JP2013085435A - Control circuit for power conversion circuit, and system interconnection inverter system and three-phase pwm converter system using the control circuit - Google Patents

Control circuit for power conversion circuit, and system interconnection inverter system and three-phase pwm converter system using the control circuit Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control circuit that performs such processing as is same as resting coordinate transformation of harmonic compensation signals generated by predetermined control following rotating coordinate transformation and as has linear time invariance.SOLUTION: A control circuit 7 includes: a three-phase-to-two-phase conversion section 73 for converting three-phase current signals to an α axis current signal and a β axis current signal; a fifth harmonic compensation section 81 for applying signal processing by a first transfer function and phase adjustment processing to each of the α axis current signal and the β axis current signal to generate a first harmonic compensation signal and a second harmonic compensation signal; and a two-phase-to-three-phase conversion section 76 and a PWM signal generation section 77 for generating PWM signals on the basis of the first harmonic compensation signal and the second harmonic compensation signal. The first transfer function is G(s)={F(s+j*5*ω)+F(s-j*5*ω)}/2, where F(s) is a transfer function representing predetermined control processing.

Description

本発明は、電力変換回路の出力または入力を制御するための制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相PWMコンバータシステムに関し、特に、高調波の補償を行うものに関する。   The present invention relates to a control circuit for controlling the output or input of a power conversion circuit, a grid-connected inverter system and a three-phase PWM converter system using the control circuit, and more particularly to a circuit for compensating for harmonics.

従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、電力系統に供給する系統連系インバータシステムが開発されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a grid-connected inverter system has been developed that converts DC power generated by a solar cell or the like into AC power and supplies it to an electric power system.

図18は、従来の一般的な系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。   FIG. 18 is a block diagram for explaining a conventional general grid-connected inverter system.

系統連系インバータシステムA100は、直流電源1が生成した電力を変換して三相電力系統Bに供給するものである。なお、以下では3つの相をU相、V相およびW相とする。   The grid interconnection inverter system A100 converts the power generated by the DC power supply 1 and supplies it to the three-phase power system B. Hereinafter, the three phases are referred to as a U phase, a V phase, and a W phase.

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電圧をスイッチング素子(図示しない)のスイッチングにより交流電圧に変換する。フィルタ回路3は、インバータ回路2から出力される交流電圧に含まれるスイッチング周波数成分を除去する。変圧回路4は、フィルタ回路3から出力される交流電圧を三相電力系統Bの系統電圧に昇圧(または降圧)する。制御回路700は、電流センサ5および電圧センサ6などが検出した電流信号および電圧信号を入力され、これに基づいて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は、制御回路700から入力されるPWM信号に基づいてスイッチング素子のスイッチングを行う。   The inverter circuit 2 converts a DC voltage input from the DC power supply 1 into an AC voltage by switching a switching element (not shown). The filter circuit 3 removes a switching frequency component included in the AC voltage output from the inverter circuit 2. The transformer circuit 4 boosts (or steps down) the AC voltage output from the filter circuit 3 to the system voltage of the three-phase power system B. The control circuit 700 receives the current signal and the voltage signal detected by the current sensor 5 and the voltage sensor 6, generates a PWM signal based on the current signal and the voltage signal, and outputs the PWM signal to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2 performs switching of the switching element based on the PWM signal input from the control circuit 700.

図19は、制御回路700の内部構成を説明するためのブロック図である。   FIG. 19 is a block diagram for explaining the internal configuration of the control circuit 700.

電流センサ5から入力された各相の電流信号は三相/二相変換部73に入力される。   The current signal of each phase input from the current sensor 5 is input to the three-phase / two-phase converter 73.

三相/二相変換部73は、入力された3つの電流信号Iu,Iv,Iwを、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換するものである。三相/二相変換部73は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電流信号Iu,Iv,Iwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを生成する。   The three-phase / two-phase conversion unit 73 converts the three input current signals Iu, Iv, and Iw into an α-axis current signal Iα and a β-axis current signal Iβ. The three-phase / two-phase conversion unit 73 performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process). The current signals Iu, Iv, Iw are respectively converted into an α-axis component and a β-axis component that are orthogonal to each other. The α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ are generated by decomposing and collecting the respective axis components.

三相/二相変換部73で行われる変換処理は、下記(1)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 73 is represented by a determinant represented by the following equation (1).

回転座標変換部78は、三相/二相変換部73から入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを、回転座標系のd軸電流信号Idおよびq軸電流信号Iqに変換するものである。回転座標系は、直交するd軸とq軸とを有し、三相電力系統Bの系統電圧の基本波と同一の角速度で同一の方向に回転する直交座標系である。回転座標系の反対概念として、回転しない座標系を静止座標系とする。回転座標変換部78は、いわゆる回転座標変換処理(dq変換処理)を行うものであり、静止座標系のα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを、位相検出部71が検出した系統電圧の基本波の位相θに基づいて、回転座標系のd軸電流信号Idおよびq軸電流信号Iqに変換する。   The rotation coordinate conversion unit 78 converts the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 73 into a d-axis current signal Id and a q-axis current signal Iq in the rotation coordinate system. Is. The rotating coordinate system is an orthogonal coordinate system having orthogonal d-axis and q-axis and rotating in the same direction at the same angular velocity as the fundamental wave of the system voltage of the three-phase power system B. As a concept opposite to the rotating coordinate system, a non-rotating coordinate system is a stationary coordinate system. The rotation coordinate conversion unit 78 performs a so-called rotation coordinate conversion process (dq conversion process). The α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ of the stationary coordinate system are converted into the system voltage detected by the phase detection unit 71. Based on the phase θ of the fundamental wave, it is converted into a d-axis current signal Id and a q-axis current signal Iq in the rotating coordinate system.

回転座標変換部78で行われる変換処理は、下記(2)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the rotation coordinate conversion unit 78 is expressed by a determinant represented by the following expression (2).

LPF74aおよびLPF75aは、ローパスフィルタであり、それぞれd軸電流信号Idおよびq軸電流信号Iqの直流成分だけを通過させる。回転座標変換処理によって、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβの基本波成分が、それぞれd軸電流信号Idおよびq軸電流信号Iqの直流成分に変換されている。PI制御部74bおよびPI制御部75bは、それぞれd軸電流信号Idおよびq軸電流信号Iqの直流成分とその目標値との偏差に基づいてPI制御(比例積分制御)を行い、基本波補償信号Xd,Xqを出力するものである。目標値として直流成分を用いることができるので、PI制御部74bおよびPI制御部75bは、精度のよい制御を行うことができる。   The LPF 74a and the LPF 75a are low-pass filters and pass only the DC components of the d-axis current signal Id and the q-axis current signal Iq, respectively. Through the rotation coordinate conversion process, the fundamental wave components of the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ are converted into DC components of the d-axis current signal Id and the q-axis current signal Iq, respectively. The PI control unit 74b and the PI control unit 75b perform PI control (proportional integration control) based on the deviation between the DC component of the d-axis current signal Id and the q-axis current signal Iq and the target value, respectively, and the fundamental compensation signal Xd and Xq are output. Since a DC component can be used as the target value, the PI control unit 74b and the PI control unit 75b can perform control with high accuracy.

静止座標変換部79は、PI制御部74bおよびPI制御部75bからそれぞれ入力される基本波補償信号Xd,Xqを、静止座標系の2つの基本波補償信号Xα,Xβに変換するものであり、回転座標変換部78とは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部79は、いわゆる静止座標変換処理(逆dq変換処理)を行うものであり、回転座標系の基本波補償信号Xd,Xqを、位相θに基づいて、静止座標系の基本波補償信号Xα,Xβに変換する。   The stationary coordinate conversion unit 79 converts the fundamental wave compensation signals Xd and Xq input from the PI control unit 74b and the PI control unit 75b, respectively, into two fundamental wave compensation signals Xα and Xβ in the stationary coordinate system. The rotation coordinate conversion unit 78 performs a reverse conversion process. The static coordinate conversion unit 79 performs a so-called static coordinate conversion process (inverse dq conversion process), and uses the fundamental wave compensation signals Xd and Xq of the rotating coordinate system based on the phase θ to compensate the fundamental wave of the static coordinate system The signals are converted into signals Xα and Xβ.

静止座標変換部79で行われる変換処理は、下記(3)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the stationary coordinate conversion unit 79 is expressed by a determinant represented by the following expression (3).

二相/三相変換部76は、静止座標変換部79から出力される基本波補償信号Xα,Xβに、後述する高調波補償コントローラ800から出力される高調波補償信号Yα,Yβを加算した補正値信号X’α,X’βを、3つの補正値信号Xu,Xv,Xwに変換するものである。二相/三相変換部76は、いわゆる二相/三相変換処理(逆αβ変換処理)を行うものであり、三相/二相変換部73とは逆の変換処理を行うものである。   The two-phase / three-phase conversion unit 76 adds the harmonic compensation signals Yα and Yβ output from the harmonic compensation controller 800 described later to the fundamental wave compensation signals Xα and Xβ output from the stationary coordinate conversion unit 79. The value signals X′α, X′β are converted into three correction value signals Xu, Xv, Xw. The two-phase / three-phase conversion unit 76 performs a so-called two-phase / three-phase conversion process (reverse αβ conversion process), and performs a conversion process opposite to the three-phase / two-phase conversion unit 73.

二相/三相変換部76で行われる変換処理は、下記(4)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the two-phase / three-phase conversion unit 76 is expressed by a determinant represented by the following equation (4).

PWM信号生成部77は、二相/三相変換部76が出力した補正値信号Xu,Xv,Xwに基づいてPWM信号を生成して出力する。   The PWM signal generation unit 77 generates and outputs a PWM signal based on the correction value signals Xu, Xv, and Xw output from the two-phase / three-phase conversion unit 76.

制御回路700には、三相電力系統Bから入力される高調波およびインバータ回路2から出力される高調波を抑制する機能が備えられている。高調波補償コントローラ800は、電流センサ5から入力された各相の電流信号から高調波成分を抽出し、これを打ち消す高調波を出力するための高調波補償信号を出力する。系統連系インバータシステムA100は高調波補償信号に基づく高調波(すなわち、検出した高調波の逆位相の高調波)を出力して打ち消させることで、高調波を抑制する。   The control circuit 700 has a function of suppressing harmonics input from the three-phase power system B and harmonics output from the inverter circuit 2. The harmonic compensation controller 800 extracts a harmonic component from each phase current signal input from the current sensor 5 and outputs a harmonic compensation signal for outputting a harmonic that cancels the harmonic component. The grid interconnection inverter system A100 outputs harmonics based on the harmonic compensation signal (that is, harmonics having a phase opposite to the detected harmonics) and cancels the harmonics, thereby suppressing harmonics.

図20は、高調波補償コントローラ800の内部構成を説明するためのブロック図である。三相電力系統Bまたはインバータ回路2からの高調波は、一般的に、5次高調波、7次高調波、および11次高調波が多い。これらの高調波を抑制するために、5次高調波を抑制するための5次高調波補償部810、7次高調波を抑制するための7次高調波補償部820、および11次高調波を抑制するための11次高調波補償部830が、高調波補償コントローラ800に備えられている。5次高調波補償部810は、回転座標変換部811、LPF812,813、I制御部814,815、および静止座標変換部816を備えている。なお、7次高調波補償部820および11次高調波補償部830は5次高調波補償部810と同様の構成なので、図20における記載および説明を省略している。   FIG. 20 is a block diagram for explaining the internal configuration of the harmonic compensation controller 800. In general, the harmonics from the three-phase power system B or the inverter circuit 2 are mostly the fifth harmonic, the seventh harmonic, and the eleventh harmonic. In order to suppress these harmonics, a fifth harmonic compensator 810 for suppressing the fifth harmonic, a seventh harmonic compensator 820 for suppressing the seventh harmonic, and an eleventh harmonic are provided. An eleventh harmonic compensation unit 830 for suppression is provided in the harmonic compensation controller 800. The fifth harmonic compensation unit 810 includes a rotation coordinate conversion unit 811, LPFs 812 and 813, I control units 814 and 815, and a stationary coordinate conversion unit 816. Since the seventh harmonic compensation unit 820 and the eleventh harmonic compensation unit 830 have the same configuration as the fifth harmonic compensation unit 810, the description and description in FIG. 20 are omitted.

回転座標変換部811は、三相/二相変換部73から入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを、回転座標系のd軸電流信号Id5およびq軸電流信号Iq5に変換するものである。この回転座標系は、系統電圧の基本波の角速度の5倍の角速度で逆の方向に回転する直交座標系である。回転座標変換部811は、いわゆる回転座標変換処理(dq変換処理)を行うものであり、静止座標系のα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを、位相検出部71が検出した系統電圧の基本波の位相θに基づいて、回転座標系のd軸電流信号Id5およびq軸電流信号Iq5に変換する。 The rotation coordinate conversion unit 811 converts the α-axis current signal Iα and β-axis current signal Iβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 73 into a d-axis current signal Id 5 and a q-axis current signal Iq 5 in the rotation coordinate system. To convert. This rotating coordinate system is an orthogonal coordinate system that rotates in the opposite direction at an angular velocity that is five times the angular velocity of the fundamental wave of the system voltage. The rotation coordinate conversion unit 811 performs a so-called rotation coordinate conversion process (dq conversion process). The α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ of the stationary coordinate system are converted into the system voltage detected by the phase detection unit 71. Based on the phase θ of the fundamental wave, it is converted into a d-axis current signal Id 5 and a q-axis current signal Iq 5 in the rotating coordinate system.

回転座標変換部811で行われる変換処理は、下記(5)式に示す行列式で表される。
なお、7次高調波補償部820および11次高調波補償部830の回転座標変換部は、上記(5)式において、(−5θ)をそれぞれ7θ、(−11θ)とした処理を行う。
The conversion process performed by the rotating coordinate conversion unit 811 is represented by a determinant represented by the following expression (5).
Note that the rotation coordinate conversion units of the seventh harmonic compensation unit 820 and the eleventh harmonic compensation unit 830 perform processing in which (−5θ) is set to 7θ and (−11θ), respectively, in the above equation (5).

LPF812およびLPF813は、ローパスフィルタであり、それぞれd軸電流信号Id5およびq軸電流信号Iq5の直流成分だけを通過させる。回転座標変換処理によって、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβの5次高調波が、それぞれd軸電流信号Id5およびq軸電流信号Iq5の直流成分に変換されている。I制御部814およびI制御部815は、それぞれd軸電流信号Id5およびq軸電流信号Iq5の直流成分に基づいてI制御(積分制御)を行い、5次高調波補償信号Yd5,Yq5を出力するものである。目標値として直流成分を用いることができるので、I制御部814およびI制御部815は、精度のよい制御を行うことができる。 LPF 812 and LPF 813 are low-pass filters and pass only the DC components of d-axis current signal Id 5 and q-axis current signal Iq 5 , respectively. By the rotational coordinate conversion process, the fifth harmonics of the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ are converted into DC components of the d-axis current signal Id 5 and the q-axis current signal Iq 5 , respectively. The I control unit 814 and the I control unit 815 perform I control (integration control) based on the DC components of the d-axis current signal Id 5 and the q-axis current signal Iq 5 , respectively, and the fifth harmonic compensation signals Yd 5 , Yq 5 is output. Since a DC component can be used as the target value, the I control unit 814 and the I control unit 815 can perform highly accurate control.

静止座標変換部816は、I制御部814およびI制御部815からそれぞれ入力される5次高調波補償信号Yd5,Yq5を、静止座標系の2つの5次高調波補償信号Yα5,Yβ5に変換するものであり、回転座標変換部811とは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部816は、いわゆる静止座標変換処理(逆dq変換処理)を行うものであり、回転座標系の5次高調波補償信号Yd5,Yq5を、位相θに基づいて、静止座標系の5次高調波補償信号Yα5,Yβ5に変換する。 The stationary coordinate conversion unit 816 converts the fifth harmonic compensation signals Yd 5 and Yq 5 input from the I control unit 814 and the I control unit 815, respectively, into two fifth harmonic compensation signals Yα 5 and Yβ in the stationary coordinate system. 5 is converted, and the conversion process reverse to that of the rotating coordinate conversion unit 811 is performed. The static coordinate conversion unit 816 performs so-called static coordinate conversion processing (inverse dq conversion processing), and converts the fifth-order harmonic compensation signals Yd 5 and Yq 5 of the rotating coordinate system into a static coordinate system based on the phase θ. of the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5, converted into Ybeta 5.

静止座標変換部816で行われる変換処理は、下記(6)式に示す行列式で表される。
なお、位相θ5は、出力する高調波の位相を調整するためのものであり、あらかじめ設定されている。例えば、制御対象で位相が90度遅延する場合であれば、θ5=−90度として180度位相を遅延させることで逆位相にする。また、7次高調波補償部820および11次高調波補償部830の回転座標変換部は、上記(6)式において、(−5θ−θ5)をそれぞれ(7θ+θ7)、(−11θ−θ11)とした処理を行う。位相θ7、θ11は、出力する高調波の位相をそれぞれ調整するためのものである。
The conversion process performed by the stationary coordinate conversion unit 816 is represented by a determinant represented by the following expression (6).
Note that the phase θ 5 is for adjusting the phase of the harmonics to be output and is set in advance. For example, in the case where the phase is delayed by 90 degrees in the object to be controlled, θ 5 = −90 degrees and the phase is reversed by delaying the phase by 180 degrees. In addition, the rotation coordinate conversion units of the seventh harmonic compensation unit 820 and the eleventh harmonic compensation unit 830, in the above formula (6), (−5θ−θ 5 ) are (7θ + θ 7 ) and (−11θ−θ), respectively. 11 ) Perform the process described above. The phases θ 7 and θ 11 are for adjusting the phases of the output harmonics.

同様にして、7次高調波補償部820は7次高調波補償信号Yα7,Yβ7を生成して出力し、11次高調波補償部830は11次高調波補償信号Yα11,Yβ11を生成して出力する。5次高調波補償信号Yα5、7次高調波補償信号Yα7、11次高調波補償信号Yα11を加算した高調波補償信号Yαと、5次高調波補償信号Yβ5、7次高調波補償信号Yβ7、11次高調波補償信号Yβ11を加算した高調波補償信号Yβとが、高調波補償コントローラ800から出力され、静止座標変換部79から出力される基本波補償信号Xα,Xβにそれぞれ加算されて、補正値信号X’α,X’βとして二相/三相変換部76に入力される。 Similarly, the seventh harmonic compensator 820 7 harmonic compensation signal Yarufa 7, generates and outputs a Ybeta 7, 11 harmonic compensator 830 11 harmonic compensation signal Yarufa 11, the Ybeta 11 Generate and output. 5 harmonic compensation signal Yarufa 5, 7 harmonic compensation signal Yα 7, 11 th and harmonic compensation signal Yarufa the harmonic compensation signal Yarufa 11 by adding, fifth harmonic compensation signal Ybeta 5, 7 harmonic compensation The harmonic compensation signal Yβ obtained by adding the signal Yβ 7 and the 11th-order harmonic compensation signal Yβ 11 is output from the harmonic compensation controller 800 to the fundamental wave compensation signals Xα and Xβ output from the stationary coordinate converter 79, respectively. The added values are input to the two-phase / three-phase converter 76 as correction value signals X′α and X′β.

