6)に内包される行列が式(B−2)の行列と異なっていることに注意されたい。尚、vα=v1であるから、信号v2及びv3を用いることなく信号v1そのものを信号vαとして求めるようにしてもよい。
The signals v 2 and v 3 are converted into orthogonal two components v α and v β of the
式(B−6)で得られたvα及びvβを、下記式(B−7)により、PQ座標系上のベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することもできる。
V α and v β obtained by the equation (B-6) can be converted into orthogonal two components v p and v q of the
式(B−6)を用いて一旦vα及びvβを算出してから式(B−7)によりvp及びvqを算出するのではなく、上記式(B−4)及び(B−4a)を用いてv2及びv3から直接的にvp及びvqを求めることもできる。 Rather than calculating v α and v β using equation (B-6) and then calculating v p and v q using equation (B-7), the above equations (B-4) and (B− It is also possible to determine v p and v q directly from v 2 and v 3 using 4a).
以上のように、一次のフィルタを用いた比較的簡単な演算によって、回転座標系上における単相のベクトル信号(直交2成分がvp及びvqであるベクトル信号)を得ることができる。図13に、θ1がπ/4であるときにおける、推定ユニット31内の各信号の波形例を示す。図13において、曲線830v1、830v2、830v3、830vα、830vβ、830vp及び830vqは、夫々、信号v1、v2、v3、vα、vβ、vp及びvqの波形例を表している。図13から、過渡応答時においても、対象単相信号v1の半周期程度でPQ座標系上のベクトルが正確に(或いは概ね正確に)得られていることが分かる。
As described above, a single-phase vector signal (vector signal having two orthogonal components v p and v q ) on the rotating coordinate system can be obtained by a relatively simple calculation using a primary filter. FIG. 13 shows a waveform example of each signal in the
[θ1=π/3の場合の具体例]
位相差θ1がπ/3であるときにおけるフィルタ41A及び41B並びにベクトル成分算出部42の具体的演算動作を説明する。θ1=π/3であるとき、フィルタ41A及び41Bは、信号v1にフィルタ41A及び41Bの伝達関数FA(s)及びFB(s)を作用させる下記式(B−8)に従って、信号v1からπ/3だけ位相が遅れた位相遅れ信号v2及び信号v1からπ/3だけ位相が進んだ位相進み信号v3を生成する。
[Specific example when θ 1 = π / 3]
A specific calculation operation of the
上記式(B−1a)及び(B−2a)に基づく下記式(B−9)により、信号v2及びv3をαβ座標系上の回転ベクトル800の直交2成分vα及びvβに変換することができる。ここでは、信号v2及びv3の各振幅が信号v1の振幅と同じになるように、式(B−8)に対応するフィルタ41A及び41Bのゲインを設定している。このため、式(B−9)に内包される行列が式(B−2a)の行列と同じとなっている。尚、vα=v1であるから、信号v2及びv3を用いることなく信号v1そのものを信号vαとして求めるようにしてもよい。
The signals v 2 and v 3 are converted into orthogonal two components v α and v β of the
式(B−9)で得られたvα及びvβを、下記式(B−10)により、PQ座標系上のベクトル800の直交2成分vp及びvqに変換することもできる。
V α and v β obtained by the equation (B-9) can be converted into orthogonal two components v p and v q of the
式(B−9)を用いて一旦vα及びvβを算出してから式(B−10)によりvp及びvqを算出するのではなく、上記式(B−4)及び(B−4a)を用いてv2及びv3から直接的にvp及びvqを求めることもできる。 Rather than calculating v α and v β using equation (B-9) and then calculating v p and v q using equation (B-10), the above equations (B-4) and (B− It is also possible to determine v p and v q directly from v 2 and v 3 using 4a).
以上のように、一次のフィルタを用いた比較的簡単な演算によって、回転座標系上における単相のベクトル信号(直交2成分がvp及びvqであるベクトル信号)を得ることができる。図14に、θ1がπ/3であるときにおける、推定ユニット31内の各信号の波形例を示す。図14において、曲線835v1、835v2、835v3、835vα、835vβ、835vp及び835vqは、夫々、信号v1、v2、v3、vα、vβ、vp及びvqの波形例を表している。図14から、過渡応答時においても、対象単相信号v1の半周期程度でPQ座標系上のベクトルが正確に(或いは概ね正確に)得られていることが分かる。
As described above, a single-phase vector signal (vector signal having two orthogonal components v p and v q ) on the rotating coordinate system can be obtained by a relatively simple calculation using a primary filter. FIG. 14 shows a waveform example of each signal in the
[位相、周波数及び振幅の推定方法]
ベクトル成分算出部42にて得られたvp及びvqを利用して、位相差Δθを算出することができると共に対象単相信号v1の位相、周波数及び振幅の推定値θest、ωest及びAMPestを算出することができ、それらを算出するための構成及び方法として、第1実施形態で述べた構成及び方法を採用することができる。
[Estimation method of phase, frequency and amplitude]
The phase difference Δθ can be calculated using v p and v q obtained by the vector
即ち例えば、位相差算出部43は、ベクトル成分算出部42にて得られたvp及びvqに基づき上記式(A−14)に従って位相差Δθを算出することができる。“Δθ=θv1−θ”であるから、対象単相信号v1の位相θv1を上記式(A−15)に従って求めることもできる。これを実現すべく、図15に示されるような位相推定ユニット32(以下、推定ユニット32と略記することがある)を形成しても良い。推定ユニット32は、図11の推定ユニット31に加算部44を追加したものである。加算部44は、位相差算出部43にて算出された位相差Δθに角度θを加算することによって位相θestを算出する。加算部44にて算出された位相θestは推定ユニット32にて推定された位相θv1の値を表している。
That is, for example, the phase
或いは、図16に示すような位相/周波数/振幅推定ユニット33(以下、推定ユニット33と略記することがある)を形成するようにしても良い。推定ユニット33は、図11の推定ユニット31に、PI制御部46、加算部47及び積分部48を追加したものである。PI制御部46、加算部47及び積分部48は、夫々、図7のPI制御部16、加算部17及び積分部18と同じものであり、図7の推定ユニット3に対する説明が推定ユニット33にも適用される。この適用の際、第1実施形態の説明文における“推定ユニット3、ベクトル成分算出部12、位相差算出部13、PI制御部16、加算部17及び積分部18”を、“推定ユニット33、ベクトル成分算出部42、位相差算出部43、PI制御部46、加算部47及び積分部48”に読み替えればよい。
