JP2013201814A

JP2013201814A - 電力変換装置

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Publication number: JP2013201814A
Application number: JP2012067680A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sakamoto; 竜也坂本; Toshiaki Ikuma; 俊明井熊
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP5885073B2

Abstract

【課題】本発明は、インバータ回路を構成する各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則に従って各出力電流を演算することができることを課題とする。
【解決手段】２つ以上のインバータ回路と、該２つ以上のインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、前記２つ以上のインバータ回路の出力電流を制御する制御部とを備え、前記電流検出回路は、前記出力電流を検出しない１相を除いた相の出力電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記出力電流を検出している相の検出電流を合成した合成電流に基づき、すべての相の出力電流の合成電流が零となるように、前記電流検出部で検出されていない出力電流を演算する電流演算部を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備える電力変換装置に関する。特に、本発明は、複数のインバータ回路を並列運転可能に構成する電力変換装置に関する。

従来から、直流電源から出力される直流電力を交流に電力変換するための装置として、特許文献１のような電力変換装置が使用されている。この電力変換装置は、スイッチング素子をオン・オフ操作することにより、直流電圧を交流に電力変換する。

ところで、このような電力変換装置の大容量化に対応する方法として、スイッチング素子自体を大容量化する方法がある。しかし、この電力変換装置に用いられるスイッチング素子にも対応できる容量に限界があり、そのスイッチング素子が対応できる容量を超える大容量化には、この方法は、適用することができない。そこで、この特許文献１のように、電力変換装置は、複数の電力変換装置を並列運転させることにより大容量化に対応している。

この電力変換装置は、直流電力を３相交流電力に変換する２つのインバータ回路と、これらの２つのインバータ回路を相ごとに結合する結合リアクトルと、これらの２つのインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路から検出される検出電流に基づいてこれらの２つのインバータ回路の出力電流を演算する演算部とを備えている。

しかし、インバータ回路を並列に接続して運転する際に、それぞれのインバータ回路が出力する出力電圧や位相のずれなどによって、インバータ回路が出力する出力電流のバランスが崩れることがある。このようなときは、すべてのインバータ回路から出力される出力電流が負荷にすべて出力されず、一方のインバータ回路から出力される一部の電流が他方のインバータ回路に出力される。この一方のインバータ回路から他方のインバータ回路に流れる電流は、一般的に横流電流と呼ばれている。この横流電流は、出力電流として利用されないだけでなく、他方のインバータ回路が出力する電流を相殺するように作用してその出力電流を低下させる。よって、この横流電流は、電力変換装置全体の効率を低下させる原因となっている。そのため、インバータ回路間を流れる電流を抑制してこの横流電流を低減するために、インバータ回路間に結合リアクトルが設けられている。

また、１つのインバータ回路から出力される対称３相交流方式の出力電流を検出する出力電流検出方法として、特許文献２に記載されているように、インバータ回路を構成する３相の出力電流のうち２相の出力電流を電流検出部で検出し、検出しなかった１相の出力電流を電流検出部で検出した２相の検出電流から演算で求めるという方法がある。この出力電流検出方法は、インバータ回路の各相の出力電流を合成した結果が零となる法則を利用しており、１つのインバータ回路の出力電流を検出する方法として一般的な方法である。

そこで、特許文献１のような複数のインバータ回路を並列運転させている電力変換装置において、特許文献２のような出力電流検出方法により出力電流を検出して制御する場合、電流検出部は、一方のインバータ回路を構成する３相の出力電流のうち２相の出力電流に設けられ、他方のインバータ回路を構成する３相の出力電流のうち２相の出力電流に設けられることになる。そして、演算部は、これらの電流検出部が検出した検出電流に基づいて、それぞれのインバータ回路ごとに検出していない１相の出力電流を演算で求める。

国際公開第９５／２４０６９号特開平９− ２３６７１号公報

このようにして求められた出力電流は、これらのインバータ回路間でバランスするように各インバータ回路を制御するための制御量として扱われるが、電流検出部で出力電流を直接検出していない１相の出力電流をそれぞれのインバータ単位で演算することになるため、インバータ回路間の出力電流のバランスを調整するためのアルゴリズムが別途必要となり、これを実現することは極めて困難であった。