特許第4421700号公報Japanese Patent No. 4421700

しかしながら、各高調波補償のための制御系を設計することに大変な労力が必要であるという問題がある。各高調波補償のための制御系を設計するために、LPF812,813のパラメータや、I制御部814,815の積分ゲインを最適に設計する必要がある。しかし、回転座標変換部811および静止座標変換部816は非線形時変処理を行うために、線形制御理論を用いて制御系を設計することができなかった。また、制御系が非線形時変処理を含むため、システム解析もできなかった。   However, there is a problem that a great effort is required to design a control system for each harmonic compensation. In order to design a control system for each harmonic compensation, it is necessary to optimally design the parameters of the LPFs 812 and 813 and the integral gains of the I controllers 814 and 815. However, since the rotating coordinate conversion unit 811 and the stationary coordinate conversion unit 816 perform nonlinear time-varying processing, it has not been possible to design a control system using linear control theory. Moreover, since the control system includes nonlinear time-varying processing, system analysis cannot be performed.

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、回転座標変換を行ってから所定の制御を行って、生成された高調波補償信号に静止座標変換を行うのと同様の処理であり、かつ、線形性および時不変性を有する処理を行う制御回路を提供することをその目的としている。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and is similar to performing a predetermined control after performing a rotational coordinate transformation and performing a stationary coordinate transformation on the generated harmonic compensation signal. It is an object of the present invention to provide a control circuit that performs processing and performs processing having linearity and time invariance.

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面によって提供される制御回路は、三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号を第1の信号と第2の信号に変換する三相二相変換手段と、前記第1の信号および前記第2の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、前記第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を3つの補正値信号に変換する二相三相変換手段と、前記3つの補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段とを備えており、前記高調波補償手段は、前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、前記第1の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、
であることを特徴とする。
A control circuit provided by the first aspect of the present invention is a control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit related to three-phase alternating current using a PWM signal, and includes a three-phase control circuit. Three-phase two-phase conversion means for converting three signals based on output or input into a first signal and a second signal, and predetermined harmonic components included in the first signal and the second signal, respectively. Harmonic compensation means for generating a first harmonic compensation signal and a second harmonic compensation signal by performing suppression control, and the first harmonic compensation signal and the second harmonic compensation signal are divided into three Two-phase / three-phase conversion means for converting to a correction value signal; and PWM signal generation means for generating a PWM signal based on the three correction value signals, wherein the harmonic compensation means includes the first signal. By the first transfer function Signal processing and phase adjustment processing to generate the first harmonic compensation signal, signal processing of the second signal by the first transfer function, and phase adjustment processing The second harmonic compensation signal is generated, and the first transfer function is F (s) representing a predetermined control process, and the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current is ω 0 , When the imaginary unit is j and the nth harmonic is suppressed,
It is characterized by being.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記高調波補償手段は、前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、前記第2の伝達関数および前記第3の伝達関数は、n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
であり、n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
である。
In a preferred embodiment of the present invention, the harmonic compensation means processes the first signal by the first transfer function, and processes the second signal by the second transfer function, By adding these and performing phase adjustment processing, the first harmonic compensation signal is generated, the first signal is signal-processed by a third transfer function, and the second signal is converted to the second signal. Signal processing is performed with the transfer function of 1 and the phase adjustment process is performed by adding them, thereby generating the second harmonic compensation signal, and the second transfer function and the third transfer function are: When suppressing n-order harmonics (n = 3k + 1: k = 1, 2,...), respectively,
And when suppressing the n-th harmonic (n = 3k + 2: k = 0, 1, 2,...)
It is.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の信号および前記第2の信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれの目標値に追従させる制御を行って、第1の基本波補償信号および第2の基本波補償信号を生成する制御手段と、前記第1の基本波補償信号と前記第1の高調波補償信号とを加算して第1の補正値信号を生成し、前記第2の基本波補償信号と前記第2の高調波補償信号とを加算して第2の補正値信号を生成する補正値信号生成手段とをさらに備え、前記二相三相変換手段は、前記第1の補正値信号および第2の補正値信号を前記3つの補正値信号に変換する。   In a preferred embodiment of the present invention, the first fundamental wave compensation signal and the second fundamental wave component are controlled by controlling the fundamental wave components included in the first signal and the second signal to follow the respective target values. Control means for generating two fundamental wave compensation signals, and adding the first fundamental wave compensation signal and the first harmonic compensation signal to produce a first correction value signal, and generating the second fundamental wave compensation signal. A correction value signal generating means for adding a wave compensation signal and the second harmonic compensation signal to generate a second correction value signal, wherein the two-phase / three-phase conversion means includes the first correction signal. The value signal and the second correction value signal are converted into the three correction value signals.

本発明の第2の側面によって提供される制御回路は、三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、前記3つの高調波補償信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段とを備えており、前記高調波補償手段は、前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、
前記第1の伝達関数および前記第2の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、それぞれ、
であることを特徴とする。
A control circuit provided by the second aspect of the present invention is a control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit related to three-phase alternating current by using a PWM signal, The first harmonic compensation signal is obtained by performing control to suppress predetermined harmonic components included in the first signal, the second signal, and the third signal, which are three signals based on the output or the input, A harmonic compensation unit that generates a second harmonic compensation signal and a third harmonic compensation signal; and a PWM signal generation unit that generates a PWM signal based on the three harmonic compensation signals. The harmonic compensation means processes the first signal with a first transfer function, processes the second signal with a second transfer function, and sends the third signal to the second transfer function. Signal by function And adding these to perform phase adjustment processing, thereby generating the first harmonic compensation signal, subjecting the first signal to signal processing by the second transfer function, The signal is processed by the first transfer function, the third signal is signal processed by the second transfer function, and these are added to perform phase adjustment processing, whereby the second harmonic A compensation signal is generated, the first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the second transfer function, and the third signal is processed by the first transfer function Signal processing is performed using a transfer function, and the third harmonic compensation signal is generated by performing phase adjustment processing by adding these signals,
The first transfer function and the second transfer function have a transfer function representing a predetermined control process as F (s), an angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current as ω 0 , an imaginary unit as j, and n When suppressing the second harmonic,
It is characterized by being.

本発明の第3の側面によって提供される制御回路は、三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、前記3つの高調波補償信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段とを備えており、前記高調波補償手段は、前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、前記第1の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、前記第1ないし第3の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
であり、
n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
であることを特徴とする。
A control circuit provided by the third aspect of the present invention is a control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit related to three-phase alternating current by means of a PWM signal. The first harmonic compensation signal is obtained by performing control to suppress predetermined harmonic components included in the first signal, the second signal, and the third signal, which are three signals based on the output or the input, A harmonic compensation unit that generates a second harmonic compensation signal and a third harmonic compensation signal; and a PWM signal generation unit that generates a PWM signal based on the three harmonic compensation signals. The harmonic compensation means processes the first signal with a first transfer function, processes the second signal with a second transfer function, and converts the third signal into a third transfer function. By signal processing Then, by adding these and performing phase adjustment processing, the first harmonic compensation signal is generated, the first signal is signal-processed by the third transfer function, and the second signal is The second harmonic compensation signal is signal-processed by the first transfer function, the third signal is signal-processed by the second transfer function, and these are added to perform a phase adjustment process. And processing the first signal with the second transfer function, processing the second signal with the third transfer function, and converting the third signal into the first transfer function. The third harmonic compensation signal is generated by performing phase adjustment processing by adding the signals and performing the phase adjustment processing, and the first to third transfer functions are transfer functions representing predetermined control processing. F (s), the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current is ω 0 , where j is the imaginary number unit and n-th harmonics (n = 3k + 1: k = 1, 2,...) Are suppressed,
And
When suppressing the n-th harmonic (n = 3k + 2: k = 0, 1, 2,...)
It is characterized by being.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれの目標値に追従させる制御を行って、第1の基本波補償信号、第2の基本波補償信号、および第3の基本波補償信号を生成する制御手段と、前記第1の基本波補償信号と前記第1の高調波補償信号とを加算して第1の補正値信号を生成し、前記第2の基本波補償信号と前記第2の高調波補償信号とを加算して第2の補正値信号を生成し、前記第3の基本波補償信号と前記第3の高調波補償信号とを加算して第3の補正値信号を生成する補正値信号生成手段とをさらに備え、前記PWM信号生成手段は、前記第1の補正値信号、第2の補正値信号、および第3の補正値信号に基づいてPWM信号を生成する。   In a preferred embodiment of the present invention, control is performed to cause the fundamental wave components included in the first signal, the second signal, and the third signal to follow the respective target values, and the first fundamental A control means for generating a wave compensation signal, a second fundamental wave compensation signal, and a third fundamental wave compensation signal, and adding the first fundamental wave compensation signal and the first harmonic compensation signal to 1 correction value signal is generated, and the second fundamental wave compensation signal and the second harmonic compensation signal are added to generate a second correction value signal, and the third fundamental wave compensation signal and Correction value signal generating means for adding the third harmonic compensation signal to generate a third correction value signal, wherein the PWM signal generating means includes the first correction value signal, the second correction value signal, A PWM signal is generated based on the correction value signal and the third correction value signal.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KI/s(但し、KIは積分ゲイン)である。 In a preferred embodiment of the present invention, the transfer function representing the predetermined control process is F (s) = K I / s (where K I is an integral gain).

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s(但し、KPおよびKIは、それぞれ比例ゲインおよび積分ゲイン)である。 In a preferred embodiment of the present invention, the transfer function representing the predetermined control process is F (s) = K P + K I / s (where K P and K I are proportional gain and integral gain, respectively). is there.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s+KD・s(但し、KP、KIおよびKDは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン)である。 In a preferred embodiment of the present invention, the transfer function representing the predetermined control process is F (s) = K P + K I / s + K D · s (where K P , K I and K D are proportional to each other) Gain, integral gain, differential gain).

本発明の好ましい実施の形態においては、前記3つの信号は、各相の出力電流または入力電流を検出した信号である。   In a preferred embodiment of the present invention, the three signals are signals obtained by detecting an output current or an input current of each phase.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記3つの信号は、各相の出力電圧または入力電圧を検出した信号である。   In a preferred embodiment of the present invention, the three signals are signals obtained by detecting an output voltage or an input voltage of each phase.

本発明の好ましい実施の形態においては、制御系の設計が、ロバスト制御設計を用いて行われている。   In a preferred embodiment of the present invention, the control system is designed using a robust control design.

本発明の好ましい実施の形態においては、制御系の設計が、H∞ループ整形法を用いて行われている。   In a preferred embodiment of the present invention, the control system is designed using the H∞ loop shaping method.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記高調波補償手段から出力される前記第1または第2の高調波補償信号に基づいて、前記高調波成分を抑制する制御が発散傾向にあることを判定する発散判定手段と、前記発散判定手段によって発散傾向にあると判定された場合、前記第1および第2の高調波補償信号の出力を停止する停止手段とをさらに備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, based on the first or second harmonic compensation signal output from the harmonic compensation means, it is determined that the control for suppressing the harmonic component tends to diverge. And a divergence determining means for stopping the output of the first and second harmonic compensation signals when the divergence determining means determines that there is a divergence tendency.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記高調波補償手段から出力される前記第1または第2の高調波補償信号に基づいて、前記高調波成分を抑制する制御が発散傾向にあることを判定する発散判定手段と、前記発散判定手段によって発散傾向にあると判定された場合、前記第1および第2の高調波補償信号の位相を、制御が発散しない位相に変更する位相変更手段とをさらに備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, based on the first or second harmonic compensation signal output from the harmonic compensation means, it is determined that the control for suppressing the harmonic component tends to diverge. A divergence determining means for performing, and a phase changing means for changing the phase of the first and second harmonic compensation signals to a phase in which the control does not diverge when it is determined by the divergence determining means that there is a tendency to diverge. I have.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記発散判定手段は、前記第1または第2の高調波補償信号が所定の閾値を超えたことで、発散傾向にあると判定する。   In a preferred embodiment of the present invention, the divergence determining means determines that the first or second harmonic compensation signal has a divergence tendency when the first or second harmonic compensation signal exceeds a predetermined threshold.

本発明の第4の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、インバータ回路と、本発明の第1ないし第3の側面によって提供される制御回路とを備えていることを特徴とする。   A grid-connected inverter system provided by the fourth aspect of the present invention includes an inverter circuit and a control circuit provided by the first to third aspects of the present invention.

本発明の第5の側面によって提供される三相PWMコンバータシステムは、コンバータ回路と、本発明の第1ないし第3の側面によって提供される制御回路とを備えていることを特徴とする。   A three-phase PWM converter system provided by the fifth aspect of the present invention includes a converter circuit and a control circuit provided by the first to third aspects of the present invention.

本発明によれば、第1の信号および第2の信号をそれぞれ第1の伝達関数G1(s)によって信号処理し、位相の調整処理を行うことで、第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を生成している。第1の伝達関数G1(s)による信号処理は、回転座標変換を行ってから所定の制御処理を行って生成された高調波補償信号を静止座標変換するのと同様の処理である。また、第1の伝達関数G1(s)による信号処理は、線形性および時不変性を有する。したがって、線形制御理論に基づいた設計法を用いることができ、制御系の設計を容易にすることができる。また、システム解析も行うことができる。 According to the present invention, the first harmonic signal and the second signal are signal-processed by the first transfer function G 1 (s) and the phase adjustment process is performed, so that the first harmonic compensation signal and the second signal 2 harmonic compensation signals are generated. The signal processing by the first transfer function G 1 (s) is the same processing as that in which the harmonic compensation signal generated by performing the predetermined control processing after performing the rotational coordinate transformation is subjected to the stationary coordinate transformation. Further, the signal processing by the first transfer function G 1 (s) has linearity and time invariance. Therefore, a design method based on the linear control theory can be used, and the control system can be easily designed. System analysis can also be performed.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明するためのブロック線図である。It is a block diagram for demonstrating the method to convert the process accompanied by a rotation coordinate transformation and a stationary coordinate transformation into a linear time invariant process. 回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明するためのブロック線図であり、行列で表したものである。It is a block diagram for demonstrating the method to convert the process accompanied by a rotation coordinate transformation and a stationary coordinate transformation into a linear time invariant process, and is represented by the matrix. 行列の計算を説明するためのブロック線図である。It is a block diagram for demonstrating the calculation of a matrix. 回転座標変換を行ってからPI制御を行った後に静止座標変換を行う処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the process which performs static coordinate transformation after performing PI control after performing rotational coordinate transformation. 回転座標変換を行ってからI制御を行った後に静止座標変換を行う処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the process which performs a stationary coordinate transformation after performing I control after performing a rotational coordinate transformation. 行列GIの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。Is a Bode diagram for analyzing a transfer function which is the elements of the matrix G I. 正相分の信号と逆相分の信号を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal for a positive phase, and the signal for a reverse phase. 第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the grid connection inverter system which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result performed in 2nd Embodiment. 第2実施形態において行った実験結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the experimental result performed in 2nd Embodiment. 第2実施形態において行った実験結果を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the experimental result performed in 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る制御回路を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る制御回路を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control circuit which concerns on 4th Embodiment. 連系前後の伝達関数の一例を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows an example of the transfer function before and behind interconnection. 第5実施形態に係る高調波補償コントローラを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the harmonic compensation controller which concerns on 5th Embodiment. 第5実施形態に係る高調波補償コントローラの他の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other Example of the harmonic compensation controller which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る三相PWMコンバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the three-phase PWM converter system which concerns on 6th Embodiment. 従来の一般的な系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the conventional general grid connection inverter system. 制御回路の内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of a control circuit. 高調波補償コントローラの内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of a harmonic compensation controller.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

まず、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明する。   First, a method for converting processing involving rotational coordinate transformation and stationary coordinate transformation into linear time-invariant processing will be described.

図1(a)は、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を説明するための図である。当該処理では、まず、信号αおよびβが、回転座標変換によって、信号dおよびqに変換される。信号dおよびqに対して、それぞれ所定の伝達関数F(s)で表される処理が行われ、信号d’およびq’が出力される。次に、信号d’およびq’が静止座標変換によって、信号α’およびβ’に変換される。図1(a)に示す非線形時変の処理を、図1(b)に示す線形時不変の伝達関数の行列Gを用いた処理に変換する。   Fig.1 (a) is a figure for demonstrating the process accompanied by rotation coordinate transformation and stationary coordinate transformation. In this processing, first, the signals α and β are converted into signals d and q by rotational coordinate conversion. The signals d and q are each processed by a predetermined transfer function F (s), and signals d 'and q' are output. Next, the signals d ′ and q ′ are converted into signals α ′ and β ′ by stationary coordinate transformation. The nonlinear time-varying process shown in FIG. 1A is converted into a process using a matrix G of linear time-invariant transfer functions shown in FIG.

図1(a)に示す回転座標変換は下記(7)式の行列式で表され、静止座標変換は下記(8)式の行列式で表される。
The rotational coordinate transformation shown in FIG. 1A is represented by a determinant of the following equation (7), and the stationary coordinate transformation is represented by a determinant of the following equation (8).

したがって、図1(a)に示す処理を、行列を用いて、図2(a)のように表すことができる。図2(a)に示す3つの行列の積を計算し、算出された行列を線形時不変の行列にすることで、図1(b)に示す行列Gを算出することができる。このとき、静止座標変換および回転座標変換の行列を行列の積に変換したうえで、算出を行う。   Therefore, the process shown in FIG. 1A can be expressed as shown in FIG. 2A using a matrix. The matrix G shown in FIG. 1B can be calculated by calculating the product of the three matrices shown in FIG. 2A and making the calculated matrix a linear time-invariant matrix. At this time, the calculation is performed after converting the matrix of the stationary coordinate conversion and the rotation coordinate conversion into a matrix product.

回転座標変換の行列は、下記(9)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。
但し、jは虚数単位であり、exp()は自然対数の底eの指数関数であり、
である。なお、T-1は、Tの逆行列である。
The matrix for rotational coordinate conversion can be converted into a product of the right-hand side matrix shown in the following equation (9).
Where j is the imaginary unit, exp () is the exponential function of the base e of the natural logarithm,
It is. T −1 is an inverse matrix of T.

となり、オイラーの公式より、exp(jθ)=cosθ+jsinθ、exp(−jθ)=cosθ−jsinθを代入して計算すると、
であることが、確認できる。
From the Euler's formula, calculating by substituting exp (jθ) = cos θ + jsin θ and exp (−jθ) = cos θ−jsin θ,
It can be confirmed that

また、静止座標変換の行列は、下記(10)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。当該行列の積の中央の行列は線形時不変の行列である。
但し、jは虚数単位であり、exp()は自然対数の底eの指数関数であり、
である。なお、T-1は、Tの逆行列である。
Also, the matrix of the static coordinate conversion can be converted into the product of the matrix on the right side shown in the following equation (10). The matrix in the middle of the matrix product is a linear time-invariant matrix.
Where j is the imaginary unit, exp () is the exponential function of the base e of the natural logarithm,
It is. T −1 is an inverse matrix of T.

となり、オイラーの公式より、exp(jθ)=cosθ+jsinθ、exp(−jθ)=cosθ−jsinθを代入して計算すると、
であることが、確認できる。
From the Euler's formula, calculating by substituting exp (jθ) = cos θ + jsin θ and exp (−jθ) = cos θ−jsin θ,
It can be confirmed that

上記(9)式および(10)式を用いて、図2(a)に示す3つの行列の積を計算して、行列Gを算出すると、下記(11)式のように計算される。
When the product of the three matrices shown in FIG. 2A is calculated using the above equations (9) and (10), and the matrix G is calculated, the following equation (11) is calculated.