Alternatively, a phase / frequency / amplitude estimation unit 33 (hereinafter sometimes abbreviated as estimation unit 33) as shown in FIG. 16 may be formed. The
また、図16の推定ユニット33の構成を簡素化して、図17に示すような位相/周波数推定ユニット34(以下、推定ユニット34と略記することがある)を形成するようにしても良い。推定ユニット34は、フィルタ41A及び41B、ベクトル成分算出部42、PI制御部49並びに積分部50を備える。PI制御部49並びに積分部50は、夫々、図9のPI制御部19並びに積分部20と同じものであり、図9の推定ユニット4に対する説明が推定ユニット34にも適用される。この適用の際、第1実施形態の説明文における“推定ユニット4、ベクトル成分算出部12、PI制御部19並びに積分部20”を、“推定ユニット34、ベクトル成分算出部42、PI制御部49並びに積分部50”に読み替えればよい。
Further, the configuration of the
また、図18に示す如く、推定ユニット34において、周波数ωnの代わりに周波数ωestを用いてフィルタ41A及び41Bにおけるフィルタ処理を実行するようにしても良い。即ち、フィルタ41A及び41Bは、PI制御部49にて算出された周波数ωestを周波数ωnとして用いた上で、信号v1から信号v2及びv3を生成するようにしても良い。これは、図16の推定ユニット33にも適用可能である。即ち、推定ユニット33のフィルタ41A及び41Bは、PI制御部46及び加算部47によって算出された周波数ωestを周波数ωnとして用いた上で、信号v1から信号v2及びv3を生成するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 18, the
上述の如く、本実施形態に係る各推定ユニット(31、32、33又は34)は、対象単相信号v1の位相情報等を推定する。対象単相信号v1の位相情報として、本実施形態に係る各推定ユニット(31、32、33又は34)では、Δθ又はθestが導出されている。本実施形態に係る各推定ユニット(31、32、33又は34)において、フィルタ41A及び41Bから成るフィルタ部は、対象単相信号v1に対してフィルタ処理を実行することにより、対象単相信号v1よりも位相が遅れた位相遅れ信号v2及び対象単相信号v1よりも位相が進んだ位相進み信号v3を生成する。
As described above, the estimation unit according to this embodiment (31, 32, 33 or 34) estimates the phase information of the target single-phase signal v 1 and the like. As the phase information of the target single-phase signal v 1 , Δθ or θ est is derived in each estimation unit (31, 32, 33, or 34) according to the present embodiment. In each estimation unit (31, 32, 33, or 34) according to the present embodiment, the filter unit composed of the
各推定ユニット(31、32、33又は34)におけるベクトル成分算出部42は、信号導出部としての機能を備える。この信号導出部は、信号v2及びv3を用いて導出対象を導出する。この導出対象は、例えば、対象単相信号v1との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号vβ、又は、対象単相信号v1の周波数と同期した回転座標系(PQ座標系)上におけるベクトル信号の成分(vp及びvq、又は、vqのみ)である。各推定ユニット(31、32、33又は34)には、信号導出部の導出結果を用いて対象単相信号v1の位相情報を推定する単相信号情報推定部が設けられていると考えることができる。例えば、図11の位相差算出部43を含む部位、図15の位相差算出部43及び加算部44を含む部位、図16の位相差算出部43、PI制御部46、加算部47及び積分部48を含む部位、又は、図17(若しくは図18)のPI制御部49及び積分部50を含む部位が、単相信号情報推定部として機能すると考えることができる。幾つかの単相信号情報推定部は、信号導出部の導出結果を用いて、対象単相信号v1の周波数及び振幅の内、少なくとも1つを更に推定することもできる。
The vector
上記のフィルタ部、上記の信号導出部及び単相信号情報推定部を有する単相信号入力装置が、本実施形態に係る各推定ユニット(31、32、33又は34)に内包されていると考えることもできるし、各推定ユニット(31、32、33又は34)が単相信号入力装置に相当すると考えることもできる。 The single-phase signal input device including the filter unit, the signal derivation unit, and the single-phase signal information estimation unit is considered to be included in each estimation unit (31, 32, 33, or 34) according to the present embodiment. It can also be considered that each estimation unit (31, 32, 33 or 34) corresponds to a single-phase signal input device.
上記の信号導出部は、対象単相信号v1と信号v2(又はv3)との間の位相差θ1を用いた三角関数(正弦又は余弦関数)に依存する演算処理を用いて上記導出対象を導出する。この演算処理は、導出対象がπ/2位相差信号vβである場合、例えば上記式(B−1b)によるvβの算出処理であり、導出対象が回転座標系上におけるベクトル信号の成分である場合、例えば上記式(B−4)及び式(B−4a)による該成分の算出処理である。 The signal deriving unit uses the arithmetic processing that depends on the trigonometric function (sine or cosine function) using the phase difference θ 1 between the target single-phase signal v 1 and the signal v 2 (or v 3 ). Deriving the derivation target. This calculation process is, for example, a calculation process of v β by the above formula (B-1b) when the derivation target is a π / 2 phase difference signal v β , and the derivation target is a component of a vector signal on the rotating coordinate system. In some cases, for example, the component is calculated by the above formula (B-4) and formula (B-4a).
<<第3実施形態>>
本発明の第3実施形態を説明する。第1又は第2実施形態で述べた技術を、第3実施形態及び後述の各実施形態に適用することができる。第3実施形態及び後述の各実施形態にて挙げられる各種システムの具体例では、主として、第1実施形態で述べた技術が用いられているが、それらの具体例に対して第2実施形態で述べた技術を用いても構わない。
<< Third Embodiment >>
A third embodiment of the present invention will be described. The technique described in the first or second embodiment can be applied to the third embodiment and the embodiments described later. In the specific examples of the various systems given in the third embodiment and each of the embodiments described later, the technique described in the first embodiment is mainly used. However, in the second embodiment, those specific examples are used. The described technique may be used.