これを改善するために、各インバータ回路を構成する３相すべての出力電流を電流検出部で検出して各インバータ回路を制御しても、原理的に含まれるリップル電流や検出誤差に起因して、対称３相交流方式において各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則を満足しない。電力変換装置では、このインバータ回路を構成する各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則に基づいて出力電流を制御しているため、この検出誤差の影響によりこの法則が満足されないと、制御が不安定になる。

よって、本発明は、かかる事情に鑑み、インバータ回路を構成する各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則に従って各出力電流を演算することができる電力変換装置を提供することを課題とする。

本発明に係る電力変換装置は、直流電力を多相交流電力に変換する２つ以上のインバータ回路と、該２つ以上のインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路から検出される検出電流に基づいて前記２つ以上のインバータ回路の出力電流を制御する制御部とを備える電力変換装置であって、前記電流検出回路は、前記２つ以上のインバータ回路から出力される相のうち、前記出力電流を検出しない１相を除いた残りの相の出力電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出される検出電流を合成した合成電流に基づき、すべての相の出力電流の合成電流が零となるように、前記電流検出部で検出されていない１相の出力電流を演算により決定する電流演算部を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、電流演算部は、すべての相の出力電流を合成した合成電流が零となるように、電流検出部で検出しない１相の出力電流を演算する。つまり、電流演算部は、横流電流や検出誤差などに起因して、インバータ回路における各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則の成立の障害となる障害電流を、電流検出部で検出されていない１相の出力電流に含めるように演算する。そのため、この法則が成立する。そして、このようにして２以上のインバータ回路におけるすべての相の出力電流のうち１相の出力電流を電流検出部で検出することなく、電流演算部により演算することにより求めることができる。また、電流検出回路は、１相分の電流検出部を減らすことができるため、各相に電流検出部を設けた場合と比較して、電力変換装置を安価にすることができる。

また、本発明に係る電力変換装置は、直流電力を３相交流電力に変換する２つのインバータ回路と、該２つのインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路から検出される検出電流に基づいて前記２つのインバータ回路の出力電流を制御する制御部とを備える電力変換装置であって、前記電流検出回路は、前記２つのインバータ回路から出力される６相のうち、前記出力電流を検出しない１相を除いた残りの５相の出力電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出される５相の検出電流を合成した合成電流に基づき、すべての６相の出力電流の合成電流が零となるように、前記電流検出部で検出されていない１相の出力電流を演算により決定する電流演算部を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、２つのインバータ回路から出力される６相の出力電流うち１相の出力電流は、電流検出部で直接検出することなく、電流演算部により演算することにより求めることができる。よって、電流検出回路は、１相分の電流検出部を減らすことができるため、各相に電流検出部を設けた場合と比較して、電力変換装置を安価にすることができる。

以上の如く、本発明に係る電力変換装置によれば、インバータ回路を構成する各相の出力電流を合成した結果が零となるという法則に従って各出力電流を演算することができるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインバータ回路の全体回路図である。図２は、同実施形態に係るインバータ回路の制御部を表したブロック図である。図３は、他の実施形態に係るインバータ回路の制御部を表したブロック図である。

本発明の一実施形態に係る電力変換装置について、図１及び図２を参酌しつつ説明する。まず、同実施形態に係る電力変換装置１の構成について、説明する。

電力変換装置１は、図１に示すように、３相交流電力を供給する交流電源２と、１以上の３相交流の負荷３と、該負荷３に供給する目標出力電流を該電力変換装置１に対して指令する目標出力電流指令部４とに接続される。なお、目標出力電流は、電力変換装置１から出力される出力電流をｄｑ座標変換したｄ軸目標出力電流Ｉ_d__ref及びｑ軸目標出力電流Ｉ_q__refから構成される（図２参照）。