上記(11)式の中央の3つの行列の1行1列目の要素に注目し、これをブロック線図で表すと、図3に示すブロック線図になる。図3に示すブロック線図の入出力特性を計算すると、
となる。ただし、F(s)はインパルス応答f(t)をもつ一入力一出力伝達関数である 。
When attention is paid to the element in the first row and the first column of the three matrixes in the center of the above equation (11) and this is expressed in a block diagram, the block diagram shown in FIG. 3 is obtained. When calculating the input / output characteristics of the block diagram shown in FIG.
It becomes. Where F (s) is a one-input one-output transfer function having an impulse response f (t).

ここで、θ(t)=ω0tとすると、θ(t)−θ(τ)=ω0t−ω0τ=ω0(t−τ)=θ(t−τ)となるので、図3に示すブロック線図の入出力特性は、インパルス応答f(t)exp(−jω0t)を持つ線形時不変系のものに等しい。インパルス応答f(t)exp(−jω0t)をラプラス変換すると、伝達関数F(s+jω0)が得られる。また、図3に示すブロック線図のexp(jθ(t))とexp(−jθ(t))とを入れ換えた場合の入出力特性は、伝達関数F(s−jω0)の入出力特性になる。 Here, when θ (t) = ω 0 t, θ (t) −θ (τ) = ω 0 t−ω 0 τ = ω 0 (t−τ) = θ (t−τ). The input / output characteristics of the block diagram shown in FIG. 3 are equal to those of a linear time invariant system having an impulse response f (t) exp (−jω 0 t). When the impulse response f (t) exp (−jω 0 t) is Laplace transformed, a transfer function F (s + jω 0 ) is obtained. The input / output characteristics when exp (jθ (t)) and exp (−jθ (t)) in the block diagram shown in FIG. 3 are interchanged are the input / output characteristics of the transfer function F (s−jω 0 ). become.

したがって、上記(11)式からさらに計算を進めると、
と計算される。
Therefore, if the calculation is further advanced from the above equation (11),
Is calculated.

これにより、図2(a)に示す処理を、図2(b)に示す処理に変換することができる。図2(b)に示す処理は、回転座標変換を行ってから所定の伝達関数F(s)で表される処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理であって、当該処理のシステムは線形時不変のシステムである。   Thereby, the process shown in FIG. 2A can be converted into the process shown in FIG. The process shown in FIG. 2B is equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the process represented by the predetermined transfer function F (s) after performing the rotational coordinate conversion. This system is a linear time-invariant system.

PI制御(比例積分制御)コントローラの伝達関数は、比例ゲインおよび積分ゲインをそれぞれKPおよびKIとすると、F(s)=KP+KI/sで表される。したがって、図4に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからPI制御を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GPIは、上記(12)式を用いて、下記(13)式のように算出される。
The transfer function of the PI control (proportional integral control) controller is expressed as F (s) = K P + K I / s, where K P and K I are the proportional gain and integral gain, respectively. Therefore, the transfer function matrix G PI indicating the process shown in FIG. 4, that is, the process equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the PI control after performing the rotational coordinate conversion, uses the above equation (12). Thus, the following equation (13) is calculated.

また、I制御(積分制御)コントローラの伝達関数は、積分ゲインをKIとすると、F(s)=KI/sで表される。したがって、図5に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからI制御を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GIは、上記(12)式を用いて、下記(14)式のように算出される。
Further, the transfer function of the I control (integral control) controller, the integral gain and K I, represented by F (s) = K I / s. Therefore, the processing shown in FIG. 5, i.e., the matrix G I of the transfer function from performing a rotational coordinate transformation showing the processing of the processing equivalent to a still coordinate transformation after the I control, using the equation (12) Is calculated as in the following equation (14).

図6は、行列GIの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。同図(a)は行列GIの1行1列要素(以下では、「(1,1)要素」と記載する。他の要素についても同様に記載する。)および(2,2)要素の伝達関数を示しており、同図(b)は行列GIの(1,2)要素の伝達関数を示しており、同図(c)は行列GIの(2,1)要素の伝達関数を示している。同図は、系統電圧の基本波の周波数(以下では、「中心周波数」とする。また、中心周波数に対応する角周波数を「中心角周波数」とする。)が60Hzの場合(すなわち、角周波数ω0=120πの場合)のものであり、積分ゲインKIを「0.1」,「1」,「10」,「100」とした場合を示している。 Figure 6 is a Bode diagram for analyzing a transfer function which is the elements of the matrix G I. FIG (a) is first row and the first column elements (hereinafter, the same applies for. Other elements described as "(1,1) element".) The matrix G I and (2,2) element of FIG. 4B shows the transfer function of the (1,2) element of the matrix G I , and FIG. 4C shows the transfer function of the (2,1) element of the matrix G I. Is shown. The figure shows the case where the frequency of the fundamental wave of the system voltage (hereinafter referred to as “center frequency”. Also, the angular frequency corresponding to the center frequency is referred to as “center angular frequency”) is 60 Hz (that is, angular frequency). ω 0 = 120π), and the integral gain K I is “0.1”, “1”, “10”, “100”.

同図(a),(b)および(c)が示す振幅特性は、いずれも、中心周波数にピークがあり、積分ゲインKIが大きくなると、振幅特性が大きくなっている。また、同図(a)が示す位相特性は、中心周波数で0度になる。つまり、行列GIの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号を位相を変化させることなく通過させる。同図(b)が示す位相特性は、中心周波数で90度になる。つまり、行列GIの(1,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度進めて通過させる。一方、同図(c)が示す位相特性は、中心周波数で−90度になる。つまり、行列GIの(2,1)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度遅らせて通過させる。 FIG (a), the amplitude characteristic shown by (b) and (c) are all, there is a peak in the center frequency, the integral gain K I is increased, the amplitude characteristic is increased. Further, the phase characteristic shown in FIG. 5A is 0 degree at the center frequency. In other words, the transfer function of (1, 1) element and (2,2) element of the matrix G I is passed through without the signal of the center frequency (center angular frequency) changes the phase. The phase characteristic shown in FIG. 5B is 90 degrees at the center frequency. In other words, the transfer function of the (1,2) element of the matrix G I causes the phase of the signal of the center frequency (center angular frequency) passes advancing 90 degrees. On the other hand, the phase characteristic shown in FIG. 4C is −90 degrees at the center frequency. In other words, the transfer function of (2,1) element of the matrix G I is the phase of the signal of the center frequency (center angular frequency) passing delayed 90 degrees.

上述した伝達関数の行列G(GPI,GI)は、基本波成分の正相分の制御を行うためのものである。次に、逆相分の制御を行う方法について説明する。 The matrix G (G PI , G I ) of the transfer function described above is for controlling the positive phase component of the fundamental wave component. Next, a method for controlling the reverse phase will be described.

図7は、基本波の正相分の信号と逆相分の信号を説明するための図である。同図(a)は基本波の正相分の信号を示しており、同図(b)は基本波の逆相分の信号を示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining the signal for the positive phase and the signal for the negative phase of the fundamental wave. FIG. 4A shows the signal for the positive phase of the fundamental wave, and FIG. 4B shows the signal for the reverse phase of the fundamental wave.

同図(a)において、電流信号Iu,Iv,Iwの基本波成分の正相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、時計回りの順番で並んで角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。前記正相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、時計回りの順番で90度向きが異なっており、角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。 In FIG. 5A, the positive phase signals of the fundamental wave components of the current signals Iu, Iv, Iw are indicated by the vectors u, v, w of broken line arrows. The vectors u, v, and w have directions different from each other by 120 degrees, and are arranged in a clockwise order and rotated counterclockwise at an angular frequency ω 0 . The α-axis signal and β-axis signal obtained by converting the positive phase signal into three-phase / two-phase signals are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in direction by 90 degrees in the clockwise order, and are rotated counterclockwise at the angular frequency ω 0 .

つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が進んでいる。α軸信号に行列GIの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行っても、位相は変化しない(図6(a)参照)。また、β軸信号に行列GIの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行うと、位相が90度進む(図6(b)参照)。したがって、両者の位相がα軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することで強め合うことになる。一方、α軸信号に行列GIの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行うと、位相が90度遅れる(図6(c)参照)。また、β軸信号に行列GIの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行っても、位相は変化しない。したがって、両者の位相がβ軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することで強め合うことになる。 That is, the α-axis signal is 90 degrees ahead of the β-axis signal. even if the processing shown in the transfer function of (1, 1) element of the matrix G I to α-axis signal, the phase does not change (see FIG. 6 (a)). Further, when the processing shown in the transfer function of the (1,2) element of the matrix G I to β-axis signal, it advances the phase by 90 degrees (see Figure 6 (b)). Therefore, since both phases become the same phase as the α-axis signal, they are strengthened by adding both. On the other hand, when the processing shown in the transfer function of (2,1) element of the matrix G I to α-axis signal, the phase is delayed 90 degrees (see Figure 6 (c)). Further, even if the processing shown in the transfer function of the (2,2) element of the matrix G I in β axis signal, the phase does not change. Therefore, since both phases become the same phase as the β-axis signal, they are strengthened by adding both.

逆相分は相順が正相分とは逆方向になっている成分である。図7(b)において、電流信号Iu,Iv,Iwの基本波成分の逆相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、反時計回りの順番で並んで角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。前記逆相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、反時計回りの順番で90度向きが異なっており、角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。 The reverse phase component is a component whose phase sequence is opposite to the normal phase component. In FIG. 7 (b), the antiphase component signals of the fundamental components of the current signals Iu, Iv, Iw are indicated by vectors u, v, w of broken line arrows. The vectors u, v, and w have directions different from each other by 120 degrees, and are arranged in the counterclockwise order and rotated in the counterclockwise direction at the angular frequency ω 0 . An α-axis signal and a β-axis signal obtained by three-phase / two-phase conversion of the antiphase signal are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in the direction of 90 degrees in the counterclockwise order, and rotate in the counterclockwise direction at the angular frequency ω 0 .

つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が遅れている。α軸信号に行列GIの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行っても、位相は変化しない。また、β軸信号に行列GIの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行うと、位相が90度進む。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。一方、α軸信号に行列GIの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行うと、位相が90度遅れる。また、β軸信号に行列GIの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行っても、位相は変化しない。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。したがって、伝達関数の行列GIは、正相分の制御を行ない、逆相分の制御は行なわない。 That is, the α-axis signal is 90 degrees behind the β-axis signal. even if the processing shown in the transfer function of (1, 1) element of the matrix G I to α-axis signal, the phase does not change. Further, when the processing shown in the transfer function of the (1,2) element of the matrix G I to β-axis signal, it advances the phase by 90 degrees. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. On the other hand, when the processing shown in the transfer function of (2,1) element of the matrix G I to α-axis signal, the phase is delayed 90 degrees. Further, even if the processing shown in the transfer function of the (2,2) element of the matrix G I in β axis signal, the phase does not change. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. Accordingly, the matrix G I of the transfer function, performs control of the positive phase component, control of the reverse phase is not performed.

伝達関数の行列GIの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた場合、上記とは逆に、正相分が打ち消しあって、逆相成分が強めあうことになる。したがって、逆相分の制御を行う場合には、伝達関数の行列GIの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。伝達関数の行列G,GPIについても同様である。 If interchanged and (1,2) element of the matrix G I of the transfer function and (2,1) element, contrary to the above, so that cancel each other positive phase component, reverse-phase components constructive. Therefore, when controlling the reversed phase, the (1,2) of the matrix G I of the transfer function element and the (2,1) element and matrix may be used with interchanged. The same applies to the transfer function matrices G and GPI .

次に、高調波成分の制御を行う方法について説明する。   Next, a method for controlling harmonic components will be described.

上記(12)式に示す伝達関数の行列Gは、基本波成分を制御するためのものである。n次高調波は基本波の角周波数をn倍した角周波数の成分である。n次高調波の正相分を三相/二相変換した場合、α軸信号がβ軸信号より位相が進む場合と遅れる場合とがある。n=3k+1(k=1,2,…)の場合、n次高調波の正相分信号の相の順番は、基本波の正相分信号の相の順番に一致する。すなわち、基本波の正相分のU,V,W相の信号をそれぞれ、Vu=Vcosθ、Vv=Vcos(θ−2π/3)、Vw=Vcos(θ−4π/3)とすると、例えば7次高調波の正相分のU,V,W相の信号はそれぞれ、Vu7=V7cos7θ、Vv7=V7cos(7θ−14π/3)=V7cos(7θ−2π/3)、Vw7=V7cos(7θ−28π/3)=V7cos(7θ−4π/3)となる。この場合、相の順番が基本波の正相分信号の相の順番に一致し、図7(a)と同様に、α軸信号の位相がβ軸信号の位相より90度進む。したがってn次高調波(n=3k+1)の正相分を制御する場合の伝達関数の行列は、上記(12)式においてω0をn・ω0とした下記(15)式に示す伝達関数の行列Gnとなる。一方、n=3k+2(k=0,1,2,…)の場合、n次高調波の正相分信号の相の順番は、基本波の逆相分信号の相の順番に一致する。すなわち、基本波の正相分のU,V,W相の信号Vu,Vv,Vwを上記の様にすると、例えば5次高調波の正相分のU,V,W相の信号はそれぞれ、Vu5=V5cos5θ、Vv5=V5cos(5θ−10π/3)=V5cos(5θ−4π/3)、Vw5=V5cos(5θ−20π/3)=V5cos(5θ−2π/3)となる。この場合、相の順番が基本波の逆相分信号の相の順番に一致し、図7(b)と同様に、α軸信号の位相がβ軸信号の位相より90度遅れる。したがってn次高調波(n=3k+2)の正相分を制御する場合の伝達関数の行列は、上記(12)式においてω0をn・ω0とし、(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた下記(15’)式に示す伝達関数の行列Gnとなる。
The matrix G of the transfer function shown in the above equation (12) is for controlling the fundamental wave component. The n-th harmonic is an angular frequency component obtained by multiplying the angular frequency of the fundamental wave by n. When three-phase / two-phase conversion is performed on the positive phase component of the n-th harmonic, there are cases where the phase of the α-axis signal is advanced or delayed. In the case of n = 3k + 1 (k = 1, 2,...), the order of the phase of the positive phase signal of the n-th harmonic matches the order of the phases of the positive phase signal of the fundamental wave. That is, if the U, V, and W phase signals for the positive phase of the fundamental wave are Vu = Vcos θ, Vv = Vcos (θ-2π / 3), and Vw = Vcos (θ-4π / 3), for example, 7 positive phase of U of harmonics, V, each signal of the W phase, Vu 7 = V 7 cos7θ, Vv 7 = V 7 cos (7θ-14π / 3) = V 7 cos (7θ-2π / 3) , the Vw 7 = V 7 cos (7θ -28π / 3) = V 7 cos (7θ-4π / 3). In this case, the phase order matches the phase order of the positive phase signal of the fundamental wave, and the phase of the α-axis signal advances 90 degrees from the phase of the β-axis signal, as in FIG. Therefore, the matrix of the transfer function when controlling the positive phase component of the nth harmonic (n = 3k + 1) is the transfer function shown in the following equation (15) where ω 0 is n · ω 0 in the above equation (12). A matrix G n is obtained. On the other hand, in the case of n = 3k + 2 (k = 0, 1, 2,...), The order of the phases of the n-order harmonics of the positive phase signal coincides with the order of the phases of the negative-phase signal of the fundamental wave. That is, when the U, V, and W phase signals Vu, Vv, and Vw for the positive phase of the fundamental wave are as described above, for example, the U, V, and W phase signals for the positive phase of the fifth harmonic are respectively Vu 5 = V 5 cos 5θ, Vv 5 = V 5 cos (5θ-10π / 3) = V 5 cos (5θ-4π / 3), Vw 5 = V 5 cos (5θ-20π / 3) = V 5 cos ( 5θ-2π / 3). In this case, the phase order coincides with the phase order of the anti-phase signal of the fundamental wave, and the phase of the α-axis signal is delayed by 90 degrees from the phase of the β-axis signal, as in FIG. Therefore, the matrix of the transfer function in the case of controlling the positive phase component of the n-th harmonic (n = 3k + 2) is represented by the above equation (12) where ω 0 is n · ω 0 and the (1,2) element and (2, 1) The transfer function matrix G n shown in the following equation (15 ′) with elements replaced is obtained.

また、n次高調波(n=3k+1)の正相分をI制御するための伝達関数の行列GInは、上記(14)式においてω0をn・ω0として、下記(16)式のように算出される。一方、n次高調波(n=3k+2)の正相分をI制御するための伝達関数の行列GInは、上記(14)式においてω0をn・ω0とし、(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えて、下記(16’)式のように算出される。下記(16)式および(16’)式は、上記(15)式および(15’)式において、F(s)=KI/sとして算出することもできる。
The transfer function matrix G In for controlling the positive phase of the nth-order harmonic (n = 3k + 1) is represented by the following equation (16), where ω 0 is n · ω 0 in the above equation (14). Is calculated as follows. On the other hand, the matrix G In of the transfer function for performing I control of the positive phase component of the nth-order harmonic (n = 3k + 2) is represented by the above equation (14) where ω 0 is n · ω 0 and (1,2) elements And (2,1) element are interchanged, and calculation is performed as in the following equation (16 ′). The following formulas (16) and (16 ′) can also be calculated as F (s) = K I / s in the above formulas (15) and (15 ′).

以下に、上記(16)式および(16’)式の伝達関数の行列GInで表される処理を行う高調波補償コントローラを系統連系インバータシステムの制御回路に適用した場合を、本発明の第1実施形態として説明する。 In the following, the case where the harmonic compensation controller that performs the processing represented by the transfer function matrix G In of the above equations (16) and (16 ′) is applied to the control circuit of the grid-connected inverter system will be described. This will be described as the first embodiment.

図8は、第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram for explaining the grid-connected inverter system according to the first embodiment.

同図に示すように、系統連系インバータシステムAは、直流電源1、インバータ回路2、フィルタ回路3、変圧回路4、電流センサ5、電圧センサ6、および制御回路7を備えている。   As shown in the figure, the grid-connected inverter system A includes a DC power source 1, an inverter circuit 2, a filter circuit 3, a transformer circuit 4, a current sensor 5, a voltage sensor 6, and a control circuit 7.

直流電源1は、インバータ回路2に接続している。インバータ回路2、フィルタ回路3、および変圧回路4は、この順で、U相、V相、W相の出力電圧の出力ラインに直列に接続されて、三相交流の電力系統Bに接続している。電流センサ5および電圧センサ6は、変圧回路4の出力側に設置されている。制御回路7は、インバータ回路2に接続されている。系統連系インバータシステムAは、直流電源1が出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統Bに供給する。なお、系統連系インバータシステムAの構成は、これに限られない。例えば、電流センサ5および電圧センサ6を変圧回路4の入力側に設けてもよいし、インバータ回路2の制御に必要な他のセンサを設けていてもよい。また、変圧回路4をフィルタ回路3の入力側に設けるようにしてもよいし、変圧回路4を設けない、いわゆるトランスレス方式にしてもよい。また、直流電源1とインバータ回路2との間にDC/DCコンバータ回路を設けるようにしてもよい。   The DC power source 1 is connected to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2, the filter circuit 3, and the transformer circuit 4 are connected in series to the output lines of the U-phase, V-phase, and W-phase output voltages in this order, and connected to the three-phase AC power system B. Yes. The current sensor 5 and the voltage sensor 6 are installed on the output side of the transformer circuit 4. The control circuit 7 is connected to the inverter circuit 2. The grid interconnection inverter system A converts the DC power output from the DC power supply 1 into AC power and supplies it to the power grid B. In addition, the structure of the grid connection inverter system A is not restricted to this. For example, the current sensor 5 and the voltage sensor 6 may be provided on the input side of the transformer circuit 4, or other sensors necessary for controlling the inverter circuit 2 may be provided. Further, the transformer circuit 4 may be provided on the input side of the filter circuit 3, or a so-called transformer-less system in which the transformer circuit 4 is not provided. Further, a DC / DC converter circuit may be provided between the DC power supply 1 and the inverter circuit 2.