図19は、第3実施形態に係る系統連系システムの構成ブロック図である。図19の系統連系システムには、直流電力源である太陽電池201と、電力変換回路である単相インバータ202と、単相インバータ202を制御する制御装置(制御回路)203と、単相の交流電力を出力する電力系統204と、が含まれている。制御装置203には、符号221〜229によって参照される各部位が備えられている。制御装置203のみを含む装置、又は、単相インバータ202及び制御装置203を含む装置を、系統連系装置と捉えることが可能である。単相インバータ202及び制御装置203以外の、図19に示される任意の部位(例えば、電流検出センサ205並びに電圧検出センサ206及び207)も系統連系装置の構成要素に含まれる、と捉えることも可能である。
FIG. 19 is a configuration block diagram of a grid interconnection system according to the third embodiment. The grid interconnection system of FIG. 19 includes a
図19には、太陽電池201の等価回路が示されている。太陽電池201は、太陽エネルギーに基づく発電を行い、直流電圧を発生させる。直流電圧保持部Cdは、太陽電池201が発生した直流電圧に応じた電荷を蓄えることにより該直流電圧を保持する。電圧検出センサ207は、直流電圧保持部Cdにて保持された直流電圧Edの電圧値を検出し、検出した電圧値を信号値として有する信号Edを直流電圧制御部221に送る。
FIG. 19 shows an equivalent circuit of the
複数のスイッチング素子を有する単相インバータ202は、各スイッチング素子のスイッチング動作を用いたパルス幅変調により、直流電圧保持部Cdからの直流電圧を単相の交流電圧に変換する。単相インバータ202にて得られた交流電圧は、端子210の電位を基準として端子210及び211から出力される。電力系統204は、交流電圧源を有し、端子212の電位を基準として端子212及び213から単相の交流電圧(例えば、いわゆる商用交流電圧)を出力する。
端子210及び212間を接続する配線上に連系点208が設けられていると共に端子211及び213間を接続する配線上に連系点209が設けられ、連系点208及び209間の交流電圧を駆動電圧として作動する負荷214が連系点208及び209間に接続されている。このように、図19の系統連系システムでは、単相インバータ202の出力交流電力と電力系統204の出力交流電力を用いて負荷214の駆動が成される。
An
Lcは、端子210及び連系点208間の屋内配線のリアクタンス成分及び端子211及び連系点209間の屋内配線のリアクタンス成分を表し、Rcは、それらの各屋内配線の抵抗成分を表している。Lsは、端子212及び連系点208を接続する屋外配線のリアクタンス成分及び端子213及び連系点209を接続する屋外配線のリアクタンス成分を表し、Rsは各屋外配線の抵抗成分を表している。
Lc represents the reactance component of the indoor wiring between the terminal 210 and the
電流検出センサ205は、単相インバータ202の出力電流の電流値を検出し、検出電流値を信号値として有する信号izを座標変換部225に送る。電圧検出センサ206は、単相インバータ202の出力電圧(即ち、端子210の電位を基準とした端子210及び211間の電圧)の電圧値を検出し、検出電圧値を信号値として有する信号vzをバンドパスフィルタ(BPF)227に送る。本実施形態において、ωnは、電力系統204側にて定められた公称周波数であり、例えば60×2π又は50×2πである。BPF227は、信号vzに含まれる高調波成分(ωnの高次成分)を減衰させ、この減衰の成された信号vzを信号vz’として出力する。例えば、次式(C−1)に従って信号vzから信号vz’を生成することができる。ζは所定の減衰係数である、尚、高調波成分の存在が問題とならないシステムにおいては、BPF227を割愛することも可能である。
推定ユニット228は、信号vz’を対象単相信号vsとして受け、対象単相信号vsとしての信号vz’の位相、周波数及び振幅の推定値を、夫々、θest、ωest及びAMPestとして出力する。例えば、図7の推定ユニット3又は図16の推定ユニット33を、推定ユニット228として用いることができる。尚、θest、ωest及びAMPestの全てを算出する必要が無い場合、推定ユニット2、4、32又は34を推定ユニット228として用いることも可能である(図6等参照)。
The
単相インバータ202の出力電流は有効電流と無効電流から形成される。座標変換部225は、推定ユニット228からの位相θestに基づいて信号izを回転座標系上のベクトルの直交2成分に変換することにより単相インバータ202の出力電流を形成する有効電流及び無効電流を算出し、有効電流の電流値を信号値として有する有効電流信号ix及び無効電流の電流値を信号値として有する無効電流信号iyを生成する。
The output current of the
図20に、座標変換部225の内部ブロック図の例を示す。座標変換部225は、フィルタ241及びベクトル成分算出部242を有する。フィルタ241及びベクトル成分算出部242は、図1のフィルタ11及びベクトル成分算出部12と同じものである。但し、座標変換部225では、信号izが対象単相信号vsとして取り扱われると共に信号ix及びiyが夫々信号vp及びvqとして取り扱われ(図1も参照)、且つ、位相θとして位相θestが用いられる。
FIG. 20 shows an example of an internal block diagram of the coordinate
直流電圧制御部221には、信号Edに加えて、直流電圧指令値Ed *が与えられる。
直流電圧指令値Ed *は、太陽電池201から最大電力を得るための信号Ed(換言すれば、単相インバータ202の出力電力を最大とするための信号Ed)の値と合致する。直流電圧制御部221は、比例積分制御などによって信号Edの値が指令値Ed *と一致するように有効電流指令値ix *を算出及び出力する。また、無効電流指令値iy *はゼロとされる。有効電流制御部222及び無効電流制御部223は、夫々、比例積分制御などによって有効電流信号ixの値及び無効電流信号iyの値が指令値ix *及びiy *と一致するように電圧指定値vx *及びvy *を算出し、座標変換部224は、推定ユニット228からの位相θestに基づき指定値vx *及びvy *を電圧指令値vz *に変換する。電圧指令値vz *は、単相インバータ202の出力電圧の目標値である。従って、PWM回路226は、単相インバータ202の出力電圧値が電圧指令値vz *と一致するように、単相インバータ2内の各スイッチング素子を制御する。
In addition to the signal E d , a DC voltage command value E d * is given to the DC
DC voltage command value E d * matches the value of signal E d for obtaining maximum power from solar cell 201 (in other words, signal E d for maximizing the output power of single-phase inverter 202). The DC
下記式(C−2)〜(C−5)は、制御装置203において利用可能な、指定値ix *、vx *、vy *及びvz *の算出式である。Kpe及びKpは比例積分制御における比例係数であり、Kie及びKiは比例積分制御における積分係数である。
The following formulas (C-2) to (C-5) are calculation formulas of designated values i x * , v x * , v y *, and v z * that can be used in the
推定ユニット228によって推定された周波数ωest及び振幅AMPestを、単独運転の検出などに利用することができる。単独運転とは、単相インバータ202のみで負荷214に電力を供給している状態を指す。単独運転は、電力系統204側に停電が発生した場合に発生しうる。安全性確保等を目的として、単独運転の発生時には、速やかにこれを検知し、単相インバータ202の出力を停止させることが求められる。
The frequency ω est and the amplitude AMP est estimated by the