電力変換装置１は、交流電源２から入力される交流電力を電力変換する２つ以上の電力変換ユニット１０，１１と、該電力変換ユニット１０，１１を結合する結合リアクトル１２と、電力変換ユニット１０，１１から出力される出力電流Ｉ_u1，Ｉ_v1，Ｉ_w1，Ｉ_u2，Ｉ_v2，Ｉ_w2（以下、「Ｉ_u1，…」と略する）のうち一部の出力電流を検出する電流検出回路１３と、電流検出回路１３から検出される検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__det，Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det（以下、「Ｉ_u1__det，…」と略する）に基づいて電力変換ユニット１０，１１の出力電流Ｉ_u1，…を制御する制御部１４とを備える。電力変換ユニット１０，１１は、本実施形態では、２つである例を説明する。そこで、本明細書では、これらの電力変換ユニットを「第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１」と呼ぶ。

第１の電力変換ユニット１０は、交流電源２から入力される交流電力を整流する整流回路１００と、該整流回路１００から出力される直流電力を平滑化する平滑化回路１０１と、該平滑化回路１０１から入力される直流電力を多相交流電力に変換する第１のインバータ回路１０２とを備える。

第２の電力変換ユニット１１は、整流回路１００から出力される直流電力を平滑化する平滑化回路１１０と、該平滑化回路１１０から入力される直流電力を多相交流電力に変換する第２のインバータ回路１１１とを備える。

整流回路１００は、交流電力を整流する整流素子を用いて、交流電源２から入力される交流電力を直流電力に変換する。この整流回路１００は、複数の整流ダイオードを組み合わせて整流する。なお、整流回路１００は、スイッチング素子をスイッチング制御して整流する制御整流回路であってもよい。

平滑化回路１０１，１１０は、整流回路１００から入力される入力電圧に含まれるスイッチングリプルを減衰させて平滑化する。平滑化回路１０１，１１０は、整流回路１００の出力側に並列に接続される平滑化コンデンサである。この平滑化コンデンサは、具体的には、電解コンデンサである。

第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１は、整流回路１００から入力される直流電力を交流電力に変換する。これらのインバータ回路１０２，１１１は、目標出力電流指令部４からゲートに入力されるＰＷＭ信号に基づいて出力電圧を変換する。

結合リアクトル１２は、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１の各インバータ回路１０２，１１１から出力される出力相を結合する。結合リアクトル１２は、各インバータ回路１０２，１１１に共通する出力相同士をリアクトルを介して接続する。そして、結合リアクトル１２は、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１から出力される出力電圧の電圧差をこのリアクトルで分圧し、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１間に流れる横流電流を抑制する。

電流検出回路１３は、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１から出力される出力相のうち、出力電流を検出しない１相を除いた残りの相の出力電流Ｉ_u1，…，Ｉ_u2，Ｉ_w2を検出する電流検出部１３０〜１３４を備える。この電流検出回路１３が検出する検出電流Ｉ_u1__det，…は、第１のインバータ回路１０２の出力側のすべてのｕ１相，ｖ１相及びｗ１相の出力電流Ｉ_u1，Ｉ_v1，Ｉ_w1と、第２のインバータ回路１１１の出力側のｖ２相を除くｕ２相及びｗ２相の出力電流Ｉ_u2，Ｉ_w2とを検出したものである。つまり、電流検出回路１３は、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１から出力される６相の出力電流Ｉ_u1，…のうち５相の出力電流Ｉ_u1，…，Ｉ_u2，Ｉ_w2を検出する回路である。第２のインバータ回路１１１の出力側のｖ２相の出力電流Ｉ_v2は、電流検出回路１３では検出していない。このｖ２相の出力電流Ｉ_v2は、制御部１４で演算によって求められる。

電流検出部１３０〜１３４は、一次電流をこれに比例する二次電流に変成して出力する計器用変成器である。電流検出部１３０〜１３４は、出力相ごとに独立して取り付けられる構造を有している。つまり、電流検出部１３０〜１３４は、検出したい出力相１相あたり１つ取り付けられる。