直流電源1は、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源1は、生成された直流電力を、インバータ回路2に出力する。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源1は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。   The DC power source 1 outputs DC power and includes, for example, a solar battery. A solar cell generates direct-current power by converting solar energy into electrical energy. The DC power source 1 outputs the generated DC power to the inverter circuit 2. Note that the DC power source 1 is not limited to one that generates DC power from a solar cell. For example, the DC power source 1 may be a fuel cell, a storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like. It may be a device that converts to DC power and outputs it.

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、フィルタ回路3に出力するものである。インバータ回路2は、三相インバータであり、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えたPWM制御型インバータ回路である。インバータ回路2は、制御回路7から入力されるPWM信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。なお、インバータ回路2はこれに限定されず、例えば、マルチレベルインバータであってもよい。   The inverter circuit 2 converts a DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the filter circuit 3. The inverter circuit 2 is a three-phase inverter, and is a PWM control type inverter circuit including three sets of six switching elements (not shown). The inverter circuit 2 converts the DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage by switching each switching element on and off based on the PWM signal input from the control circuit 7. In addition, the inverter circuit 2 is not limited to this, For example, a multilevel inverter may be sufficient.

フィルタ回路3は、インバータ回路2から入力される交流電圧から、スイッチングによる高周波成分を除去するものである。フィルタ回路3は、リアクトルとコンデンサとからなるローパスフィルタを備えている。フィルタ回路3で高周波成分を除去された交流電圧は、変圧回路4に出力される。なお、フィルタ回路3の構成はこれに限定されず、高周波成分を除去するための周知のフィルタ回路であればよい。変圧回路4は、フィルタ回路3から出力される交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。   The filter circuit 3 removes high frequency components due to switching from the AC voltage input from the inverter circuit 2. The filter circuit 3 includes a low pass filter including a reactor and a capacitor. The AC voltage from which the high frequency component has been removed by the filter circuit 3 is output to the transformer circuit 4. The configuration of the filter circuit 3 is not limited to this, and any known filter circuit for removing high frequency components may be used. The transformer circuit 4 boosts or lowers the AC voltage output from the filter circuit 3 to a level substantially the same as the system voltage.

電流センサ5は、変圧回路4から出力される各相の交流電流(すなわち、系統連系インバータシステムAの出力電流)を検出するものである。検出された電流信号I(Iu,Iv,Iw)は、制御回路7に入力される。電圧センサ6は、電力系統Bの各相の系統電圧を検出するものである。検出された電圧信号V(Vu,Vv,Vw)は、制御回路7に入力される。なお、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧は、系統電圧とほぼ一致している。   The current sensor 5 detects the alternating current of each phase output from the transformer circuit 4 (that is, the output current of the grid interconnection inverter system A). The detected current signal I (Iu, Iv, Iw) is input to the control circuit 7. The voltage sensor 6 detects the system voltage of each phase of the power system B. The detected voltage signal V (Vu, Vv, Vw) is input to the control circuit 7. Note that the output voltage output by the grid interconnection inverter system A substantially matches the grid voltage.

制御回路7は、インバータ回路2を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路7は、電流センサ5から入力される電流信号I、および、電圧センサ6から入力される電圧信号V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。制御回路7は、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号を各センサから入力される検出信号に基づいて生成し、当該指令値信号に基づいて生成されるパルス信号をPWM信号として出力する。インバータ回路2は、入力されるPWM信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令値信号に対応した波形の交流電圧を出力する。制御回路7は、指令値信号の波形を変化させて系統連系インバータシステムAの出力電圧の波形を変化させることで、出力電流を制御している。これにより、制御回路7は、各種フィードバック制御を行っている。また、制御回路7は、電力系統Bから入力される高調波を打ち消すための高調波をインバータ回路2に出力させることで、高調波の抑制を行う。   The control circuit 7 controls the inverter circuit 2 and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 7 generates a PWM signal based on the current signal I input from the current sensor 5 and the voltage signal V input from the voltage sensor 6 and outputs the PWM signal to the inverter circuit 2. The control circuit 7 generates a command value signal for commanding the waveform of the output voltage output from the grid interconnection inverter system A based on the detection signal input from each sensor, and is generated based on the command value signal. Output a pulse signal as a PWM signal. The inverter circuit 2 outputs an alternating voltage having a waveform corresponding to the command value signal by switching each switching element on and off based on the input PWM signal. The control circuit 7 controls the output current by changing the waveform of the command value signal to change the waveform of the output voltage of the grid interconnection inverter system A. Thereby, the control circuit 7 performs various feedback controls. In addition, the control circuit 7 suppresses harmonics by causing the inverter circuit 2 to output harmonics for canceling the harmonics input from the power system B.

図8においては、出力電流制御と高調波抑制制御を行うための構成のみを記載して、その他の制御のための構成を省略している。実際には、制御回路7は、直流電圧制御(入力直流電圧が予め設定された電圧目標値となるように行うフィードバック制御)や無効電力制御(出力無効電力が予め設定された無効電力目標値となるように行うフィードバック制御)なども行っている。なお、制御回路7が行う制御の手法は、これに限られない。例えば、出力電圧制御や有効電力制御を行うようにしてもよい。   In FIG. 8, only the structure for performing output current control and harmonic suppression control is described, and the structure for other controls is omitted. Actually, the control circuit 7 performs DC voltage control (feedback control performed so that the input DC voltage becomes a preset voltage target value) and reactive power control (reactive power target value with preset output reactive power) (Feedback control to be performed) is also performed. The control method performed by the control circuit 7 is not limited to this. For example, output voltage control or active power control may be performed.

制御回路7は、系統対抗分生成部72、三相/二相変換部73、電流コントローラ74、二相/三相変換部76、PWM信号生成部77、および高調波補償コントローラ8を備えている。   The control circuit 7 includes a system counter component generation unit 72, a three-phase / two-phase conversion unit 73, a current controller 74, a two-phase / three-phase conversion unit 76, a PWM signal generation unit 77, and a harmonic compensation controller 8. .

系統対抗分生成部72は、電圧センサ6から電圧信号Vを入力されて、系統指令値信号Ku,Kv,Kwを生成して出力する。系統指令値信号Ku,Kv,Kwは系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号の基準となるものであり、系統指令値信号Ku,Kv,Kwが後述する補正値信号Xu,Xv,Xwで補正されることにより指令値信号が生成される。   The system counter-part generating unit 72 receives the voltage signal V from the voltage sensor 6 and generates and outputs system command value signals Ku, Kv, Kw. The system command value signals Ku, Kv, Kw serve as a reference for the command value signal for instructing the waveform of the output voltage output from the system interconnection inverter system A. The system command value signals Ku, Kv, Kw are described later. The command value signal is generated by correcting with the correction value signals Xu, Xv, and Xw.

三相/二相変換部73は、図19に示す三相/二相変換部73と同じものであり、電流センサ5より入力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換するものである。三相/二相変換部73で行われる変換処理は、上記(1)式に示す行列式で表される。   The three-phase / two-phase conversion unit 73 is the same as the three-phase / two-phase conversion unit 73 shown in FIG. 19, and the three current signals Iu, Iv, Iw input from the current sensor 5 are converted into α-axis current signals. It converts to Iα and β-axis current signal Iβ. The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 73 is represented by the determinant shown in the above equation (1).

電流コントローラ74は、三相/二相変換部73より出力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβとそれぞれの基本波の正相分の目標値との偏差を入力され、電流制御のための基本波補償信号Xα,Xβを生成するものである。電流コントローラ74は、上記(14)式に示す、基本波の正相分をI制御するための伝達関数の行列GIに表される処理を行う。つまり、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβとそれぞれの基本波の正相分の目標値との偏差をそれぞれΔIαおよびΔIβとすると、下記(17)式に示す処理を行っている。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、積分ゲインKIはあらかじめ設計されている。また、電流コントローラ74は、安定余裕を最大化する処理を行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正するための位相の調整も行われている。
The current controller 74 receives the deviation between the α-axis current signal Iα and β-axis current signal Iβ output from the three-phase / two-phase converter 73 and the target value for the positive phase of each fundamental wave, and performs current control. For this purpose, fundamental wave compensation signals Xα and Xβ are generated. Current controller 74, shown in the equation (14), performs the processing expressed a positive phase of the fundamental wave in a matrix G I of the transfer function for I control. That is, when the deviations between the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ and the target values for the positive phase of the fundamental wave are ΔIα and ΔIβ, respectively, the processing shown in the following equation (17) is performed. The angular frequency omega 0 is the fundamental angular frequency of the system voltage (e.g., ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, the integral gain K I is pre-designed. Further, the current controller 74 performs a process for maximizing the stability margin, and the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop is also performed.

本実施形態において、α軸電流目標値およびβ軸電流目標値には、d軸電流目標値およびq軸電流目標値を静止座標変換したものが用いられる。d軸電流目標値には図示しない直流電圧制御のための補正値が用いられ、q軸電流目標値には、図示しない無効電力制御のための補正値が用いられる。なお、三相の電流目標値が与えられる場合は、当該目標値を三相/二相変換して、α軸電流目標値およびβ軸電流目標値とすればよい。また、3つの電流信号Iu,Iv,Iwと三相の電流目標値とのそれぞれの偏差を先に算出し、この3つの偏差信号を三相/二相変換して、電流コントローラ74に入力するようにしてもよい。また、α軸電流目標値およびβ軸電流目標値が直接与えられる場合は、当該目標値をそのまま用いればよい。   In the present embodiment, as the α-axis current target value and the β-axis current target value, those obtained by converting the d-axis current target value and the q-axis current target value into stationary coordinates are used. A correction value for DC voltage control (not shown) is used for the d-axis current target value, and a correction value for reactive power control (not shown) is used for the q-axis current target value. When a three-phase current target value is given, the target value may be converted into three-phase / two-phase to obtain an α-axis current target value and a β-axis current target value. Further, the respective deviations between the three current signals Iu, Iv, Iw and the three-phase current target value are calculated in advance, and the three deviation signals are three-phase / two-phase converted and input to the current controller 74. You may do it. When the α-axis current target value and the β-axis current target value are directly given, the target values may be used as they are.

本実施形態において、電流コントローラ74は、周波数重みに伝達関数の行列GIを用いて、線形制御理論の1つであるH∞ループ整形法によって設計される。電流コントローラ74で行われる処理は、伝達関数の行列GIで示されるので、線形時不変の処理である。したがって、線形制御理論を用いた制御系設計を行うことができる。 In the present embodiment, the current controller 74, using the matrix G I of the transfer function in the frequency weighting, designed by H∞ loop shaping method, which is one of the linear control theory. Processing performed by the current controller 74, as demonstrated by the matrix G I of the transfer function is a process of linear time invariant. Therefore, a control system design using linear control theory can be performed.

電流コントローラ74には、出力電流が正弦波目標値に追従すること、および、瞬低時に出力を所定の時間内に所定の割合まで戻すこと(速応性)が、設計仕様として求められている。システムの出力がある目標値に完全追従するには、閉ループ系が目標発生器と同じ極を持ち、かつ、閉ループ系が漸近安定でなければならない(内部モデル原理)。正弦波目標値の極は±jωoであり、行列GIの各要素の伝達関数に含まれる1/(s2+ω0 2)の項の極も±jωoである。したがって、閉ループ系と目標発生器の極は同じである。また、H∞ループ整形法を用いれば、閉ループ系が漸近安定になるコントローラを設計することができる。したがって、速応性の条件を満たすようにH∞ループ整形法を用いて設計を行うことで、設計仕様に適合し最も安定な制御系を容易に設計することができる。 The current controller 74 is required to have a design specification that the output current follows the sine wave target value and that the output is returned to a predetermined ratio within a predetermined time (speed response) at the time of a sag. In order for the output of the system to completely follow a certain target value, the closed-loop system must have the same pole as the target generator, and the closed-loop system must be asymptotically stable (internal model principle). Pole of the sine-wave target value is ± jωo, terms poles of 1 / included in the transfer function of each element of the matrix G I (s 2 + ω 0 2) is also ± jωo. Therefore, the poles of the closed loop system and the target generator are the same. In addition, if the H∞ loop shaping method is used, a controller in which the closed loop system becomes asymptotically stable can be designed. Therefore, by designing using the H∞ loop shaping method so as to satisfy the condition of rapid response, it is possible to easily design the most stable control system that meets the design specifications.

なお、制御系の設計に用いる設計方法はこれに限られず、その他の線形制御理論を用いることもできる。例えば、ループ整形法、最適制御、H∞制御、混合感度問題などを用いて設計するようにしてもよい。   Note that the design method used for designing the control system is not limited to this, and other linear control theories can also be used. For example, the design may be performed using a loop shaping method, optimal control, H∞ control, a mixed sensitivity problem, or the like.

図8に戻って、高調波補償コントローラ8は、三相/二相変換部73より出力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを入力され、高調波抑制制御のための高調波補償信号Yα,Yβを生成するものである。高調波補償コントローラ8は、5次高調波を抑制するための5次高調波補償部81、7次高調波を抑制するための7次高調波補償部82、および、11次高調波を抑制するための11次高調波補償部83を備えている。   Returning to FIG. 8, the harmonic compensation controller 8 receives the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ output from the three-phase / two-phase conversion unit 73, and performs harmonic compensation for harmonic suppression control. The signals Yα and Yβ are generated. The harmonic compensation controller 8 suppresses the fifth harmonic compensation unit 81 for suppressing the fifth harmonic, the seventh harmonic compensation unit 82 for suppressing the seventh harmonic, and the eleventh harmonic. The 11th harmonic compensation part 83 for this is provided.

5次高調波補償部81は、5次高調波の正相分を抑制するためのものである。5次高調波補償部81は、上記(16’)式の伝達関数の行列GInにおいて、n=5とした5次高調波の正相分を制御するための伝達関数の行列GI5に表される処理を行う。つまり、5次高調波補償部81は、下記(18)式に示す処理を行って、5次高調波補償信号Yα5,Yβ5を出力する。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、積分ゲインKI5はあらかじめ設計されている。また、5次高調波補償部81は、安定余裕を最大化する処理も行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。
The fifth harmonic compensation unit 81 is for suppressing the positive phase component of the fifth harmonic. The fifth-order harmonic compensator 81 is represented in the transfer function matrix G I5 for controlling the positive phase component of the fifth-order harmonic with n = 5 in the transfer function matrix G In of the above equation (16 ′). Perform the process. That is, the fifth harmonic compensator 81 performs the process shown below (18), the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5, and outputs the Ybeta 5. As the angular frequency ω 0, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage (for example, ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, and the integral gain K I5 is designed in advance. The fifth-order harmonic compensator 81 also performs processing for maximizing the stability margin. Among these, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make the phase opposite is also performed. It has been broken.

本実施形態において、5次高調波補償部81は、周波数重みに伝達関数の行列GI5を用いて、線形制御理論の1つであるH∞ループ整形法によって設計される。5次高調波補償部81で行われる処理は、伝達関数の行列GI5で示されるので、線形時不変の処理である。したがって、線形制御理論を用いた制御系設計を行うことができる。 In the present embodiment, the fifth-order harmonic compensator 81 is designed by the H∞ loop shaping method, which is one of linear control theory, using a transfer function matrix GI5 as frequency weights. The processing performed in the fifth-order harmonic compensator 81 is a linear time-invariant processing because it is represented by a transfer function matrix GI5 . Therefore, a control system design using linear control theory can be performed.

なお、制御系の設計に用いる設計方法はこれに限られず、その他の線形制御理論を用いることもできる。例えば、ループ整形法、最適制御、H∞制御、混合感度問題などを用いて設計するようにしてもよい。また、位相の遅延分から調整するための位相θ5をあらかじめ算出して設定するようにしてもよい。例えば、制御対象で位相が90度遅延する場合であれば、180度位相を遅延させるために、θ5=−90度として設定してもよい。この場合、上記(18)式に位相θ5に基づく回転変換行列を追加することになる。 Note that the design method used for designing the control system is not limited to this, and other linear control theories can also be used. For example, the design may be performed using a loop shaping method, optimal control, H∞ control, a mixed sensitivity problem, or the like. Alternatively, the phase θ 5 for adjustment from the phase delay may be calculated and set in advance. For example, if the phase is delayed by 90 degrees in the controlled object, θ 5 = −90 degrees may be set in order to delay the phase by 180 degrees. In this case, a rotation transformation matrix based on the phase θ 5 is added to the above equation (18).

7次高調波補償部82は、7次高調波の正相分を抑制するためのものである。7次高調波補償部82は、上記(16)式の伝達関数の行列GInにおいて、n=7とした7次高調波の正相分を制御するための伝達関数の行列GI7に表される処理を行う。つまり、7次高調波補償部82は、下記(19)式に示す処理を行って、7次高調波補償信号Yα7,Yβ7を出力する。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数があらかじめ設定されており、積分ゲインKI7はあらかじめ設計されている。また、7次高調波補償部82は、安定余裕を最大化する処理も行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。7次高調波補償部82も、5次高調波補償部81と同様の方法で設計される。
The seventh harmonic compensation unit 82 is for suppressing the positive phase component of the seventh harmonic. The seventh-order harmonic compensator 82 is represented in the transfer function matrix G I7 for controlling the positive phase component of the seventh-order harmonic with n = 7 in the transfer function matrix G In of the above equation (16). Process. That is, the seventh harmonic compensation unit 82 performs processing shown in the following equation (19), and outputs seventh harmonic compensation signals Yα 7 and Yβ 7 . As the angular frequency ω 0, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage is set in advance, and the integral gain K I7 is designed in advance. The seventh harmonic compensation unit 82 also performs processing for maximizing the stability margin, and in this process, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make the phase opposite is also performed. It has been broken. The seventh harmonic compensation unit 82 is also designed in the same manner as the fifth harmonic compensation unit 81.

11次高調波補償部83は、11次高調波の正相分を抑制するためのものである。11次高調波補償部83は、上記(16’)式の伝達関数の行列GInにおいて、n=11とした11次高調波の正相分を制御するための伝達関数の行列GI11に表される処理を行う。つまり、11次高調波補償部83は、下記(20)式に示す処理を行って、11次高調波補償信号Yα11,Yβ11を出力する。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数があらかじめ設定されており、積分ゲインKI11はあらかじめ設計されている。また、11次高調波補償部83は、安定余裕を最大化する処理も行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。11次高調波補償部83も、5次高調波補償部81と同様の方法で設計される。

The 11th harmonic compensator 83 is for suppressing the positive phase component of the 11th harmonic. The eleventh-order harmonic compensator 83 is represented in the transfer function matrix G I11 for controlling the positive phase of the eleventh-order harmonic with n = 11 in the transfer function matrix G In of the above equation (16 ′). Perform the process. That is, 11 harmonic compensator 83 performs the process shown below (20), 11-order harmonic compensation signal Yarufa 11, and outputs the Ybeta 11. As the angular frequency ω 0, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage is set in advance, and the integral gain K I11 is designed in advance. The eleventh harmonic compensation unit 83 also performs processing for maximizing the stability margin, and in this process, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make the phase opposite is also performed. It has been broken. The eleventh harmonic compensation unit 83 is also designed in the same manner as the fifth harmonic compensation unit 81.