単独運転検出部229は、推定ユニット228によって推定された周波数ωest又は振幅AMPestに基づき、単相インバータ202の単独運転状態を検出することができる(即ち、単独運転が発生しているか否かを検出することができる)。単独運転が発生すると、単相インバータ202の出力電圧の周波数が電力系統204側にて定められた公称周波数ωnから大きくずれうる。従って例えば、周波数ωestと公称周波数ωnを比較し、それらの差分絶対値|ωest−ωn|が所定の判定周波数ωTHを超えていたら単独運転が発生していると判断し、差分絶対値|ωest−ωn|が判定周波数ωTH以下であるなら単独運転は発生していないと判断することができる。また、単独運転が発生すると、単相インバータ202の出力電圧の振幅が電力系統204側にて定められた公称電圧振幅AMPnから大きくずれうる。従って例えば、振幅AMPestと公称電圧振幅AMPnを比較し、それらの差分絶対値|AMPest−AMPn|が所定の判定振幅AMPTHを超えていたら単独運転が発生していると判断し、差分絶対値|AMPest−AMPn|が判定振幅AMPTH以下であるなら単独運転は発生していないと判断することができる。
The isolated
インバータの出力電圧のゼロクロスタイミングやピークタイミングを検知することによって単独運転を検出する方法も存在するが、それらの方法では、単独運転の検出に数周期分の対象単相信号が必要となる。これに対し、単独運転検出部229では、ゼロクロスタイミング等を利用する方法に比べて単独運転を高速に検出することができる。
There are also methods for detecting an isolated operation by detecting a zero-cross timing or a peak timing of the output voltage of the inverter. However, these methods require a target single-phase signal for several cycles for detecting the isolated operation. On the other hand, the isolated
単独運転によって、信号vz(又はvz’)としての対象単相信号v1の周波数を5Hz(ヘルツ)だけ公称周波数から急激にシフトさせたときにおける、過渡応答シミュレーション結果を図21に示す(0.06秒の時刻において周波数が急激にシフト)。図21において、曲線840v1、840v2、840vp及び840vqは、夫々、推定ユニット228における信号v1、v2、vp及びvqの波形例を表しており、曲線841は、推定ユニット228にて算出された周波数ωestを2πで割った信号の波形例を表しており、鋸状の線842は、推定ユニット228にて算出された位相θestの信号(信号値が−π〜π間で振動)の波形例を表している。図21に対応するシミュレーションにおいて、公称周波数ωnは(60×2π)に設定された。図21より、対象単相信号v1の周波数のシフト後、僅か約0.01秒程度で、シフトされた周波数が推定されていることが分かる。
FIG. 21 shows a transient response simulation result when the frequency of the target single-phase signal v 1 as the signal v z (or v z ′) is abruptly shifted from the nominal frequency by 5 Hz (Hertz) by single operation. The frequency suddenly shifts at the time of 0.06 seconds). In FIG. 21, curves 840v 1 , 840v 2 , 840v p and 840v q represent waveform examples of signals v 1 , v 2 , v p and v q in the
単独運転によって、信号vz(又はvz’)としての対象単相信号v1の振幅を10%だけ公称電圧振幅から急激にシフトさせたときにおける、過渡応答シミュレーション結果を図22に示す(0.06秒の時刻において振幅が急激にシフト)。図22において、曲線845v1、845v2及び845vpは、夫々、推定ユニット228における信号v1、v2及びvpの波形例を表しており、曲線846は、推定ユニット228にて算出された周波数ωestを2πで割った信号の波形例を表しており、鋸状の線847は、推定ユニット228にて算出された位相θestの信号(信号値が−π〜π間で振動)の波形例を表している。図22に対応するシミュレーションにおいて、公称周波数ωnは(60×2π)に設定された。図22より、対象単相信号v1の振幅のシフト後、約0.01秒の経過を待たずに、シフト後の振幅を表す信号vpが正しく推定されていることが分かる。
FIG. 22 shows a transient response simulation result when the amplitude of the target single-phase signal v 1 as the signal v z (or v z ′) is abruptly shifted from the nominal voltage amplitude by 10% by single operation. .. Amplitude suddenly shifts at time of 06 seconds). In FIG. 22, curves 845v 1 , 845v 2, and 845v p represent examples of waveforms of the signals v 1 , v 2, and v p in the
<<第4実施形態>>
本発明の第4実施形態を説明する。図23は、第4実施形態に係る単相アクティブフィルタを含む電源システムの構成ブロック図である。図23の電源システムには、単相の交流電力を出力する交流電力源301、単相アクティブフィルタ302、整流ブリッジ303及び負荷304が設けられている。単相アクティブフィルタ302は、符号311〜315及びCdによって参照される各部位を備える。但し、符号311〜315及びCdによって参照される各部位以外の、図23に示される任意の部位(例えば、整流ブリッジ303)も単相アクティブフィルタ302の構成要素に含まれる、と捉えることも可能であるし、符号311〜315及びCdによって参照される各部位の内、一部の部位は単相アクティブフィルタ302の構成要素ではない、と考えることも可能である。高調波電流検出部311は、符号321〜326によって参照される各部位を備える。
<< Fourth Embodiment >>
A fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 23 is a configuration block diagram of a power supply system including a single-phase active filter according to the fourth embodiment. The power supply system of FIG. 23 includes an
交流電力源301からの交流電圧は整流ブリッジ303にて直流電圧へと整流されてから負荷304に供給される。ここにおける負荷304の等価回路は、例えば、容量成分と抵抗成分の並列回路である。交流電力源301から出力される電流をisrにて表す。整流ブリッジ303の出力が負荷304に供給される場合、交流電力源301の出力電圧が正弦波電圧であっても交流電力源301の出力電流isrの電流波形は正弦波状とならず、歪みを含む。高調波規制を考慮すると、このような歪みは除去された方が好ましく、単相アクティブフィルタ302によって歪みの除去が成される。
The AC voltage from the
直流電圧保持部Cdにて保持される直流電圧をvdcにて表す。直流電圧vdcは、図19の単相インバータ202と同等の単相インバータ315によって交流電圧に変換される。単相インバータ315からの交流電圧が印加される配線と交流電力源301からの交流電圧が印加される配線は、接続点305にて接続される。上記電流isrは交流電力源301から接続点305に流れる電流である。単相インバータ315から接続点305に流れる電流をiCrにて表し、電流isr及びiCrの合成電流である、接続点305から整流ブリッジ303に流れる電流をiLrにて表す。図23において、Ls及びRsは、夫々、交流電力源301及び接続点305間を接続する配線のリアクタンス成分及び抵抗成分を表している。接続点305及び整流ブリッジ303間及び接続点305及び単相インバータ315間にも、必要に応じてリアクタンス成分が挿入される。
The DC voltage is maintained at a DC voltage holding unit C d expressed by v dc. The DC voltage v dc is converted into an AC voltage by a single-
尚、第4実施形態を含む本明細書の説明において、任意の物理量を表す記号(isr、iCr及びiLrなど)は、対応する物理量の値を表す記号、又は、対応する物理量の値を信号値として有する信号の記号としても用いられうる。従って例えば、iLrは、接続点305から整流ブリッジ303に流れる電流の記号、該電流の電流値の記号、又は、該電流値を信号値として有する信号(電流信号)の記号として用いられうる。