制御部１４は、図１に示すように、目標出力電流指令部４から目標出力電流が入力される目標出力電流入力部１４０と、該目標出力電流入力部１４０から入力される目標出力電流を各電力変換ユニット１０，１１に分割する目標出力電流分割部１４１と、電流検出回路１３から検出電流Ｉ_u1__det，…が入力される検出電流入力部１４２，１４３と、電流検出回路１３で検出されていない出力電流Ｉ_v2を演算する電流演算部１４４と、検出電流Ｉ_u1__det，…に基づいて該電力変換ユニット１０，１１から目標出力電流が出力されるようにフィードバック制御する第１〜第３のフィードバック制御部１４５〜１４７と、該第１〜第３のフィードバック制御部１４５〜１４７の補償量に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいて各インバータ回路１０２，１１１を駆動制御するＰＷＭ制御部１４８，１４９とを備える。

目標出力電流入力部１４０は、目標出力電流指令部４から目標出力電流を受け付ける入力インターフェースである。

目標出力電流分割部１４１は、受信した目標出力電流を各インバータ回路１０２，１１１で分割する数で割算する割算器である。第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１は、同一容量であり、２つである。よって、目標出力電流分割部１４１は、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１に対して目標出力電流が均等に分割されるように、目標出力電流を２で割算する。

検出電流入力部１４２，１４３は、電流検出回路１３から出力電流Ｉ_u1，…,Ｉ_u2，Ｉ_w2を検出している検出相の検出電流Ｉ_u1__det，…を受け付ける入力インターフェースである。一方の検出電流入力部１４２は、電流検出回路１３から第１の電力変換ユニット１０側のｕ１相，ｖ１相及びｗ１相からなる検出相から検出された検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detが入力される。他方の検出電流入力部１４３は、電流検出回路１３から第２の電力変換ユニット１１側のｕ２相及びｗ２相からなる検出相から検出された検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__detが入力される。本明細書では、一方の検出電流入力部１４２を「第１の検出電流入力部１４２」と呼び、他方の検出電流入力部１４３を「第２の検出電流入力部１４３」と呼ぶ。

電流演算部１４４は、検出相の検出電流Ｉ_u1__det，…を合成した合成検出電流に基づき、すべての相の出力電流Ｉ_u1，…の合成電流が零となるように、電流検出部１３０〜１３４で検出されていない出力電流Ｉ_v2を演算する。

電流演算部１４４は、第１のインバータ回路１０２の出力側のすべての相の検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detを第１の加算検出電流として加算する第１の加算器１４４０と、第２のインバータ回路１１１の出力側の検出されたすべての相の検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det及び第１の加算検出電流を第２の加算検出電流として加算する第２の加算器１４４１と、第２の加算検出電流の正（＋）符号若しくは負（−）符号を反転させたｖ２相演算電流Ｉ_u1__calを出力する符号変換器１４４２とを備える。

第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６は、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１にそれぞれ対応させて設けられている。第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６は、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１から出力される出力電流Ｉ_u1，…と目標出力電流との補償量を算出する。

第３のフィードバック制御部１４７は、第１のフィードバック制御部１４５と第２のフィードバック制御部１４６とが算出する補償量をバランスするように、第２のフィードバック制御部１４６の補償量を算出する。

第１及び第２のＰＷＭ制御部１４８，１４９は、それぞれ第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１のゲートに３相出力電圧Ｖ_u1*，Ｖ_v1*，Ｖ_w1*，Ｖ_u2**，Ｖ_v2**，Ｖ_w2**に基づくＰＷＭ信号を入力する。

次に、同実施形態に係る電力変換装置１の第１〜第３のフィードバック制御部１４５，１４６，１４７について、図２のブロック図を参酌しつつ詳細に説明する。

まず、第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６は、目標出力電流分割部１４１を介して目標出力電流入力部１４０に接続されている。そして、第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６のそれぞれには、目標出力電流入力部１４０から目標出力電流分割部１４１によって分割された目標出力電流が入力される。

第１フィードバック制御部１４５には、更に、第１の検出電流入力部１４２から、第１のインバータ回路１０２のｕ１相，ｖ１相及びｗ１相から検出された検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detが入力される。そして、第１のフィードバック制御部１４５は、検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detをｄｑ座標系に座標変換する２相３相変換器１４５０と、目標出力電流からｄｑ座標変換された検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detを減算する減算器１４５１と、目標出力電流からの検出電流の誤差に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行うＰＩ制御器１４５２と、ＰＩ制御器１４５２に基づくｄ軸出力電圧及びｑ軸出力電圧を３相交流電圧Ｖ_u1*，Ｖ_v1*，Ｖ_w1*に変換する３相２相変換器１４５３とを備える。