5次高調波補償部81が出力した5次高調波補償信号Yα5,Yβ5、7次高調波補償部82が出力した7次高調波補償信号Yα7,Yβ7、および、11次高調波補償部83が出力した11次高調波補償信号Yα11,Yβ11がそれぞれ加算されて、高調波補償信号Yα,Yβとして高調波補償コントローラ8から出力される。なお、本実施形態では、高調波補償コントローラ8が、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、および11次高調波補償部83を備えている場合について説明したが、これに限られない。高調波補償コントローラ8は、抑制する必要がある高調波の次数に応じて設計すればよい。例えば、5次高調波のみを抑制したい場合は、5次高調波補償部81のみを備えていればよい。また、さらに13次高調波も抑制したい場合には、上記(16)式の伝達関数の行列GInにおいて、n=13とした伝達関数の行列GI13に表される処理を行う13次高調波補償部をさらに備えるようにすればよい。 5 harmonic compensation unit 81 outputs the fifth harmonic compensation signal Yα 5, 5, 7-order 7 harmonic compensator 82 has output harmonic compensation signal Yα 7, 7, and, 11 harmonics The 11th-order harmonic compensation signals Yα 11 and Yβ 11 output from the compensation unit 83 are added and output from the harmonic compensation controller 8 as harmonic compensation signals Yα and Yβ. In the present embodiment, the case where the harmonic compensation controller 8 includes the fifth-order harmonic compensation unit 81, the seventh-order harmonic compensation unit 82, and the eleventh-order harmonic compensation unit 83 has been described. Not limited. The harmonic compensation controller 8 may be designed according to the harmonic order that needs to be suppressed. For example, when it is desired to suppress only the fifth harmonic, only the fifth harmonic compensator 81 needs to be provided. Further, when it is desired to further suppress the 13th harmonic, the 13th harmonic is subjected to the processing represented by the transfer function matrix G I13 where n = 13 in the transfer function matrix G In of the above equation (16). What is necessary is just to further provide a compensation part.

図8に戻って、二相/三相変換部76は、図19に示す二相/三相変換部76と同じものであり、補正値信号X’α,X’βを、3つの補正値信号Xu,Xv,Xwに変換するものである。二相/三相変換部76で行われる変換処理は、上記(4)式に示す行列式で表される。補正値信号X’α,X’βは、電流コントローラ74から出力される基本波補償信号Xα,Xβに高調波補償コントローラ8から出力される高調波補償信号Yα,Yβを加算したものである。   Returning to FIG. 8, the two-phase / three-phase converter 76 is the same as the two-phase / three-phase converter 76 shown in FIG. 19, and the correction value signals X′α and X′β are converted into three correction values. The signals are converted into signals Xu, Xv, and Xw. The conversion process performed by the two-phase / three-phase conversion unit 76 is expressed by the determinant shown in the above equation (4). The correction value signals X′α and X′β are obtained by adding the harmonic compensation signals Yα and Yβ output from the harmonic compensation controller 8 to the fundamental wave compensation signals Xα and Xβ output from the current controller 74.

系統対抗分生成部72が出力する系統指令値信号Ku,Kv,Kwと、二相/三相変換部76が出力する補正値信号Xu,Xv,Xwとがそれぞれ加算されて、指令値信号X’u,X’v,X’wが算出され、PWM信号生成部77に入力される。   The system command value signals Ku, Kv, Kw output from the system counter-part generating unit 72 and the correction value signals Xu, Xv, Xw output from the two-phase / three-phase conversion unit 76 are added, respectively, and the command value signal X 'u, X'v, X'w are calculated and input to the PWM signal generation unit 77.

PWM信号生成部77は、入力される指令値信号X’u,X’v,X’wと、所定の周波数(例えば、4kHz)の三角波信号として生成されたキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりPWM信号Pu,Pv,Pwを生成する。三角波比較法では、指令値信号X’u,X’v,X’wとキャリア信号とがそれぞれ比較され、例えば、指令値信号X’uがキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、小さい場合にローレベルとなるパルス信号がPWM信号Puとして生成される。生成されたPWM信号Pu,Pv,Pwは、インバータ回路2に出力される。   The PWM signal generation unit 77 performs a triangular wave comparison based on the input command value signals X′u, X′v, and X′w and a carrier signal generated as a triangular wave signal having a predetermined frequency (for example, 4 kHz). PWM signals Pu, Pv, Pw are generated by the method. In the triangular wave comparison method, the command value signals X′u, X′v, and X′w are respectively compared with the carrier signal. For example, when the command value signal X′u is larger than the carrier signal, the high level is obtained. A low-level pulse signal is generated as the PWM signal Pu. The generated PWM signals Pu, Pv, Pw are output to the inverter circuit 2.

本実施形態において、5次高調波補償部81は、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系で制御を行っている。伝達関数の行列GI5は、回転座標変換を行ってからI制御を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列である。したがって、伝達関数の行列GI5で表される処理を行う5次高調波補償部81は、図20に示す回転座標変換部811、静止座標変換部816、およびI制御部814,815と等価の処理を行っている。また、行列GI5の各要素のボード線図は、基本波周波数の5倍の周波数を中心周波数とした、図6に示す各ボード線図と同様のものとなる。つまり、5次高調波補償部81は、基本波周波数の5倍の周波数成分だけがハイゲインになる。したがって、図20に示すLPF812および813を設ける必要がない。つまり、5次高調波補償部81は、図20に示す5次高調波補償部810と等価の処理を行っている。 In the present embodiment, the fifth-order harmonic compensator 81 performs control in the stationary coordinate system without performing rotational coordinate conversion and stationary coordinate conversion. The transfer function matrix GI5 is a transfer function matrix indicating a process equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the I control after performing the rotational coordinate conversion. Thus, the fifth harmonic compensator 81 which performs the processing expressed by the matrix G I5 of the transfer function, the rotation coordinate conversion unit 811 shown in FIG. 20, the stationary coordinate transformation unit 816, and the I controller 814 and 815 and the equivalent Processing is in progress. Further, the Bode diagram of each element of the matrix GI5 is the same as the Bode diagram shown in FIG. 6 with the center frequency set to a frequency five times the fundamental frequency. That is, the fifth-order harmonic compensator 81 has a high gain only for the frequency component five times the fundamental frequency. Therefore, it is not necessary to provide the LPFs 812 and 813 shown in FIG. That is, the fifth-order harmonic compensation unit 81 performs processing equivalent to the fifth-order harmonic compensation unit 810 shown in FIG.

また、5次高調波補償部81で行われる処理は、伝達関数の行列GI5で示されるので、線形時不変の処理である。また、5次高調波補償の制御ループには非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていないので、線形時不変システムになっている。したがって、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。このように、上記(18)式に示す伝達関数の行列GI5を用いることで、回転座標変換を行ってからI制御を行った後に静止座標変換を行う非線形の処理を、線形時不変の多入出力系へ帰着させることができ、これによりシステム解析や制御系設計が容易になる。 The processing performed by the fifth harmonic compensation unit 81 is a linear time-invariant processing because it is represented by a transfer function matrix GI5 . Further, the control loop for the fifth harmonic compensation does not include the rotation coordinate conversion process and the stationary coordinate conversion process, which are nonlinear time-varying processes, and thus is a linear time-invariant system. Therefore, control system design and system analysis using linear control theory are possible. As described above, by using the transfer function matrix G I5 shown in the above equation (18), nonlinear processing for performing stationary coordinate transformation after performing I control after performing rotational coordinate transformation can be performed in a linear time invariant manner. It can be reduced to the input / output system, which facilitates system analysis and control system design.

7次高調波補償部82および11次高調波補償部83についても同様であり、7次高調波補償部82および11次高調波補償部83は、図20に示す7次高調波補償部820および11次高調波補償部830とそれぞれ等価の処理を行っている。また、7次高調波補償部82および11次高調波補償部83で行われる処理も線形時不変の処理であり、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。   The same applies to the seventh harmonic compensation unit 82 and the eleventh harmonic compensation unit 83. The seventh harmonic compensation unit 82 and the eleventh harmonic compensation unit 83 include the seventh harmonic compensation unit 820 and the seventh harmonic compensation unit 820 shown in FIG. Equivalent processing with the 11th-order harmonic compensation unit 830 is performed. In addition, the processing performed by the seventh harmonic compensation unit 82 and the eleventh harmonic compensation unit 83 is also a linear time-invariant processing, which enables control system design and system analysis using linear control theory.

なお、上記実施形態においては、伝達関数の行列の各要素の積分ゲインが同一である場合について説明したが、要素毎に異なる値を用いるようにしてもよい。例えば、α軸成分の速応性を向上させたり、安定性を高めたりするなどの付加特性を与えるように設計することもできる。また、(1,2)要素と(2,1)要素の積分ゲインKIを「0」に設計して、正相分、逆相分の両方を制御するという付加特性を与えることもできる。正相分、逆相分の両方を制御する場合については、後述する。 In the above embodiment, the case where the integral gain of each element of the matrix of the transfer function is the same has been described, but a different value may be used for each element. For example, it can be designed to provide additional characteristics such as improving the quick response of the α-axis component and increasing the stability. It is also possible to provide additional properties that control both the (1,2) element and the integral gain K I of (2,1) element designed to "0", normal phase content, reverse phase. The case of controlling both the positive phase portion and the reverse phase portion will be described later.

また、上記実施形態においては、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、11次高調波補償部83をそれぞれ個別に設計する場合について説明したが、これに限られない。積分ゲインを共通にするようにして、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、11次高調波補償部83を一度に設計するようにしてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the 5th harmonic compensation part 81, the 7th harmonic compensation part 82, and the 11th harmonic compensation part 83 were each designed individually, it is not restricted to this. The fifth-order harmonic compensator 81, the seventh-order harmonic compensator 82, and the eleventh-order harmonic compensator 83 may be designed at a time so that the integral gain is shared.

上記実施形態においては、各高調波の正相分を制御する場合について説明したが、これに限られない。各高調波の逆相分を制御するようにしてもよい。この場合は、正相分を制御する場合に用いられた伝達関数の行列GInの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。また、正相分、逆相分の両方の制御を行うようにしてもよい。以下に、正相分、逆相分の両方の制御を行う場合を、第2実施形態として説明する。 In the said embodiment, although the case where the positive phase part of each harmonic was controlled was demonstrated, it is not restricted to this. You may make it control the antiphase part of each harmonic. In this case, a matrix obtained by exchanging the (1, 2) element and the (2, 1) element of the transfer function matrix G In used for controlling the positive phase component may be used. Moreover, you may make it perform control of both the part for a normal phase and a reverse phase. Hereinafter, a case where both the normal phase and the reverse phase are controlled will be described as a second embodiment.

行列GIの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数に示す処理は、正相分および逆相分の位相を変化させずに通過させる(図6(a)参照)。したがって、上記(14)式に示す行列GIの(1,2)要素および(2,1)要素を「0」にした行列を用いると、正相分、逆相分の両方の制御を行うことができる。行列Gn、GInについても同様であり、上記(15)、(16)式において、(1,2)要素および(2,1)要素を「0」にした行列を用いると、正相分、逆相分の両方の制御を行うことができる。 Matrix processing shown in the transfer function of (1, 1) element and (2,2) element of G I is passed through without changing the positive phase component and negative phase of the phase (see FIG. 6 (a)). Therefore, performing the use of the matrix (1,2) element and (2,1) element of the matrix G I shown in the equation (14) to "0", the positive phase component, control of both the reverse phase be able to. The same applies to the matrices G n and G In. In the above equations (15) and (16), if a matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element are set to “0” is used, Both of the reverse phase can be controlled.

第2実施形態に係る制御回路は、図8に示す制御回路7において、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、および11次高調波補償部83でそれぞれ用いられる伝達関数の行列GI5、GI7、GI11の(1,2)要素および(2,1)要素を「0」にしたものである。第2実施形態においては、各次数の高調波の正相分、逆相分の両方の制御を行うことができる。また、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析を行うことができるという効果を奏することができる。 The control circuit according to the second embodiment includes transfer functions used in the fifth harmonic compensation unit 81, the seventh harmonic compensation unit 82, and the eleventh harmonic compensation unit 83 in the control circuit 7 shown in FIG. The (1,2) and (2,1) elements of the matrices G I5 , G I7 , G I11 are set to “0”. In the second embodiment, it is possible to control both the positive phase component and the reverse phase component of the harmonics of each order. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, there is an effect that control system design and system analysis using linear control theory can be performed.

図9は、第2実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a simulation result performed in the second embodiment.

系統連系インバータシステムA(図8参照)の各相の電流に不平衡外乱および各高調波外乱を加えて、目標電流を20[A]とした場合のシミュレーションを行った。図9は、各相の出力電流を電流センサ5によって検出した電流信号Iu,Iv,Iwの波形を示している。同図(a)はシミュレーション開始直後のものであり、同図(b)はシミュレーション開始から50秒後のものである。同図(b)に示すように、電流信号Iu,Iv,Iwの各波形は、各高調波成分が抑制された滑らかな波形になっている。   A simulation was performed in the case where the target current was set to 20 [A] by adding unbalanced disturbance and harmonic disturbance to the current of each phase of the grid-connected inverter system A (see FIG. 8). FIG. 9 shows waveforms of current signals Iu, Iv, and Iw obtained by detecting the output current of each phase by the current sensor 5. FIG. 6A shows the state immediately after the start of the simulation, and FIG. 10B shows the state after 50 seconds from the start of the simulation. As shown in FIG. 5B, each waveform of the current signals Iu, Iv, and Iw is a smooth waveform in which each harmonic component is suppressed.

図10および図11は、第2実施形態において行った実験結果を説明するための図である。   10 and 11 are diagrams for explaining the results of the experiment performed in the second embodiment.

不平衡外乱および各高調波外乱が含まれる電力系統Bに接続された系統連系インバータシステムA(図8参照)において、高調波補償コントローラ8を設けた場合(5次高調波補償部81と7次高調波補償部82のみ)と、設けなかった場合とで、実験を行った。図10は、定常状態になったときの、U相の電流信号Iuの波形を示している。同図(a)は高調波補償コントローラ8を設けなかった場合のものであり、同図(b)は高調波補償コントローラ8を設けた場合のものである。同図(a)と比べて、同図(b)の波形の方が、5次および7次高調波成分が抑制された滑らかな波形になっている。図11は、定常状態になったときの電流信号Iu,Iv,Iwに含まれる各高調波成分の割合を示す表であり、基本波成分の割合を100とした場合の各高調波成分の割合を示している。同図(a)は高調波補償コントローラ8を設けなかった場合のものであり、同図(b)は高調波補償コントローラ8を設けた場合のものである。同図(a)の表と比べて、同図(b)の表の方が、5次および7次高調波成分が抑制されている。   When the harmonic compensation controller 8 is provided in the grid interconnection inverter system A (see FIG. 8) connected to the electric power system B including the unbalanced disturbance and each harmonic disturbance (fifth harmonic compensation units 81 and 7). Experiments were performed using only the second harmonic compensation unit 82) and the case where the second harmonic compensation unit 82 was not provided. FIG. 10 shows the waveform of the U-phase current signal Iu when the steady state is reached. FIG. 4A shows the case where the harmonic compensation controller 8 is not provided, and FIG. 4B shows the case where the harmonic compensation controller 8 is provided. Compared to FIG. 6A, the waveform of FIG. 5B is a smoother waveform in which the fifth and seventh harmonic components are suppressed. FIG. 11 is a table showing the ratio of each harmonic component included in the current signals Iu, Iv, and Iw when the steady state is reached, and the ratio of each harmonic component when the ratio of the fundamental wave component is 100. Is shown. FIG. 4A shows the case where the harmonic compensation controller 8 is not provided, and FIG. 4B shows the case where the harmonic compensation controller 8 is provided. Compared with the table of FIG. 10A, the table of FIG. 10B suppresses the fifth-order and seventh-order harmonic components.

上記第1および第2実施形態においては、3つの電流信号Iu,Iv,Iwをα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換して制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、3つの電流信号Iu,Iv,Iwを用いて直接制御するようにしてもよい。以下に、この場合の実施形態を第3実施形態として説明する。   In the first and second embodiments, the case where the three current signals Iu, Iv, and Iw are converted into the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ is described, but the present invention is not limited to this. For example, direct control may be performed using three current signals Iu, Iv, and Iw. Hereinafter, an embodiment in this case will be described as a third embodiment.

図12は、第3実施形態に係る制御回路を説明するためのブロック図である。同図において、図8に示す制御回路7と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 12 is a block diagram for explaining a control circuit according to the third embodiment. In this figure, the same or similar elements as those in the control circuit 7 shown in FIG.

図12に示す制御回路7’は、三相/二相変換部73および二相/三相変換部76を備えておらず、電流コントローラ74’、5次高調波補償部81’、7次高調波補償部82’、および11次高調波補償部83’が3つの電流信号Iu,Iv,Iwを用いて直接制御を行う点で、第1実施形態に係る制御回路7(図8参照)と異なる。   The control circuit 7 ′ illustrated in FIG. 12 does not include the three-phase / two-phase conversion unit 73 and the two-phase / three-phase conversion unit 76, and includes a current controller 74 ′, a fifth harmonic compensation unit 81 ′, and a seventh harmonic. The control circuit 7 according to the first embodiment (see FIG. 8) is different in that the wave compensation unit 82 ′ and the 11th harmonic compensation unit 83 ′ directly control using the three current signals Iu, Iv, Iw. Different.

三相/二相変換および二相/三相変換は、上記(1)式および(4)式で表されるので、三相/二相変換を行ってから伝達関数の行列Gで表される処理を行った後に二相/三相変換を行う処理は、下記(21)式に示す伝達関数の行列G’で表される。
Since the three-phase / two-phase conversion and the two-phase / three-phase conversion are expressed by the above equations (1) and (4), the three-phase / two-phase conversion is performed and then the transfer function matrix G is expressed. The process of performing the two-phase / three-phase conversion after the process is represented by a transfer function matrix G ′ shown in the following equation (21).

したがって、電流コントローラ74’が行う処理を表す伝達関数の行列G’Iは、下記(22)式で表される。
Therefore, the transfer function matrix G ′ I representing the processing performed by the current controller 74 ′ is expressed by the following equation (22).

電流コントローラ74’は、電流センサ5より出力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwとそれぞれの基本波の正相分の目標値との偏差を入力され、電流制御のための基本波補償信号X”u,X”v,X”wを生成するものである。電流コントローラ74’は、上記(22)式の伝達関数の行列G’Iで表される処理を行う。つまり、電流信号Iu,Iv,Iwとそれぞれの基本波の正相分の目標値との偏差をそれぞれΔIu,ΔIv,ΔIwとすると、下記(23)式に示す処理を行っている。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、積分ゲインKIはあらかじめ設計されている。また、電流コントローラ74’は、安定余裕を最大化する処理を行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正するための位相の調整も行われている。
The current controller 74 ′ receives deviations between the three current signals Iu, Iv, Iw output from the current sensor 5 and the target values for the positive phase of each fundamental wave, and a fundamental wave compensation signal for current control. X ″ u, X ″ v, X ″ w are generated. The current controller 74 ′ performs processing represented by the transfer function matrix G ′ I in the above equation (22), that is, the current signal Iu. , Iv, Iw and the deviation of each ΔIu between the target value of the positive phase of each of the fundamental wave,? Iv, When? Iw, the following is performed the processing shown in equation (23). angular frequency omega 0 is the system voltage The angular frequency of the fundamental wave (for example, ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, and the integral gain K I is designed in advance. Processing to maximize the stability margin is performed. In, it has been made the phase adjustment for correcting the delay of the phase of the control loop.