In the description of the present specification including the fourth embodiment, a symbol representing an arbitrary physical quantity (such as i sr , i Cr, and i Lr ) is a symbol representing a corresponding physical quantity value, or a corresponding physical quantity value. Can also be used as a symbol of a signal having as a signal value. Therefore, for example, i Lr can be used as a symbol of a current flowing from the
電流iLrの電流値は図示されない電流検出センサによって検出され、検出電流値を信号値として有する信号iLrが、高調波電流検出部311に入力される。推定ユニット321は、信号iLrを対象単相信号vsとして受け、対象単相信号vsとしての信号iLrの位相の推定値をθestとして出力する。例えば、第1又は第2実施形態で述べた任意の推定ユニット(2、3、4、32、33又は34)を推定ユニット321として用いることができる。
A current value of the current i Lr is detected by a current detection sensor (not shown), and a signal i Lr having the detected current value as a signal value is input to the harmonic
座標変換部322は、推定ユニット321からの位相θestに基づいて信号iLrを回転座標系上のベクトルの直交2成分iLd及びiLqに変換する。iLdは、交流電力源301の出力電流isrの基本波成分と同相の信号成分である。図24に、座標変換部322の内部ブロック図の例を示す。座標変換部322は、フィルタ341及びベクトル成分算出部342を有する。フィルタ341及びベクトル成分算出部342は、図1のフィルタ11及びベクトル成分算出部12と同じものである。但し、座標変換部322では、信号iLrが対象単相信号vsとして取り扱われると共に信号iLd及びiLqが夫々信号vp及びvqとして取り扱われ(図1も参照)、且つ、位相θとして位相θestが用いられる。
The coordinate
本実施形態において、ωnは、交流電力源301側にて定められた公称周波数であり、例えば60×2π又は50×2πである。信号iLrの周波数成分には、交流電力源301の出力交流電圧の周波数ωnと一致する基本波成分と、該基本波成分に対する高調波成分と、が含まれる。従って、信号iLrに基づく信号iLd及びiLqの夫々にも、基本波成分と高調波成分が含まれる。LPF(ローパスフィルタ)323及び324は、夫々、信号iLd及びiLqに含まれる高調波成分を低減させるローパスフィルタ処理を実行する。ローパスフィルタ処理後の信号iLd及びiLqを、夫々iLd’及びiLq’にて表す。
In the present embodiment, ω n is a nominal frequency determined on the
単相アクティブフィルタ302によって高調波による電流歪みを適切に除去するためには、直流電圧値vdcを所望の電圧値に保つ(例えば一定電圧に保つ)制御が必要である。直流電圧制御部312は、比例積分制御などを利用して、該所望の電圧値を表す電圧指令値vdc *と直流電圧値vdcとの差をゼロにするための、信号iLd’に対する補正量ΔiLdを生成する。座標変換部325は、信号(iLd’+ΔiLd)及びiLq’を直交2成分として持つ回転座標系上のベクトル信号を、推定ユニット321からの位相θestに基づいて、信号iLrと同期した単相信号iLr1に変換する。信号iLr1は、信号iLrに含まれる基本波成分に相当する。減算部326は、信号iLr1から信号iLrを減算することにより、電流iCrの目標値に相当する電流指令値iCr *(=iLr1−iLr)を生成する。iCr *は、信号iLrに含まれる高調波成分(歪み成分)に相当する。電流制御部313は、比例積分制御などを利用しつつ、電流検出センサ(不図示)によって検出された電流値iCrが電流指令値iCr *と一致するように、PWM回路314を介して単相インバータ315を制御する。
In order to appropriately remove current distortion due to harmonics by the single-phase
尚、図23の例では、固定座標系上における交流電流に対して電流制御を行っているが、それ以外の様々な電流制御を行うことも可能である。例えば、回転座標系上において電流制御を成すようにしても構わない。 In the example of FIG. 23, the current control is performed on the alternating current on the fixed coordinate system, but various other current controls can be performed. For example, the current control may be performed on the rotating coordinate system.
<<第5実施形態>>
本発明の第5実施形態を説明する。図25は、第5実施形態に係るモータ駆動システムの構成ブロック図である。図25のモータ駆動システムには、永久磁石を備えた回転子(不図示)及びU相、V相及びW相の電機子巻線を備えた固定子(不図示)を有する三相永久磁石同期モータ401(以下、モータ401と略記する)と、直流電圧にパルス幅変調を施すことにより得た三相交流電圧をモータ401に供給することによってモータ401を駆動するインバータ402と、インバータ402の制御を介してモータ401の回転を制御するモータ制御装置403と、電流検出センサ404と、が設けられている。モータ制御装置403には、符号411〜414によって参照される各部位が設けられている。
<< Fifth Embodiment >>
A fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 25 is a configuration block diagram of a motor drive system according to the fifth embodiment. The motor drive system of FIG. 25 includes a three-phase permanent magnet synchronization having a rotor (not shown) with permanent magnets and a stator (not shown) with U-phase, V-phase and W-phase armature windings. Motor 401 (hereinafter abbreviated as motor 401),
インバータ402によってモータ401に供給される三相交流電圧は、U相、V相及びW相の電機子巻線への印加電圧を表すU相、V相及びW相電圧から成る。U相、V相及びW相電圧の合成電圧である、モータ401への、全体の印加電圧をモータ電圧と呼ぶ。モータ電圧の印加によってインバータ402からモータ401へ供給される電流のU相成分、V相成分及びW相成分、即ちU相、V相及びW相の電機子巻線に流れる電流を、夫々、U相、V相及びW相電流と呼ぶ。U相、V相及びW相電流の合成電流である、モータ401への、全体の供給電流をモータ電流と呼ぶ。
The three-phase AC voltage supplied to the
電流検出センサ404は、U相、V相及びW相電流の内、1相分の電流の電流値を検出する。図25の例では、電流検出センサ404によりW相電流値iwが検出されているが、代わりに、U相又はV相電流値が検出されても構わない。
The
座標変換部411は、位置/速度推定部412にて推定された位相θestに基づきW相電流値iwを回転座標系上のベクトル信号の直交2成分id及びiqに変換する。ここで得られるid及びiqは、夫々、モータ電流のd軸成分及びq軸成分に相当するd軸電流及びq軸電流である。モータ401の永久磁石が作る磁束の回転速度と同じ速度で回転する回転座標系において、永久磁石が作る磁束の向きに沿った軸がd軸であり、d軸から電気角で90度だけ位相が進んだ軸がq軸である。
Coordinate
図26に、座標変換部411の内部ブロック図の例を示す。座標変換部411は、フィルタ441及びベクトル成分算出部442を有する。フィルタ441及びベクトル成分算出部442は、図1のフィルタ11及びベクトル成分算出部12と同じものである。但し、座標変換部411では、信号iwが対象単相信号vsとして取り扱われると共に信号id及びiqが夫々信号vp及びvqとして取り扱われ(図1も参照)、且つ、位相θとして位相θestが用いられる。また、フィルタ441では、位置/速度推定部412にて推定されたωest又は電圧演算部413に与えられるω*がωnとして用いられる。
FIG. 26 shows an example of an internal block diagram of the coordinate
位置/速度推定部412は、id、iq、vd *及びvq *の全部又は一部に基づいて、モータ401の回転子位置及び回転速度を推定し、推定回転子位置及び推定回転速度を夫々θest及びωestとして出力する。回転子位置及び回転速度の推定方法として、公知の任意の方法を利用可能である。推定回転子位置θestは、U相の電機子巻線固定軸から見たd軸の位相の推定値に相当し、推定回転速度ωestはd軸の回転における角周波数の推定値に相当する。
The position /
電圧演算部413は、位置/速度推定部412からの推定回転速度ωestと座標変換部411からの電流値id及びiqとに基づき、比例積分制御などを利用して、推定回転速度ωestが所望の回転速度指定値ω*と一致するように電圧指令値vd *及びvq *を算出する。電圧指令値vd *及びvq *は、夫々、モータ電圧のd軸成分及びq軸成分の目標値である。座標変換部414は、推定回転子位置θestに基づき、回転座標系上の電圧指令値であるvd *及びvq *を三相の固定座標系上の電圧指令値vu *、vv *及びvw *に変換する。電圧指令値vu *、vv *及びvw *は、夫々U相、V相及びW相電圧の目標値である。インバータ402は、モータ401に実際に印加されるU相、V相及びW相電圧の電圧値が夫々vu *、vv *及びvw *と一致するように、パルス幅変調を用いてモータ401に対する三相交流電圧を生成し、生成した三相交流電圧をモータ401に印加する。
このように、対象単相信号の位相等を推定する本発明の方法を用いれば、多相モータにおける1相分の電流情報から電流ベクトル(id及びiqを直交2成分として有する電流ベクトル)情報を得ることができる。図25のモータ制御装置403はベクトル制御用の制御構成を有しているが、本発明の方法は他の制御構成にも適用可能である。例えば、印加しているモータ電圧のベクトルである電圧ベクトルと検出したモータ電流のベクトルである電流ベクトルとの間の位相差に基づきモータへの印加電圧の位相を調整するような制御構成にも、本発明の方法は適用可能である。
As described above, when the method of the present invention for estimating the phase of the target single-phase signal is used, the current vector (current vector having i d and i q as two orthogonal components) from the current information for one phase in the multiphase motor. Information can be obtained. Although the
[周期的な回転速度変動の推定]
図25の電圧演算部413内に、図27に示すような回転速度変動推定部450(以下、推定部450と略記することがある)を設けるようにしてもよい。推定部450は、符号451〜456によって参照される各部位を備える。モータ401の負荷状態が周期的に変動することにより、回転速度指定値ω*が一定であるにも関わらずモータ401の回転速度が周期的に変動することがある。推定部450は、このような変動の位相及び振幅、即ち信号(ω*−ωest)の位相及び振幅を推定することができる。
[Estimation of periodic rotational speed fluctuation]
In the
フィルタ451、ベクトル成分算出部452及び位相差算出部453は、図1のフィルタ11、ベクトル成分算出部12及び位相差算出部13と同じものである。但し、推定部450では、ω*及びωest間の差を表す信号(ω*−ωest)が対象単相信号vsとして取り扱われ、信号(ω*−ωest)の変動の角周波数ωrがフィルタ451におけるωnとして取り扱われ、角周波数ωrを積分することで得た位相がベクトル成分算出部452におけるθとして取り扱われる。積分部454は、角周波数ωrを積分することで位相θを算出する。加算部455は、位相差算出部453及び積分部454にて算出された位相差Δθ及び位相θを足し合わせることにより、信号(ω*−ωest)の位相の推定値θrを求める。振幅算出部456は、ベクトル成分算出部452からのvp及びvqに基づき、信号(ω*−ωest)の振幅の推定値Δωを求める。θr=Δθ+θ、且つ、Δω=√(vp 2+vq 2)、である。尚、ωrの値は既知であることが多い。例えば、モータ401の負荷が洗濯機のドラムの場合、ドラムの機械的な回転速度からωrの値が定まる。
The
位相及び振幅の推定値θr及びΔωに基づいてモータ401の負荷状態の変動に応じたトルク指令を生成することにより、該変動による振動の抑制を図ることが可能である。トルクとはモータ401のトルクを指し、トルク指令とは、モータ401のトルクの目標値を指す。
By generating a torque command according to the variation of the load state of the
或いは、モータ401が洗濯機用モータである場合、推定値θr及びΔωを負荷バランス状態の判断にも利用することができる。負荷バランス状態の判断には、洗濯機のドラム内に衣類が均等に分散しているのか否かの判断や、洗濯機のドラム内に衣類が均等に分散していないならば該ドラム内のどの部分に衣類が集中配置されているかの判断などが含まれる。ドラム内に衣類が均等に分散している状態におけるΔωは、ドラム内に衣類が均等に分散していない状態におけるΔωよりも小さい。従って例えば、Δωに基づき、ドラム内に衣類が均等に分散しているか否かを判断することできる。また、洗濯機のドラム内に衣類が均等に分散していないとき、θrを参照することで、ドラム内のどの部分に衣類が集中配置されているのかを類推できる。この類推結果を利用して、衣類の均等配置を図るモータ制御を成すことが可能である。
Alternatively, when the
また、回転速度の変動における位相及び振幅の推定方法を、トルクの変動に対しても適用することができる。この場合、公知のトルク計算式に基づいて推定したトルク又はq軸電流値iqをバンドパスフィルタに通すことにより、トルクの変動成分のみを抽出する。そして、抽出した変動成分の信号を信号(ω*−ωest)の代わりに図27の推定部450に入力すればよい。そうすると、信号(ω*−ωest)を推定部450に入力したときと同様に、トルクの変動における位相及び振幅を推定することができる。トルクに関する、これらの推定結果を基に、負荷バランス状態の判断を行うこともできる。
In addition, the method for estimating the phase and amplitude in the fluctuation of the rotation speed can be applied to the fluctuation of the torque. In this case, by passing the torque or q-axis current value i q was estimated based on the known torque equation to the band-pass filter extracts only the fluctuation component of the torque. Then, the extracted fluctuation component signal may be input to the
<<第6実施形態>>
本発明の第6実施形態を説明する。図28は、第6実施形態に係るアクチュエータシステムの構成ブロック図である。図28のアクチュエータシステムには、リニア振動アクチュエータ(Linear Oscillatory Actuator)であるアクチュエータ501と、直流電圧にパルス幅変調を施すことにより得た単相の交流電圧をアクチュエータ501に供給することによってアクチュエータ501を駆動するインバータ502と、インバータ502の制御を介してアクチュエータ501の振動状態を制御するアクチュエータ制御装置503と、電流検出センサ504と、が設けられている。アクチュエータ制御装置503には、推定ユニット511及び単相電圧指令部512が設けられている。アクチュエータ501は、固定子と、固定子の位置を基準として振動する可動子が設けられている。例えば、アクチュエータ501の固定子にインバータ502からの電流を流すための電機子巻線を設け、アクチュエータ501の可動子に永久磁石を設けることができる。