本実施形態において、電流信号Iu,Iv,Iwの基本波の正相分の目標値には、d軸電流目標値およびq軸電流目標値を静止座標変換してさらに二相/三相変換したものが用いられる。なお、三相の電流目標値が直接与えられる場合は、当該目標値をそのまま用いればよい。また、α軸電流目標値およびβ軸電流目標値が与えられる場合は、二相/三相変換したものを用いればよい。   In the present embodiment, the target value for the positive phase of the fundamental wave of the current signals Iu, Iv, and Iw is further subjected to two-phase / three-phase conversion by converting the d-axis current target value and the q-axis current target value to stationary coordinates. Things are used. When a three-phase current target value is directly given, the target value may be used as it is. In addition, when the α-axis current target value and the β-axis current target value are given, those obtained by two-phase / three-phase conversion may be used.

また、三相/二相変換を行ってから伝達関数の行列Gnで表される処理を行った後に二相/三相変換を行う処理は、下記(24)式に示す伝達関数の行列G’ nで表される。
The process of performing the two-phase / three-phase conversion after performing the process represented by the transfer function matrix G n after performing the three-phase / two-phase conversion is the transfer function matrix G shown in the following equation (24). ' Represented by n .

したがって、三相/二相変換を行ってから伝達関数の行列GInで表される処理を行った後に二相/三相変換を行う処理は、下記(25)式に示す伝達関数の行列G’Inで表される。
Therefore, the process of performing the two-phase / three-phase conversion after performing the process represented by the transfer function matrix G In after performing the three-phase / two-phase conversion is the transfer function matrix G shown in the following equation (25). ' In In .

5次高調波補償部81’は、電流センサ5より出力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを入力され、5次高調波の正相分を抑制するための5次高調波補償信号Yu5,Yv5,Yw5を生成するものであり、下記(26)式に示す処理を行っている。なお、伝達関数の行列G’I5は、上記(25)式の伝達関数の行列G’Inにおいて、n=5としたものである。また、5次高調波補償部81’は、安定余裕を最大化する処理を行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。
The fifth harmonic compensation unit 81 ′ receives the three current signals Iu, Iv, Iw output from the current sensor 5, and a fifth harmonic compensation signal Yu for suppressing the positive phase component of the fifth harmonic. 5 , Yv 5 and Yw 5 are generated, and the processing shown in the following equation (26) is performed. The transfer function matrix G ′ I5 is set to n = 5 in the transfer function matrix G ′ In of the above equation (25). The fifth-order harmonic compensator 81 ′ performs a process for maximizing the stability margin. Among these, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make the phase opposite is also performed. Has been done.

本実施形態において、5次高調波補償部81’は、周波数重みに伝達関数の行列G’I5を用いて、線形制御理論の1つであるH∞ループ整形法によって設計される。5次高調波補償部81’で行われる処理は、伝達関数の行列G’I5で示されるので、線形時不変の処理である。したがって、線形制御理論を用いた制御系設計を行うことができる。5次高調波補償部81’は、第1実施形態に係る5次高調波補償部81と同様にして設計される。なお、その他の線形制御理論を用いて設計してもよい。 In the present embodiment, the fifth-order harmonic compensator 81 ′ is designed by the H∞ loop shaping method, which is one of the linear control theories, using a transfer function matrix G ′ I5 as the frequency weight. The processing performed by the fifth-order harmonic compensation unit 81 ′ is a linear time-invariant processing because it is represented by a transfer function matrix G ′ I5 . Therefore, a control system design using linear control theory can be performed. The fifth-order harmonic compensator 81 ′ is designed in the same manner as the fifth-order harmonic compensator 81 according to the first embodiment. In addition, you may design using the other linear control theory.

7次高調波補償部82’は、電流センサ5より出力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを入力され、7次高調波の正相分を抑制するための7次高調波補償信号Yu7,Yv7,Yw7を生成するものであり、下記(27)式に示す処理を行っている。なお、伝達関数の行列G’I7は、上記(25)式の伝達関数の行列G’Inにおいて、n=7としたものである。また、7次高調波補償部82’は、安定余裕を最大化する処理を行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。7次高調波補償部82’も、5次高調波補償部81’と同様の方法で設計される。

The seventh harmonic compensation unit 82 'receives the three current signals Iu, Iv, and Iw output from the current sensor 5, and the seventh harmonic compensation signal Yu for suppressing the positive phase component of the seventh harmonic. 7 , Yv 7 and Yw 7 are generated, and the processing shown in the following equation (27) is performed. The transfer function matrix G ′ I7 is set to n = 7 in the transfer function matrix G ′ In of the above equation (25). In addition, the seventh harmonic compensation unit 82 ′ performs a process for maximizing the stability margin, and among these, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make the phase opposite is also performed. Has been done. The seventh harmonic compensation unit 82 ′ is also designed in the same manner as the fifth harmonic compensation unit 81 ′.

11次高調波補償部83’は、電流センサ5より出力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを入力され、11次高調波の正相分を抑制するための11次高調波補償信号Yu11,Yv11,Yw11を生成するものであり、下記(28)式に示す処理を行っている。なお、伝達関数の行列G’I11は、上記(25)式の伝達関数の行列G’Inにおいて、n=11としたものである。また、11次高調波補償部83’は、安定余裕を最大化する処理を行っており、この中で、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整も行われている。11次高調波補償部83’も、5次高調波補償部81’と同様の方法で設計される。

The eleventh harmonic compensation unit 83 ′ receives the three current signals Iu, Iv, and Iw output from the current sensor 5, and the eleventh harmonic compensation signal Yu for suppressing the positive phase component of the eleventh harmonic. 11 , Yv 11 , Yw 11 are generated, and the processing shown in the following equation (28) is performed. The transfer function matrix G ′ I11 is set to n = 11 in the transfer function matrix G ′ In of the above equation (25). In addition, the 11th-order harmonic compensator 83 ′ performs a process for maximizing the stability margin, and among these, the phase adjustment for correcting the phase delay in the control loop to make it an opposite phase is also performed. Has been done. The eleventh harmonic compensator 83 ′ is also designed in the same manner as the fifth harmonic compensator 81 ′.

5次高調波補償部81’が出力した5次高調波補償信号Yu5,Yv5,Yw5、7次高調波補償部82’が出力した7次高調波補償信号Yu7,Yv7,Yw7、および、11次高調波補償部83’が出力した11次高調波補償信号Yu11,Yv11,Yw11がそれぞれ加算されて、高調波補償信号Yu,Yv,Ywとして高調波補償コントローラ8’から出力され、電流コントローラ74’が出力した基本波補償信号X”u,X”v,X”wにそれぞれ加算されて、補正値信号Xu,Xv,Xwになる。なお、高調波補償コントローラ8’は、抑制する必要がある高調波の次数に応じて設計すればよい。例えば、5次高調波のみを抑制したい場合は5次高調波補償部81’のみを備えていればよく、さらに13次高調波も抑制したい場合には、上記(25)式の伝達関数の行列G’Inにおいて、n=13とした伝達関数の行列G’I13に表される処理を行う13次高調波補償部をさらに備えるようにすればよい。 The fifth harmonic compensation signals Yu 5 , Yv 5 , Yw 5 output from the fifth harmonic compensation unit 81 ′, and the seventh harmonic compensation signals Yu 7 , Yv 7 , Yw output from the seventh harmonic compensation unit 82 ′. 7 and 11th harmonic compensation signals Yu 11 , Yv 11 , Yw 11 output from the 11th harmonic compensation unit 83 ′ are added, and the harmonic compensation controller 8 is used as the harmonic compensation signals Yu, Yv, Yw. Are added to the fundamental wave compensation signals X ″ u, X ″ v, and X ″ w output from the current controller 74 ′ to become correction value signals Xu, Xv, and Xw. 8 ′ may be designed according to the order of the harmonics that need to be suppressed, for example, if only the 5th harmonics are to be suppressed, only the 5th harmonic compensation unit 81 ′ may be provided. If you want to suppress the 13th harmonic, 25) 'in the In, the matrix G of the transfer function which is the n = 13' matrix G of the transfer function of the equation may be so further comprises a 13-order harmonic compensation unit for performing a process represented in I13.

本実施形態において、伝達関数の行列G’I5で表される処理を行う5次高調波補償部81’は、図19に示す三相/二相変換部73および二相/三相変換部76、図20に示す回転座標変換部811、静止座標変換部816、およびI制御部814,815と等価の処理を行っている。また、5次高調波補償部81’は、基本波周波数の5倍の周波数成分だけがハイゲインになるので、図20に示すLPF812および813を設ける必要がない。また、5次高調波補償部81’で行われる処理は、伝達関数の行列G’I5で示されるので、線形時不変の処理である。また、5次高調波補償の制御ループには非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていないので、線形時不変システムになっている。したがって、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。7次高調波補償部82’および11次高調波補償部83’についても同様である。 In the present embodiment, the fifth-order harmonic compensator 81 ′ that performs the processing represented by the transfer function matrix G ′ I5 includes the three-phase / two-phase converter 73 and the two-phase / three-phase converter 76 shown in FIG. , A process equivalent to the rotation coordinate conversion unit 811, the stationary coordinate conversion unit 816, and the I control units 814 and 815 shown in FIG. 20 is performed. Further, since the fifth-order harmonic compensator 81 ′ has a high gain only for the frequency component that is five times the fundamental frequency, it is not necessary to provide the LPFs 812 and 813 shown in FIG. The processing performed by the fifth-order harmonic compensation unit 81 ′ is a linear time-invariant processing because it is represented by a transfer function matrix G ′ I5 . Further, the control loop for the fifth harmonic compensation does not include the rotation coordinate conversion process and the stationary coordinate conversion process, which are nonlinear time-varying processes, and thus is a linear time-invariant system. Therefore, control system design and system analysis using linear control theory are possible. The same applies to the seventh harmonic compensation unit 82 'and the eleventh harmonic compensation unit 83'.

第3実施形態において、各高調波の逆相分を制御する場合は、正相分を制御する場合に用いられた伝達関数の行列G’Inの要素の内、GIn12(s)、GIn23(s)およびGIn31(s)と、GIn13(s)、GIn21(s)およびGIn32(s)とを入れ換えた行列(すなわち、行列G’Inの転置行列)を用いればよい。また、正相分、逆相分の両方の制御を行うようにしてもよい。以下に、第3実施形態において、5次高調波補償部81’、7次高調波補償部82’、および11次高調波補償部83’が、正相分、逆相分の両方の制御を行う場合について説明する。 In the third embodiment, when controlling the antiphase component of each harmonic, G In12 (s), G In23 among the elements of the matrix G ′ In of the transfer function used for controlling the positive phase component. A matrix obtained by replacing (s) and G In31 (s) with G In13 (s), G In21 (s), and G In32 (s) (that is, a transposed matrix of the matrix G ′ In ) may be used. Moreover, you may make it perform control of both the part for a normal phase and a reverse phase. Hereinafter, in the third embodiment, the fifth harmonic compensator 81 ′, the seventh harmonic compensator 82 ′, and the eleventh harmonic compensator 83 ′ control both the positive phase component and the negative phase component. The case where it performs is demonstrated.

上記(24)式において、行列Gnの(1,2)要素と(2,1)要素とを「0」にした場合を考えると、下記(29)式に示す伝達関数の行列G”nが算出できる。
Considering the case where the (1,2) and (2,1) elements of the matrix G n are set to “0” in the equation (24), the transfer function matrix G ″ n shown in the following equation (29) Can be calculated.

したがって、5次高調波補償部81’が正相分、逆相分の両方の制御を行う場合は、下記(30)式の伝達関数の行列G”Inにおいて、n=5とした行列G”I5を用いるようにすればよい。同様に、7次高調波補償部82’が正相分、逆相分の両方の制御を行う場合は、下記(30)式の伝達関数の行列G”Inにおいて、n=7とした行列G”I7を用いるようにすればよく、11次高調波補償部83’が正相分、逆相分の両方の制御を行う場合は、下記(30)式の伝達関数の行列G”Inにおいて、n=11とした行列G’I11を用いるようにすればよい。
Accordingly, when the fifth-order harmonic compensator 81 ′ controls both the positive phase component and the negative phase component, the matrix G ″ with n = 5 in the matrix G ″ In of the transfer function of the following equation (30). I5 should be used. Similarly, when the seventh-order harmonic compensator 82 ′ controls both the positive phase component and the negative phase component, the matrix G ″ In of the following equation (30) is set to a matrix G with n = 7. " I7 may be used, and when the 11th harmonic compensator 83 'controls both the positive phase component and the negative phase component, in the matrix G" In of the transfer function of the following equation (30), A matrix G ′ I11 with n = 11 may be used.

上記第1ないし第3実施形態においては、5次高調波補償部81(81’)、7次高調波補償部82(82’)、および11次高調波補償部83(83’)がI制御に代わる制御を行う場合について説明したがこれに限られない。例えば、PI制御に代わる制御を行うようにしてもよい。第1実施形態において、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、および11次高調波補償部83がPI制御に代わる制御を行うようにする場合は、n=3k+1(k=1,2,…)の場合、上記(13)式においてω0をn・ω0として、下記(31)式のように算出される伝達関数の行列GPInを用いればよい。また、n=3k+2(k=0,1,2,…)の場合、上記(13)式においてω0をn・ω0とし、(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えて、下記(31’)式のように算出される伝達関数の行列GPInを用いればよい。なお、下記(31)式および(31’)式は、上記(15)式および(15’)式において、F(s)=KP+KI/sとして算出することもできる。
In the first to third embodiments, the fifth-order harmonic compensator 81 (81 ′), the seventh-order harmonic compensator 82 (82 ′), and the eleventh-order harmonic compensator 83 (83 ′) are controlled by I. Although the case of performing control in place of is described, the present invention is not limited to this. For example, control in place of PI control may be performed. In the first embodiment, when the fifth harmonic compensator 81, the seventh harmonic compensator 82, and the eleventh harmonic compensator 83 perform control instead of PI control, n = 3k + 1 (k = In the case of (1, 2,...), Ω 0 is n · ω 0 in the above equation (13), and a transfer function matrix G PIn calculated as in the following equation (31) may be used. When n = 3k + 2 (k = 0, 1, 2,...), Ω 0 is set to n · ω 0 in the above equation (13), and the (1, 2) element and the (2, 1) element are interchanged. Then, a transfer function matrix G PIn calculated as shown in the following equation (31 ′) may be used. The following formulas (31) and (31 ′) can also be calculated as F (s) = K P + K I / s in the above formulas (15) and (15 ′).

5次高調波補償部81がPI制御に代わる制御を行うようにする場合、上記(31’)式においてn=5とした行列GPI5を用いればよく、7次高調波補償部82がPI制御に代わる制御を行うようにする場合、上記(31)式においてn=7とした行列GPI7を用いればよく、11次高調波補償部83がPI制御に代わる制御を行うようにする場合、上記(31’)式においてn=11とした行列GPI11を用いればよい。 When the fifth harmonic compensator 81 performs control in place of PI control, the matrix G PI5 in which n = 5 in the above equation (31 ′) may be used, and the seventh harmonic compensator 82 performs PI control. When performing control instead of PI, the matrix G PI7 with n = 7 in the above equation (31) may be used. When the 11th harmonic compensator 83 performs control instead of PI control, The matrix G PI11 with n = 11 in the equation (31 ′) may be used.

第2実施形態において、5次高調波補償部81、7次高調波補償部82、および11次高調波補償部83がPI制御に代わる制御を行うようにする場合は、上記(31)式および(31’)式に示される伝達関数の行列GPInの(1,2)要素および(2,1)要素を「0」にした行列を用いればよい。 In the second embodiment, when the fifth-order harmonic compensator 81, the seventh-order harmonic compensator 82, and the eleventh-order harmonic compensator 83 perform control in place of PI control, the above equation (31) and A matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element of the matrix G PIn of the transfer function shown in the equation (31 ′) are “0” may be used.

第3実施形態において、5次高調波補償部81’、7次高調波補償部82’、および11次高調波補償部83’がPI制御に代わる制御を行うようにする場合は、下記(32)式に示される伝達関数の行列G’PInを用いればよい。
In the third embodiment, when the fifth harmonic compensator 81 ′, the seventh harmonic compensator 82 ′, and the eleventh harmonic compensator 83 ′ perform control in place of PI control, the following (32 The transfer function matrix G ′ PIn shown in the equation may be used.

第3実施形態で各高調波の逆相分を制御する場合において、5次高調波補償部81’、7次高調波補償部82’、および11次高調波補償部83’がPI制御に代わる制御を行うようにする場合は、上記(32)式に示す伝達関数の行列G’PInの要素の内、GPIn12(s)、GPIn23(s)およびGPIn31(s)と、GPIn13(s)、GPIn21(s)およびGPIn32(s)とを入れ換えた行列(すなわち、行列G’PInの転置行列)を用いればよい。また、第3実施形態で正相分、逆相分の両方の制御を行う場合において、5次高調波補償部81’、7次高調波補償部82’、および11次高調波補償部83’がPI制御に代わる制御を行うようにする場合は、下記(33)式に示される伝達関数の行列G”PInを用いればよい。
In the case where the anti-phase component of each harmonic is controlled in the third embodiment, the fifth-order harmonic compensator 81 ′, the seventh-order harmonic compensator 82 ′, and the eleventh-harmonic compensator 83 ′ replace PI control. In the case of performing control, among the elements of the transfer function matrix G ′ PIn shown in the above equation (32), G PIn12 (s), G PIn23 (s), G PIn31 (s), and G PIn13 ( s), G PIn21 (s) and G PIn32 (s) may be replaced by a matrix (that is, a transposed matrix of the matrix G ′ PIn ). In the third embodiment, when both the positive phase component and the reverse phase component are controlled, the fifth harmonic compensation unit 81 ′, the seventh harmonic compensation unit 82 ′, and the eleventh harmonic compensation unit 83 ′. When performing the control instead of the PI control, the transfer function matrix G ″ PIn shown in the following equation (33) may be used.

PI制御に代わる制御を行う場合、比例ゲインKPを調整することにより、過渡時のダンピング効果を付加することができるというメリットがあるが、モデル化誤差の影響を受けやすくなるというデメリットがある。逆に、I制御に代わる制御を行う場合、過渡時のダンピング効果を付加することができないというデメリットがあるが、モデル化誤差の影響を受けにくくなるというメリットがある。 When performing control in place of PI control, there is a merit that a damping effect at the time of transition can be added by adjusting the proportional gain K P , but there is a demerit that it is easily affected by modeling errors. Conversely, when performing control in place of I control, there is a demerit that a damping effect during transition cannot be added, but there is a merit that it is less susceptible to modeling errors.