<< Sixth Embodiment >>
A sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 28 is a configuration block diagram of an actuator system according to the sixth embodiment. The actuator system shown in FIG. 28 includes an
電流検出センサ504は、単相の交流電圧をアクチュエータ501に印加することによってインバータ502からアクチュエータ501に供給される電流の電流値を検出し、検出した電流値を信号値として有する信号isを出力する。
図29に、推定ユニット511の内部ブロック図の例を示す。推定ユニット511は、図1のフィルタ11、ベクトル成分算出部12及び位相差算出部13と同じ機能を有するフィルタ521、ベクトル成分算出部522及び位相差算出部523を備える。但し、推定ユニット511では、アクチュエータ501の可動子における振動の角周波数がωnとして取り扱われ、単相電圧指令部512からのθestがベクトル成分算出部522におけるθとして利用される。そうすると、可動子の永久磁石で誘起される誘起電圧ベクトルの向きと同相の電流信号成分が、ベクトル成分算出部522から信号vqとして出力されることとなる。
FIG. 29 shows an example of an internal block diagram of the
単相電圧指令部512は、位相差算出部523にて算出される位相差Δθに基づき、単相電圧指令値vLOA *及び位相θestを算出する。位相差Δθに基づく位相θestの算出方法として、上述した他の実施形態の方法を利用可能である。インバータ502は、アクチュエータ501の電機子巻線に印加される電圧の電圧値が電圧指令値vLOA *と一致するようにパルス幅変調を用いて単相の交流電圧を生成し、生成した交流電圧をアクチュエータ501に供給する。
The single-phase
リニア振動アクチュエータであるアクチュエータ501では、共振を利用した運転が行われる。アクチュエータ501の電機子巻線のインダクタンスによる誘起電圧が、アクチュエータ501の永久磁石による誘起電圧(逆起電力)に比べて無視できる程度に小さいとすると、共振時には、インバータ502からアクチュエータ501に印加される電圧のベクトルの位相と、インバータ502からアクチュエータ501に供給される電流のベクトルの位相は一致する。従って、ΔθがゼロになるようにvLOA *の周波数を調整することで共振運転が行える。即ち、単相電圧指令部512において、比例積分制御などを利用しつつ推定ユニット511からのΔθがゼロに収束するようにvLOA *の周波数を調整すればよい。上記インダクタンスによる誘起電圧が無視できない場合には、インバータ502からアクチュエータ501に印加される電圧のベクトルの位相と、インバータ502からアクチュエータ501に供給される電流のベクトルの位相との差を考慮して、Δθが所定値となるようにvLOA *の周波数を調整すればよい。
In the
上述の各実施形態では、対象単相信号との位相差がπ/2未満のフィルタ信号(位相遅れ信号又は位相進み信号)を生成し、対象単相信号及びフィルタ信号から或いは位相遅れ信号及び位相進み信号から、対象単相信号の位相情報等の導出元となるπ/2位相差信号(vβ)や回転座標系上のベクトル信号の成分を求める。対象単相信号との位相差がπ/2未満のフィルタ信号は、低次のフィルタによって生成可能であるため、演算負荷が小さくて済む。また、上記位相差が幾らであっても精度良くπ/2位相差信号等を生成することができる。また、上記の第4従来方法のように擬似三相信号を生成する必要もない。 In each of the embodiments described above, a filter signal (phase lag signal or phase advance signal) having a phase difference of less than π / 2 with respect to the target single phase signal is generated, and from the target single phase signal and filter signal or from the phase lag signal and phase. From the advance signal, a π / 2 phase difference signal (v β ), which is a derivation source of phase information of the target single-phase signal, and a vector signal component on the rotating coordinate system are obtained. Since a filter signal having a phase difference from the target single-phase signal of less than π / 2 can be generated by a low-order filter, the calculation load is small. In addition, a π / 2 phase difference signal or the like can be generated with high accuracy regardless of the phase difference. Further, it is not necessary to generate a pseudo three-phase signal as in the fourth conventional method.
また、π/2位相差信号(vβ)の生成を介することなく回転座標系上のベクトル信号を生成するようにすれば(即ち例えば、上記式(A−6)及び(A−7)ではなく、上記式(A−8)又は(A−9)によってvp及びvqを算出するようにすれば)、回転座標系への変換に要する演算負荷が小さくて済む。 Further, if the vector signal on the rotating coordinate system is generated without the generation of the π / 2 phase difference signal (v β ) (that is, in the above formulas (A-6) and (A-7), for example) If v p and v q are calculated by the above formula (A-8) or (A-9), the calculation load required for conversion to the rotating coordinate system can be reduced.
対象単相信号とフィルタ信号との位相差をπ/4に設定することにより、演算負荷は更に小さくなる。例えば上記式(A−6)と式(A−11)との比較から分かるように、位相差θ1がπ/4と異なる場合には、π/2位相差信号vβを生成するために対象単相信号v1とフィルタ信号v2の夫々に異なるゲインを乗じる必要があるが、位相差θ1がπ/4である場合には、対象単相信号v1とフィルタ信号v2の差をとるだけでπ/2位相差信号vβを生成することができるからである。 By setting the phase difference between the target single-phase signal and the filter signal to π / 4, the calculation load is further reduced. For example, as can be seen from the comparison between the above formula (A-6) and formula (A-11), in order to generate the π / 2 phase difference signal v β when the phase difference θ 1 is different from π / 4. Although it is necessary to multiply the target single-phase signal v 1 and the filter signal v 2 by different gains, if the phase difference θ 1 is π / 4, the difference between the target single-phase signal v 1 and the filter signal v 2 This is because the π / 2 phase difference signal v β can be generated simply by taking.