なお、5次高調波補償部81(81’)、7次高調波補償部82(82’)、および11次高調波補償部83(83’)がI制御およびPI制御以外の制御に代わる制御を行うようにしてもよい。上記(15)式において、伝達関数F(s)を各制御の伝達関数とすることで、回転座標変換を行ってから当該制御を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列を算出することができる。したがって、PID制御(伝達関数は、比例ゲインをKP、積分ゲインをKI、微分ゲインをKDとすると、F(s)=KP+KI/s+KD・sで表される。)に代わる制御を行うようにすることができるし、D制御(微分制御:伝達関数は、微分ゲインをKDとすると、F(s)=KD・sで表される。)、P制御(比例制御:伝達関数は、比例ゲインをKPとすると、F(s)=KPで表される。)、PD制御、ID制御などに代わる制御を行うようにすることができる。 The fifth harmonic compensation unit 81 (81 ′), the seventh harmonic compensation unit 82 (82 ′), and the eleventh harmonic compensation unit 83 (83 ′) are controlled in place of controls other than the I control and the PI control. May be performed. In the above equation (15), by using the transfer function F (s) as the transfer function of each control, a transfer showing a process equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the control after performing the rotation coordinate conversion. A matrix of functions can be calculated. Therefore, PID control (the transfer function is expressed as F (s) = K P + K I / s + K D · s where K P is a proportional gain, K I is an integral gain, and K D is a differential gain). it can be made to perform control to replace, D control (differential control:. transfer function, the differential gain and K D, represented by F (s) = K D · s), P control (proportional Control: The transfer function is expressed by F (s) = K P, where the proportional gain is K P ), and can be controlled in place of PD control, ID control, and the like.

上記第1ないし第3実施形態においては、出力電流を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、出力電圧を制御するようにしてもよい。以下に、出力電圧を制御する場合について、第4実施形態として説明する。   In the first to third embodiments, the case where the output current is controlled has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the output voltage may be controlled. The case where the output voltage is controlled will be described below as a fourth embodiment.

図13は、第4実施形態に係る制御回路を説明するためのブロック図である。同図において、図8に示す系統連系インバータシステムAと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 13 is a block diagram for explaining a control circuit according to the fourth embodiment. In the figure, the same or similar elements as those in the grid interconnection inverter system A shown in FIG.

図13に示すインバータシステムA’は、電力系統Bではなく負荷Lに電力を供給する点で、第1実施形態に係る系統連系インバータシステムA(図8参照)と異なる。負荷Lに供給される電圧を制御する必要があるので、制御回路9は、出力電流ではなく出力電圧を制御する。制御回路9は、電圧センサ6から入力される電圧信号Vに基づいてPWM信号を生成する点で、第1実施形態に係る制御回路7(図8参照)と異なる。インバータシステムA’は、出力電圧をフィードバック制御によって目標値に制御しながら、負荷Lに電力を供給する。   An inverter system A ′ shown in FIG. 13 is different from the grid-connected inverter system A according to the first embodiment (see FIG. 8) in that power is supplied to the load L instead of the power system B. Since it is necessary to control the voltage supplied to the load L, the control circuit 9 controls the output voltage, not the output current. The control circuit 9 is different from the control circuit 7 according to the first embodiment (see FIG. 8) in that a PWM signal is generated based on the voltage signal V input from the voltage sensor 6. The inverter system A ′ supplies power to the load L while controlling the output voltage to a target value by feedback control.

三相/二相変換部93は、電圧センサ6から入力される3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換するものである。三相/二相変換部93で行われる変換処理は、下記(34)式に示す行列式で表される。
なお、電圧信号Vu,Vv,Vwは各相の相電圧信号であるが、線間電圧信号を検出して用いるようにしてもよい。なお、この場合、線間電圧信号を相電圧信号に変換してから上記(34)式に示す行列式を用いるか、上記(34)式に示す行列に代えて、線間電圧信号をα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換する行列にすればよい。
The three-phase / two-phase converter 93 converts the three voltage signals Vu, Vv, Vw input from the voltage sensor 6 into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ. The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 93 is represented by a determinant represented by the following equation (34).
The voltage signals Vu, Vv, and Vw are phase voltage signals for each phase, but a line voltage signal may be detected and used. In this case, after converting the line voltage signal into the phase voltage signal, the determinant shown in the above equation (34) is used, or instead of the matrix shown in the above equation (34), the line voltage signal is converted to the α axis. The matrix may be converted into the voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ.

電圧コントローラ94は、三相/二相変換部93より出力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβとそれぞれの基本波の正相分の目標値との偏差を入力され、電圧制御のための基本波補償信号Xα,Xβを生成するものである。電圧コントローラ94は、上記(14)式の伝達関数の行列GIで表される処理を行う。 The voltage controller 94 receives the deviation between the α-axis voltage signal Vα and β-axis voltage signal Vβ output from the three-phase / two-phase converter 93 and the target value of the positive phase of each fundamental wave, and performs voltage control. For this purpose, fundamental wave compensation signals Xα and Xβ are generated. Voltage controller 94 performs processing represented by the matrix G I of the transfer function of the equation (14).

本実施形態においても、高調波補償コントローラ8は備えられている。5次高調波補償部81は、三相/二相変換部93より出力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを入力され、伝達関数の行列GI5に表される処理、および、出力する高調波を逆位相にするために位相を調整する処理を行って、5次高調波補償信号Yα5,Yβ5を出力する。同様に、7次高調波補償部82は、伝達関数の行列GI7に表される処理、および、出力する高調波を逆位相にするために位相を調整する処理を行って、7次高調波補償信号Yα7,Yβ7を出力し、11次高調波補償部83は、伝達関数の行列GI11に表される処理、および、出力する高調波を逆位相にするために位相を調整する処理を行って、11次高調波補償信号Yα11,Yβ11を出力する。 Also in this embodiment, the harmonic compensation controller 8 is provided. The fifth-order harmonic compensator 81 receives the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ output from the three-phase / two-phase converter 93, and the process represented by the transfer function matrix G I5 ; performs processing for adjusting the phase to the harmonics to be output to the opposite phase, the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5, and outputs the Ybeta 5. Similarly, the seventh-order harmonic compensator 82 performs the process represented by the transfer function matrix GI7 and the process of adjusting the phase so that the output harmonics have the opposite phase, and the seventh-order harmonics. compensation signal Yarufa 7, outputs Yβ 7, 11 harmonic compensator 83, the process represented in the matrix G I11 of the transfer function, and adjusts the phase to the harmonics to be output to the opposite phase processing the go, 11-order harmonic compensation signal Yarufa 11, and outputs the Ybeta 11.

本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、出力電圧を制御する場合でも、上記第1ないし第3実施形態で説明した各制御方法を用いることができる。例えば、正相分、逆相分の両方の制御を行うようにしてもよいし、3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを直接用いて制御するようにしてもよいし、PI制御に代わる制御を行うようにしてもよい。また、第1実施形態と第4実施形態とを組み合わせて、出力電圧の制御と出力電流の制御とを切り替えるようにしてもよい。すなわち、電力系統Bに連系しているときには電流制御を行って電力系統Bに電力を供給し、電力系統Bに連系していないときには電圧制御を行って負荷Lに電力を供給するようにしてもよい。   In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Even when the output voltage is controlled, the control methods described in the first to third embodiments can be used. For example, control for both the positive phase and the reverse phase may be performed, control may be performed using three voltage signals Vu, Vv, and Vw directly, or control in place of PI control may be performed. You may make it perform. Further, the control of the output voltage and the control of the output current may be switched by combining the first embodiment and the fourth embodiment. In other words, current control is performed to supply power to the power system B when connected to the power system B, and voltage control is performed to supply power to the load L when not connected to the power system B. May be.

次に、高調波の抑制制御が発散してしまうことを防止するための方法について説明する。   Next, a method for preventing the harmonic suppression control from diverging will be described.

上記第1実施形態(図8参照)において、5次高調波補償部81は、制御ループでの位相の遅延分を補正して逆位相にするための位相の調整を行っている。調整される位相は、電力系統Bに連系する前の系統連系インバータシステムAのインピーダンス(主には、フィルタ回路3のリアクトルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスによる)に基づいて設定されている。系統連系インバータシステムAを電力系統Bに連系した場合、電力系統Bの負荷条件が想定と異なっていると、フィルタ回路3の共振点がずれたり増えたりする場合がある。この場合、調整される位相が適切でなくなって、制御が発散してしまう場合がある。   In the first embodiment (see FIG. 8), the fifth-order harmonic compensator 81 adjusts the phase to correct the phase delay in the control loop so as to make the phase opposite. The phase to be adjusted is set based on the impedance of the grid-connected inverter system A before being linked to the power grid B (mainly due to the inductance of the reactor of the filter circuit 3 and the capacitance of the capacitor). When the grid-connected inverter system A is linked to the power grid B, if the load condition of the power grid B is different from the assumption, the resonance point of the filter circuit 3 may be shifted or increased. In this case, the phase to be adjusted is not appropriate, and control may diverge.

図14は、インバータ回路2の出力電圧から系統連系インバータシステムAの出力電流までの伝達関数のボード線図を示しており、系統連系インバータシステムAが電力系統Bに連系する前の伝達関数と連系した後の伝達関数の一例を示している。   FIG. 14 shows a Bode diagram of a transfer function from the output voltage of the inverter circuit 2 to the output current of the grid-connected inverter system A, and transmission before the grid-connected inverter system A is linked to the power system B. An example of the transfer function after being linked to the function is shown.

系統電圧の基本波の角周波数ω0を120π[rad/sec](60[Hz])とすると、5次高調波の角周波数は600π(≒1885)[rad/sec](300[Hz])になる。同図によると、5次高調波の位相は、連系前は約90度遅れるが、連系後は約270度遅れる。つまり、連系前に制御が負帰還制御となるように位相が調整されていたとしても、連系後には正帰還制御になって、制御が発散してしまう。以下では、このような制御の発散を防止するための構成を備えた場合を、第5実施形態として説明する。 When the angular frequency ω 0 of the fundamental wave of the system voltage is 120π [rad / sec] (60 [Hz]), the angular frequency of the fifth harmonic is 600π (≈1885) [rad / sec] (300 [Hz]). become. According to the figure, the phase of the fifth harmonic is delayed about 90 degrees before the interconnection, but is delayed about 270 degrees after the interconnection. That is, even if the phase is adjusted so that the control is the negative feedback control before the connection, the control becomes the positive feedback control after the connection and the control is diverged. Below, the case where the structure for preventing the divergence of such control is provided is demonstrated as 5th Embodiment.

図15は、第5実施形態に係る高調波補償コントローラを説明するための図であり、5次高調波補償部81とその後段に備えられる発散防止部とを示している。   FIG. 15 is a diagram for explaining a harmonic compensation controller according to the fifth embodiment, and shows a fifth-order harmonic compensation unit 81 and a divergence prevention unit provided in the subsequent stage.

発散防止部84は、5次高調波の抑制制御の発散を防止するためのものである。発散防止部84は、制御が発散傾向にあると判定した場合、5次高調波補償部81から入力される5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の位相を変更して出力する。発散防止部84は、発散判定部841および位相変更部842を備えている。 The divergence prevention unit 84 is for preventing divergence in the suppression control of the fifth harmonic. When the divergence prevention unit 84 determines that the control tends to diverge, the divergence prevention unit 84 changes the phases of the fifth harmonic compensation signals Yα 5 and Yβ 5 input from the fifth harmonic compensation unit 81 and outputs the changed signals. The divergence prevention unit 84 includes a divergence determination unit 841 and a phase change unit 842.

発散判定部841は、制御が発散傾向にあることを判定するものである。発散判定部841は、5次高調波補償部81から入力される5次高調波補償信号Yα5(または、5次高調波補償信号Yβ5)を所定の閾値と比較して、5次高調波補償信号Yα5が所定の閾値より大きい場合に制御が発散傾向にあると判定する。発散判定部841は、制御が発散傾向にあると判定した場合、位相変更部842に判定信号を出力する。なお、発散判定部841による発散傾向の判定方法はこれに限られない。例えば、5次高調波補償信号Yα5が所定の閾値より大きい状態が所定時間継続した場合に、制御が発散傾向にあると判定するようにしてもよい。また、5次高調波補償信号Yα5の最大値を常に保存しておいて、その最大値の傾きに基づいて発散傾向にあることを判定するようにしてもよい。 The divergence determination unit 841 determines that the control tends to diverge. Divergence determination unit 841, the fifth harmonic compensation signal is input from the fifth harmonic compensator 81 Yα 5 (or, the fifth harmonic compensation signal Ybeta 5) a is compared with a predetermined threshold value, the fifth harmonic When the compensation signal Yα 5 is larger than the predetermined threshold, it is determined that the control tends to diverge. The divergence determining unit 841 outputs a determination signal to the phase changing unit 842 when it is determined that the control tends to diverge. Note that the method of determining the divergence tendency by the divergence determining unit 841 is not limited to this. For example, when the fifth harmonic compensation signal Yα 5 is larger than a predetermined threshold for a predetermined time, it may be determined that the control tends to diverge. Alternatively, the maximum value of the fifth-order harmonic compensation signal Yα 5 may be always stored, and it may be determined that there is a divergence tendency based on the gradient of the maximum value.

位相変更部842は、5次高調波補償部81から入力される5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の位相を変更して出力するものである。位相変更部842は、下記(35)式に示す処理を行って、5次高調波補償信号Y’α5,Y’β5を出力する。
Phase changer 842, the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5 inputted from the fifth harmonic compensator 81, and outputs by changing the phase of Ybeta 5. The phase changing unit 842 performs processing shown in the following equation (35) and outputs fifth harmonic compensation signals Y′α 5 and Y′β 5 .

Δθ5には初期値「0」が設定されており、発散判定部841から判定信号が入力されるまでは、5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の位相を変更せずにそのまま出力する。発散判定部841から判定信号を入力された場合、位相変更部842はΔθ5を変化させて、位相が変更された5次高調波補償信号Y’α5,Y’β5を出力する。発散判定部841から判定信号が入力されなくなると、Δθ5を固定して、位相が変更された5次高調波補償信号Y’α5,Y’β5を出力する。位相変更部842は、Δθ5を変化(例えば増加)させたときに5次高調波補償信号Yα5がより大きくなった場合はΔθ5を逆方向に変化(例えば減少)させることで、制御が収束するためのΔθ5を探索する。 The [Delta] [theta] 5 is set with an initial value "0", from a divergent determination unit 841 until the determination signal is input, the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5, and outputs it without changing the phase of Ybeta 5 . When a determination signal is input from the divergence determination unit 841, the phase change unit 842 changes Δθ 5 and outputs fifth-order harmonic compensation signals Y′α 5 and Y′β 5 whose phases have been changed. When the determination signal is no longer input from the divergence determination unit 841, Δθ 5 is fixed and the fifth-order harmonic compensation signals Y′α 5 and Y′β 5 whose phases are changed are output. If the fifth harmonic compensation signal Yα 5 becomes larger when Δθ 5 is changed (for example, increased), the phase changing unit 842 changes (for example, decreases) Δθ 5 in the opposite direction, so that the control is performed. Search for Δθ 5 for convergence.

制御が発散傾向にある場合は、Δθ5を変化させて適切なΔθ5を探索し、制御が発散傾向にない場合は、Δθ5を固定して適切に位相が変更された5次高調波補償信号Y’α5,Y’β5が出力される。これにより、制御が発散することを防止することができる。 If the control is in the divergent varies the [Delta] [theta] 5 searches the appropriate [Delta] [theta] 5, if the control is not in the diverging trend, the fifth harmonic compensation properly phased to fix the [Delta] [theta] 5 is changed Signals Y′α 5 and Y′β 5 are output. Thereby, it can prevent that control diverges.

なお、制御の発散を防止するための構成は、上記に限られない。他の方法で制御の発散を防止するようにしてもよい。   The configuration for preventing control divergence is not limited to the above. Control divergence may be prevented by other methods.

図16は、第5実施形態の他の実施例に係る高調波補償コントローラを説明するための図であり、5次高調波補償部81とその後段に備えられる発散防止部とを示している。   FIG. 16 is a diagram for explaining a harmonic compensation controller according to another example of the fifth embodiment, and shows a fifth-order harmonic compensation unit 81 and a divergence prevention unit provided in the subsequent stage.

発散防止部84’は、5次高調波の抑制制御の発散を防止するためのものである。発散防止部84’は、制御が発散傾向にあると判定した場合、5次高調波補償部81から入力される5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の出力を停止する。発散防止部84’は、位相変更部842に代えて出力停止部843を備えている点で、図15に示す発散防止部84と異なる。 The divergence prevention unit 84 ′ is for preventing divergence in the suppression control of the fifth harmonic. When it is determined that the control tends to diverge, the divergence prevention unit 84 ′ stops outputting the fifth harmonic compensation signals Yα 5 and Yβ 5 input from the fifth harmonic compensation unit 81. The divergence prevention unit 84 ′ is different from the divergence prevention unit 84 shown in FIG. 15 in that an output stop unit 843 is provided instead of the phase change unit 842.

出力停止部843は、発散判定部841から判定信号が入力されない間は5次高調波補償信号Yα5,Yβ5をそのまま出力し、発散判定部841から判定信号を入力された場合は5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の出力を停止する。 Output stop unit 843, while not input a determination signal from a divergent decision unit 841 fifth harmonic compensation signal Yarufa 5, and outputs the Ybeta 5, when input a determination signal from a divergent decision unit 841 fifth harmonic The output of the wave compensation signals Yα 5 and Yβ 5 is stopped.

制御が発散傾向にない場合は、5次高調波補償部81から入力される5次高調波補償信号Yα5,Yβ5がそのまま出力され、制御が発散傾向にある場合は、5次高調波補償信号Yα5,Yβ5の出力が停止される。5次高調波補償信号Yα5,Yβ5が出力されなくなると、5次高調波の抑制制御は行われなくなるので、制御の発散を防止することができる。5次高調波の抑制制御が行われなくなっても、その他の制御には影響を及ぼさない。 If the control is not in the diverging trend, the fifth harmonic compensation signal Yarufa 5 inputted from the fifth harmonic compensator 81, Ybeta 5 is outputted as it is, when the control is in the divergence tendency, the fifth harmonic compensation Output of the signals Yα 5 and Yβ 5 is stopped. When the fifth-order harmonic compensation signals Yα 5 and Yβ 5 are not output, the fifth-order harmonic suppression control is not performed, so that control divergence can be prevented. Even if the suppression control of the fifth harmonic is not performed, other controls are not affected.

なお、出力停止部843の前段に図15に示す位相変更部842を設けておいて、5次高調波の抑制制御を停止している間にΔθ5を探索し、Δθ5を決定した後に出力停止部843の停止を解除するようにしてもよい。 A phase change unit 842 shown in FIG. 15 is provided before the output stop unit 843, and Δθ 5 is searched while the fifth-order harmonic suppression control is stopped, and output after determining Δθ 5. You may make it cancel the stop of the stop part 843. FIG.

なお、7次高調波補償部82および11次高調波補償部83においても同様の構成を設けて、各高調波抑制制御の発散を防止することができる。また、第2ないし第4実施形態においても、同様にして各高調波抑制制御の発散を防止することができる。   In addition, the 7th harmonic compensation part 82 and the 11th harmonic compensation part 83 can also be provided with the same structure, and can prevent the divergence of each harmonic suppression control. Also in the second to fourth embodiments, the divergence of each harmonic suppression control can be similarly prevented.

上記第1ないし第5実施形態においては、本発明に係る制御回路を系統連系インバータシステム(インバータシステム)に用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明は、例えば、高調波補償装置、電力用アクティブフィルタ、不平衡補償装置、静止型無効電力補償装置(SVC、SVG)、無停電電源装置(UPS)などに用いられる高調波補償を行うインバータ回路を制御する制御回路にも適用することができる。例えば、高調波補償装置は、図8、図12または図13において、電流コントローラ74(74’)または電圧コントローラ94をなくし、高調波補償コントローラ8による高調波抑制に機能を特化したものである。また、直流を三相交流に変換するインバータ回路を制御する場合に限られず、例えば、三相交流を直流に変換するコンバータ回路や、三相交流の周波数を変換するサイクロコンバータなどの制御回路にも適用することができる。以下に、本発明をコンバータ回路の制御回路に適用した場合を、第6実施形態として説明する。   In the first to fifth embodiments, the case where the control circuit according to the present invention is used in a grid-connected inverter system (inverter system) has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is, for example, an inverter that performs harmonic compensation used in a harmonic compensation device, a power active filter, an unbalance compensation device, a static reactive power compensation device (SVC, SVG), an uninterruptible power supply device (UPS), and the like. The present invention can also be applied to a control circuit that controls a circuit. For example, the harmonic compensator eliminates the current controller 74 (74 ′) or the voltage controller 94 in FIG. 8, FIG. 12, or FIG. 13, and specializes the function for suppressing harmonics by the harmonic compensation controller 8. . Moreover, the present invention is not limited to controlling an inverter circuit that converts direct current to three-phase alternating current. For example, control circuits such as a converter circuit that converts three-phase alternating current to direct current and a cycloconverter that converts the frequency of three-phase alternating current Can be applied. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a control circuit of a converter circuit will be described as a sixth embodiment.

図17は、第6実施形態に係る三相PWMコンバータシステムを説明するためのブロック図である。同図において、図8に示す系統連系インバータシステムAと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 17 is a block diagram for explaining a three-phase PWM converter system according to the sixth embodiment. In the figure, the same or similar elements as those in the grid interconnection inverter system A shown in FIG.

図17に示す三相PWMコンバータシステムCは、電力系統Bから供給される交流電力を直流電力に変換して負荷L’に供給するものである。負荷L’は、直流負荷である。三相PWMコンバータシステムCは、変圧回路4、フィルタ回路3、電流センサ5、電圧センサ6、コンバータ回路10、および制御回路7を備えている。   A three-phase PWM converter system C shown in FIG. 17 converts AC power supplied from the power system B into DC power and supplies it to a load L ′. The load L ′ is a DC load. The three-phase PWM converter system C includes a transformer circuit 4, a filter circuit 3, a current sensor 5, a voltage sensor 6, a converter circuit 10, and a control circuit 7.

変圧回路4は、電力系統Bから入力される交流電圧を所定のレベルに昇圧または降圧する。フィルタ回路3は、変圧回路4より入力される交流電圧から高周波成分を除去して、コンバータ回路10に出力する。電流センサ5は、コンバータ回路10に入力される各相の交流電流を検出する。検出された電流信号Iは、制御回路7に入力される。電圧センサ6は、コンバータ回路10に入力される各相の交流電圧を検出するものである。検出された電圧信号Vは、制御回路7に入力される。コンバータ回路10は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して、負荷L’に出力する。コンバータ回路10は、三相PWMコンバータであり、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えた電圧型コンバータ回路である。コンバータ回路10は、制御回路7から入力されるPWM信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、入力される交流電圧を直流電圧に変換する。なお、コンバータ回路10はこれに限定されず、電流型コンバータ回路であってもよい。   The transformer circuit 4 boosts or steps down the AC voltage input from the power system B to a predetermined level. The filter circuit 3 removes a high frequency component from the AC voltage input from the transformer circuit 4 and outputs it to the converter circuit 10. The current sensor 5 detects an alternating current of each phase input to the converter circuit 10. The detected current signal I is input to the control circuit 7. The voltage sensor 6 detects an AC voltage of each phase input to the converter circuit 10. The detected voltage signal V is input to the control circuit 7. The converter circuit 10 converts the input AC voltage into a DC voltage and outputs it to the load L ′. The converter circuit 10 is a three-phase PWM converter, and is a voltage type converter circuit including three sets and six switching elements (not shown). The converter circuit 10 converts the input AC voltage into a DC voltage by switching each switching element on and off based on the PWM signal input from the control circuit 7. The converter circuit 10 is not limited to this, and may be a current type converter circuit.

制御回路7は、コンバータ回路10を制御するものである。制御回路7は、第1実施形態の制御回路7と同様に、PWM信号を生成してコンバータ回路10に出力する。図17においては、入力電流制御および高調波補償を行うための構成のみを記載して、その他の制御のための構成を省略している。図示していないが、制御回路7は、直流電圧コントローラおよび無効電力コントローラも備えており、出力電圧および入力無効電力も制御している。なお、制御回路7が行う制御の手法は、これに限られない。例えば、コンバータ回路10が電流型コンバータ回路の場合、出力電圧制御に代えて、出力電流制御を行うようにすればよい。   The control circuit 7 controls the converter circuit 10. The control circuit 7 generates a PWM signal and outputs it to the converter circuit 10 in the same manner as the control circuit 7 of the first embodiment. In FIG. 17, only the configuration for performing input current control and harmonic compensation is described, and the configuration for other control is omitted. Although not shown, the control circuit 7 also includes a DC voltage controller and a reactive power controller, and also controls the output voltage and the input reactive power. The control method performed by the control circuit 7 is not limited to this. For example, when the converter circuit 10 is a current-type converter circuit, output current control may be performed instead of output voltage control.

本実施形態においても、第1実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。三相PWMコンバータシステムCにおいて入力電流の高調波を抑制するための高調波補償が必要となるが、本実施形態においては、線形制御理論を用いて容易に高調波補償のための制御系の設計を行うことができる。   Also in this embodiment, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained. In the three-phase PWM converter system C, harmonic compensation is required to suppress harmonics of the input current. In this embodiment, a control system design for harmonic compensation is easily performed using linear control theory. It can be performed.

なお、三相PWMコンバータシステムCの構成は上記に限られない。例えば、制御回路7に代えて、制御回路7’,9を用いるようにしてもよい。また、コンバータ回路10の出力側にインバータ回路を設け、直流電力をさらに交流電力に変換して交流負荷に供給する、いわゆるサイクロコンバータとしてもよい。   The configuration of the three-phase PWM converter system C is not limited to the above. For example, instead of the control circuit 7, control circuits 7 'and 9 may be used. Alternatively, an inverter circuit may be provided on the output side of the converter circuit 10 to convert the DC power into AC power and supply the AC load to the AC load.

本発明に係る制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相PWMコンバータシステムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相PWMコンバータシステムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The control circuit according to the present invention, the grid interconnection inverter system using the control circuit, and the three-phase PWM converter system are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the control circuit according to the present invention, the grid-connected inverter system using the control circuit, and the three-phase PWM converter system can be variously modified.

A 系統連系インバータシステム
A’ インバータシステム
1 直流電源
2 インバータ回路(電力変換回路)
3 フィルタ回路
4 変圧回路
5 電流センサ
6 電圧センサ
7,7’,9 制御回路
72 系統対抗分生成部
73,93 三相/二相変換部
74,74’ 電流コントローラ(制御手段)
76 二相/三相変換部
77 PWM信号生成部
8,8’ 高調波補償コントローラ
81,81’ 5次高調波補償部(高調波補償手段)
82,82’ 7次高調波補償部(高調波補償手段)
83,83’ 11次高調波補償部(高調波補償手段)
84,84’ 発散防止部
841 発散判定部
842 位相変更部
843 出力停止部
94 電圧コントローラ(制御手段)
10 コンバータ回路(電力変換回路)
B 電力系統
C 三相PWMコンバータシステム
L,L’ 負荷
A Grid-connected inverter system A 'Inverter system 1 DC power supply 2 Inverter circuit (power conversion circuit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Filter circuit 4 Transformer circuit 5 Current sensor 6 Voltage sensor 7, 7 ', 9 Control circuit 72 System opposition component generation part 73, 93 Three-phase / two-phase conversion part 74, 74' Current controller (control means)
76 Two-phase / three-phase converter 77 PWM signal generator 8, 8 'harmonic compensation controller 81, 81' fifth harmonic compensator (harmonic compensation means)
82,82 '7th harmonic compensation part (harmonic compensation means)
83, 83 '11th harmonic compensation part (harmonic compensation means)
84, 84 'divergence prevention unit 841 divergence determination unit 842 phase change unit 843 output stop unit 94 voltage controller (control means)
10 Converter circuit (Power conversion circuit)
B Power system C Three-phase PWM converter system L, L 'Load

Claims (18)

三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、
前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号を第1の信号と第2の信号に変換する三相二相変換手段と、
前記第1の信号および前記第2の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、
前記第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を3つの補正値信号に変換する二相三相変換手段と、
前記3つの補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第1の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、
である、
ことを特徴とする制御回路。
A control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit relating to three-phase alternating current using a PWM signal,
Three-phase two-phase conversion means for converting three signals based on the three-phase output or input of the power conversion circuit into a first signal and a second signal;
Harmonic compensation means for generating a first harmonic compensation signal and a second harmonic compensation signal by performing control to suppress predetermined harmonic components contained in the first signal and the second signal, respectively. When,
Two-phase three-phase conversion means for converting the first harmonic compensation signal and the second harmonic compensation signal into three correction value signals;
PWM signal generating means for generating a PWM signal based on the three correction value signals;
With
The harmonic compensation means includes
The first signal is processed by a first transfer function and a phase adjustment process is performed to generate the first harmonic compensation signal,
The second signal is signal-processed by the first transfer function, and a phase adjustment process is performed to generate the second harmonic compensation signal,
The first transfer function is a case where the transfer function representing a predetermined control process is F (s), the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current is ω 0 , the imaginary unit is j, and the nth harmonic is suppressed. ,
Is,
A control circuit characterized by that.
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第2の伝達関数および前記第3の伝達関数は、
n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
であり、
n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
である、
請求項1に記載の制御回路。
The harmonic compensation means includes
The first signal is signal-processed by the first transfer function, the second signal is signal-processed by the second transfer function, and these are added to perform a phase adjustment process, whereby the first signal is processed. Generate a harmonic compensation signal of
The first signal is signal-processed by a third transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to perform phase adjustment processing, whereby the second signal is processed. Generate a harmonic compensation signal of
The second transfer function and the third transfer function are:
When suppressing n-order harmonics (n = 3k + 1: k = 1, 2,...), respectively,
And
When suppressing the n-th harmonic (n = 3k + 2: k = 0, 1, 2,...)
Is,
The control circuit according to claim 1.
前記第1の信号および前記第2の信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれの目標値に追従させる制御を行って、第1の基本波補償信号および第2の基本波補償信号を生成する制御手段と、
前記第1の基本波補償信号と前記第1の高調波補償信号とを加算して第1の補正値信号を生成し、前記第2の基本波補償信号と前記第2の高調波補償信号とを加算して第2の補正値信号を生成する補正値信号生成手段と、
をさらに備え、
前記二相三相変換手段は、前記第1の補正値信号および第2の補正値信号を前記3つの補正値信号に変換する、
請求項1または2に記載の制御回路。
Control for generating the first fundamental wave compensation signal and the second fundamental wave compensation signal by performing control for causing the fundamental wave components included in the first signal and the second signal to follow the respective target values. Means,
The first fundamental wave compensation signal and the first harmonic compensation signal are added to generate a first correction value signal, and the second fundamental wave compensation signal, the second harmonic compensation signal, Correction value signal generation means for generating a second correction value signal by adding
Further comprising
The two-phase / three-phase conversion means converts the first correction value signal and the second correction value signal into the three correction value signals.
The control circuit according to claim 1 or 2.
三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、
前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、
前記3つの高調波補償信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、
前記第1の伝達関数および前記第2の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、それぞれ、
である、
ことを特徴とする制御回路。
A control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit relating to three-phase alternating current using a PWM signal,
Performing control to suppress predetermined harmonic components contained in the first signal, the second signal, and the third signal, respectively, which are three signals based on the three-phase output or input of the power conversion circuit; Harmonic compensation means for generating a first harmonic compensation signal, a second harmonic compensation signal, and a third harmonic compensation signal;
PWM signal generating means for generating a PWM signal based on the three harmonic compensation signals;
With
The harmonic compensation means includes
The first signal is signal-processed by a first transfer function, the second signal is signal-processed by a second transfer function, the third signal is signal-processed by the second transfer function, and these To adjust the phase to generate the first harmonic compensation signal,
The first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and the third signal is signal-processed by the second transfer function. Then, by adding these and performing phase adjustment processing, the second harmonic compensation signal is generated,
The first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the second transfer function, and the third signal is signal-processed by the first transfer function. Then, by adding these and performing phase adjustment processing, the third harmonic compensation signal is generated,
The first transfer function and the second transfer function have a transfer function representing a predetermined control process as F (s), an angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current as ω 0 , an imaginary unit as j, and n When suppressing the second harmonic,
Is,
A control circuit characterized by that.
三相交流に関する電力変換回路内の複数のスイッチング手段の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、
前記電力変換回路の三相の出力または入力に基づく3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成する高調波補償手段と、
前記3つの高調波補償信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、
前記第1ないし第3の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、虚数単位をjとし、
n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
であり、
n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
である、
ことを特徴とする制御回路。
A control circuit that controls driving of a plurality of switching means in a power conversion circuit relating to three-phase alternating current using a PWM signal,
Performing control to suppress predetermined harmonic components contained in the first signal, the second signal, and the third signal, respectively, which are three signals based on the three-phase output or input of the power conversion circuit; Harmonic compensation means for generating a first harmonic compensation signal, a second harmonic compensation signal, and a third harmonic compensation signal;
PWM signal generating means for generating a PWM signal based on the three harmonic compensation signals;
With
The harmonic compensation means includes
Processing the first signal with a first transfer function, processing the second signal with a second transfer function, processing the third signal with a third transfer function, and By adding and performing phase adjustment processing, the first harmonic compensation signal is generated,
The first signal is signal-processed by the third transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and the third signal is signal-processed by the second transfer function. Then, by adding these and performing phase adjustment processing, the second harmonic compensation signal is generated,
The first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the third transfer function, and the third signal is signal-processed by the first transfer function. Then, by adding these and performing phase adjustment processing, the third harmonic compensation signal is generated,
The first to third transfer functions are F (s) as a transfer function representing a predetermined control process, ω 0 as an angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current, and j as an imaginary unit,
When suppressing n-order harmonics (n = 3k + 1: k = 1, 2,...), respectively,
And
When suppressing the n-th harmonic (n = 3k + 2: k = 0, 1, 2,...)
Is,
A control circuit characterized by that.
前記第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれの目標値に追従させる制御を行って、第1の基本波補償信号、第2の基本波補償信号、および第3の基本波補償信号を生成する制御手段と、
前記第1の基本波補償信号と前記第1の高調波補償信号とを加算して第1の補正値信号を生成し、前記第2の基本波補償信号と前記第2の高調波補償信号とを加算して第2の補正値信号を生成し、前記第3の基本波補償信号と前記第3の高調波補償信号とを加算して第3の補正値信号を生成する補正値信号生成手段と、
をさらに備え、
前記PWM信号生成手段は、前記第1の補正値信号、第2の補正値信号、および第3の補正値信号に基づいてPWM信号を生成する、
請求項4または5に記載の制御回路。
The first fundamental wave compensation signal and the second fundamental wave compensation are performed by controlling the fundamental wave components included in the first signal, the second signal, and the third signal to follow the respective target values. Control means for generating a signal and a third fundamental compensation signal;
The first fundamental wave compensation signal and the first harmonic compensation signal are added to generate a first correction value signal, and the second fundamental wave compensation signal, the second harmonic compensation signal, Are added to generate a second correction value signal, and the third fundamental value compensation signal and the third harmonic compensation signal are added to generate a third correction value signal. When,
Further comprising
The PWM signal generating means generates a PWM signal based on the first correction value signal, the second correction value signal, and the third correction value signal;
The control circuit according to claim 4 or 5.
前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KI/s(但し、KIは積分ゲイン)である、請求項1ないし6のいずれかに記載の制御回路。 The control circuit according to claim 1, wherein a transfer function representing the predetermined control process is F (s) = K I / s (where K I is an integral gain). 前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s(但し、KPおよびKIは、それぞれ比例ゲインおよび積分ゲイン)である、請求項1ないし6のいずれかに記載の制御回路。 7. The transfer function representing the predetermined control process is F (s) = K P + K I / s (where K P and K I are a proportional gain and an integral gain, respectively). Control circuit according to. 前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s+KD・s(但し、KP、KIおよびKDは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン)である、請求項1ないし6のいずれかに記載の制御回路。 The transfer function representing the predetermined control processing is F (s) = K P + K I / s + K D · s (where K P , K I and K D are proportional gain, integral gain and differential gain, respectively). A control circuit according to claim 1. 前記3つの信号は、各相の出力電流または入力電流を検出した信号である、請求項1ないし9のいずれかに記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the three signals are signals obtained by detecting an output current or an input current of each phase. 前記3つの信号は、各相の出力電圧または入力電圧を検出した信号である、請求項1ないし9のいずれかに記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the three signals are signals obtained by detecting an output voltage or an input voltage of each phase. 制御系の設計が、ロバスト制御設計を用いて行われている、請求項1ないし11のいずれかに記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the control system is designed using a robust control design. 制御系の設計が、H∞ループ整形法を用いて行われている、請求項12に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 12, wherein the control system is designed using the H∞ loop shaping method. 前記高調波補償手段から出力される前記第1または第2の高調波補償信号に基づいて、前記高調波成分を抑制する制御が発散傾向にあることを判定する発散判定手段と、
前記発散判定手段によって発散傾向にあると判定された場合、前記第1および第2の高調波補償信号の出力を停止する停止手段と、
をさらに備えている、
請求項1ないし13のいずれかに記載の制御回路。
Divergence determining means for determining that the control for suppressing the harmonic component tends to diverge based on the first or second harmonic compensation signal output from the harmonic compensation means;
Stop means for stopping the output of the first and second harmonic compensation signals when it is determined by the divergence determining means that there is a divergence tendency;
Further equipped with,
The control circuit according to claim 1.
前記高調波補償手段から出力される前記第1または第2の高調波補償信号に基づいて、前記高調波成分を抑制する制御が発散傾向にあることを判定する発散判定手段と、
前記発散判定手段によって発散傾向にあると判定された場合、前記第1および第2の高調波補償信号の位相を、制御が発散しない位相に変更する位相変更手段と、
をさらに備えている、
請求項1ないし13のいずれかに記載の制御回路。
Divergence determining means for determining that the control for suppressing the harmonic component tends to diverge based on the first or second harmonic compensation signal output from the harmonic compensation means;
A phase changing means for changing the phase of the first and second harmonic compensation signals to a phase in which the control does not diverge when it is determined by the divergence determining means that there is a divergence tendency;
Further equipped with,
The control circuit according to claim 1.
前記発散判定手段は、前記第1または第2の高調波補償信号が所定の閾値を超えたことで、発散傾向にあると判定する、
請求項14または15に記載の制御回路。
The divergence determining means determines that the first or second harmonic compensation signal is in a divergence tendency because it exceeds a predetermined threshold.
The control circuit according to claim 14 or 15.
インバータ回路と、前記請求項1ないし16のいずれかに記載の制御回路とを備えた系統連系インバータシステム。   A grid-connected inverter system comprising an inverter circuit and the control circuit according to any one of claims 1 to 16. コンバータ回路と、前記請求項1ないし16のいずれかに記載の制御回路とを備えた三相PWMコンバータシステム。   A three-phase PWM converter system comprising a converter circuit and the control circuit according to any one of claims 1 to 16.
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