本発明に係る位相状態等の推定技術を系統連系システムや単相アクティブフィルタ等に適用すれば、それらのシステムの制御系における演算負荷の低減が期待される。 If the estimation technique for the phase state and the like according to the present invention is applied to a grid interconnection system, a single-phase active filter, or the like, it is expected to reduce a calculation load in a control system of those systems.
<<変形等>>
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
<< Deformation, etc. >>
The embodiment of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims. The above embodiment is merely an example of the embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the above embodiment. The specific numerical values shown in the above description are merely examples, and as a matter of course, they can be changed to various numerical values. As annotations applicable to the above-described embodiment, notes 1 to 3 are described below. The contents described in each comment can be arbitrarily combined as long as there is no contradiction.
[注釈1]
各実施形態において、導出されるべき全ての値(v2、vp等)の導出方法は任意である。即ち例えば、それらを、演算によって導出するようにしてもよいし、予め設定しておいたテーブルデータから導出するようにしてもよい。
[Note 1]
In each embodiment, a method for deriving all values (v 2 , v p, etc.) to be derived is arbitrary. That is, for example, they may be derived by calculation, or may be derived from preset table data.
[注釈2]
各実施形態における演算動作を行う任意の部位を、ソフトウェアによって、或いは、ハードウェアによって、或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって形成することができる。
[Note 2]
Arbitrary portions for performing the arithmetic operation in each embodiment can be formed by software, hardware, or a combination of software and hardware.
[注釈3]
本明細書及び図面において下記の点に留意すべきである。上記の数と表記した墨付きかっこ内の式(式(A−1b)等)の記述又は図面において、所謂下付き文字として表現されているギリシャ文字(α、βを含む)は、それらの墨付きかっこ外において、下付き文字でない標準文字として表記されうる。このようなギリシャ文字における下付き文字と標準文字との相違は、電子出願用ソフトウェアが実行したフォント変換によって生じたものであり、本明細書を読むに当たり、その相違は適宜無視されるべきである。
[Note 3]
The following points should be noted in this specification and the drawings. The Greek letters (including α and β) expressed as so-called subscripts in the description or drawing of the formula (formula (A-1b) etc.) in the black brackets expressed as the above numbers are those black marks. Outside of the parentheses, it can be written as a standard character that is not a subscript. Such differences between subscripts and standard characters in Greek letters are caused by font conversion performed by the electronic application software, and should be ignored as appropriate when reading this specification. .
1、31 位相差推定ユニット
2、32 位相推定ユニット
3、33 位相/周波数/振幅推定ユニット
4、34 位相/周波数推定ユニット
11 フィルタ
12 ベクトル成分算出部
13 位相差算出部
41A、41B フィルタ
42 ベクトル成分算出部
43 位相差算出部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記対象単相信号及び前記フィルタ信号を用いて導出対象を導出する信号導出部と、を備え、
前記導出対象は、前記対象単相信号との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号、又は、前記対象単相信号の周波数と同期した回転座標系上におけるベクトル信号の成分を含む
ことを特徴とする単相信号入力装置。 A filter unit that generates, as a filter signal, a signal whose phase difference from the target single-phase signal of AC is smaller than π / 2 or an inverted signal of the signal, from the target single-phase signal;
A signal derivation unit for deriving a derivation target using the target single-phase signal and the filter signal,
The derivation target includes a π / 2 phase difference signal having a phase difference of π / 2 with respect to the target single phase signal, or a vector signal component on a rotating coordinate system synchronized with the frequency of the target single phase signal. A single-phase signal input device.
ことを特徴とする請求項1に記載の単相信号入力装置。 The signal derivation unit derives the derivation target based on a trigonometric function using a phase difference between the target single-phase signal and the filter signal and an amplitude ratio between the target single-phase signal and the filter signal. The single-phase signal input device according to claim 1.
前記位相遅れ信号及び前記位相進み信号を用いて導出対象を導出する信号導出部と、を備え、
前記導出対象は、前記対象単相信号との位相差がπ/2であるπ/2位相差信号、又は、前記対象単相信号の周波数と同期した回転座標系上におけるベクトル信号の成分を含む
ことを特徴とする単相信号入力装置。 A filter unit that generates a phase lag signal that is delayed in phase from the target single phase signal and a phase advance signal that is advanced in phase from the target single phase signal, from an alternating target single phase signal;
A signal derivation unit for deriving a derivation target using the phase lag signal and the phase advance signal, and
The derivation target includes a π / 2 phase difference signal having a phase difference of π / 2 with respect to the target single phase signal, or a vector signal component on a rotating coordinate system synchronized with the frequency of the target single phase signal. A single-phase signal input device.
ことを特徴とする請求項3に記載の単相信号入力装置。 The signal derivation unit derives the derivation target based on a trigonometric function using a phase difference between the target single phase signal and the phase lag signal or the phase advance signal. Single-phase signal input device as described.
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の単相信号入力装置。 The single-phase signal information estimation part which estimates the phase information of the said object single phase signal using the derivation | leading-out result of the said signal derivation | leading-out part was further provided, The single in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Phase signal input device.
ことを特徴とする請求項5に記載の単相信号入力装置。 The said single phase signal information estimation part further estimates at least 1 among the frequency and amplitude of the said object single phase signal using the derivation | leading-out result of the said signal derivation | leading-out part, The Claim 6 characterized by the above-mentioned. Single-phase signal input device.
前記対象単相信号及び前記フィルタ信号を用いて前記対象単相信号の位相情報を推定する単相信号情報推定部と、を備えた
ことを特徴とする単相信号入力装置。 A filter unit that generates, as a filter signal, a signal having a phase difference of π / 4 from the target single-phase signal of AC or an inverted signal of the signal;
A single-phase signal input device, comprising: a single-phase signal information estimation unit that estimates phase information of the target single-phase signal using the target single-phase signal and the filter signal.
ことを特徴とする請求項7に記載の単相信号入力装置。 The single-phase signal input device according to claim 7, wherein the single-phase signal information estimation unit further estimates a frequency of the target single-phase signal using the estimated phase information.
前記電力変換回路を制御する制御回路と、を備えた系統連系装置において、
前記制御回路は、前記電力系統及び前記電力変換回路間における交流の単相信号を対象単相信号として受ける請求項1〜請求項8の何れかに記載の単相信号入力装置と、前記単相信号入力装置を用いて前記電力変換部の単独運転状態を検出する単独運転検出部と、を有する
ことを特徴とする系統連系装置。 A power conversion circuit connected to the power system;
In a grid interconnection device comprising a control circuit for controlling the power conversion circuit,
The single-phase signal input device according to any one of claims 1 to 8, wherein the control circuit receives an alternating single-phase signal between the power system and the power conversion circuit as a target single-phase signal, and the single-phase signal. An independent operation detection unit that detects an isolated operation state of the power conversion unit using a signal input device.
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