第２フィードバック制御部１４６にも、更に、第２の検出電流入力部１４３から、第２のインバータ回路１１１のｕ２相及びｗ２相から検出された検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__detが入力されるとともに、電流演算部１４４で演算されたｖ２相演算電流Ｉ_v1__calが入力される。そして、第２のフィードバック制御部１４６は、検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det及び演算電流Ｉ_v2__calをｄｑ座標系に座標変換する２相３相変換器１４６０と、目標出力電流からｄｑ座標変換された検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det及び演算電流Ｉ_v2__calを減算する減算器１４６１と、目標出力電流からの検出電流の誤差に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行うＰＩ制御器１４６２と、ＰＩ制御器１４６２に基づくｄ軸出力電圧及びｑ軸出力電圧を３相交流電圧Ｖ_u2*，Ｖ_v2*，Ｖ_w2*に変換する３相２相変換器１４６３とを備える。

第３のフィードバック制御部１４７は、第１のインバータ回路１０２側の検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detから第２のインバータ回路１１１側の検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det及び演算電流Ｉ_v2__calを減算する減算器１４７０と、第１のインバータ回路１０２側の検出電流からの第２のインバータ回路１１１側の検出電流の誤差に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行うＰＩ制御器１４７１と、該ＰＩ制御器１４７１に基づく３相出力電圧Ｖ_u2*，Ｖ_v2*，Ｖ_w2*にＰＩ制御器１４５２，１４６２に基づく３相出力電圧Ｖ_u2**，Ｖ_v2**，Ｖ_w2**を加算する加算器１４７２とを備える。

次に、同実施形態に係る電力変換装置１の動作について、図１及び図２を参酌しつつ説明する。

まず、図２に示すように、制御部１４の目標出力電流入力部１４０が目標出力電流指令部４から目標出力電流を受信すると、各インバータ回路１０２，１１１は、第１及び第２の電力変換ユニット１０，１１の出力電流Ｉ_u1，…の合成電流が目標出力電流となるように駆動制御される。

つまり、目標出力電流入力部１４０は、受信した目標出力電流のｄ軸目標出力電流Ｉ_d__ref及びｑ軸目標出力電流Ｉ_q__refを目標出力電流分割部１４１に入力する。目標出力電流分割部１４１では、入力されたｄ軸目標出力電流Ｉ_d__ref及びｑ軸目標出力電流Ｉ_q__refを、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１間で出力電流Ｉ_u1，…が平衡するように分割する。そして、目標出力電流分割部１４１は、この分割された目標出力電流を各インバータ回路１０２，１１１の減算器１４５１，１４６１に入力する。

一方、電流検出回路１３では、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１の検出相の検出電流Ｉ_u1__det，…が検出されている。そして、電流検出部１３０〜１３４は、検出した検出電流Ｉ_u1__det，…を第１及び第２の検出電流入力部１４２，１４３に入力する。

第１の検出電流入力部１４２は、第１のインバータ回路１０２から検出した検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detを、電流演算部１４４と、第１及び第３のフィードバック制御部１４５，１４７とに入力する。

第２の検出電流入力部１４３は、第２のインバータ回路１１１から検出した検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__detを、電流演算部１４４と、第２及び第３のフィードバック制御部１４６，１４７とに入力する。

電流演算部１４４は、第１の検出電流入力部１４２から入力された検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detを第１の加算器１４４０で加算する。そして、電流演算部１４４は、この第１の加算器１４４０で加算された第１の加算検出電流と、第２の検出電流入力部１４３から入力された検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__detを第２の加算器１４４１で加算する。この第２の加算器１４４１で加算された第２の加算検出電流は、符号変換器１４４２でその符号が反転される。この符号が反転された第２の加算検出電流が電流検出回路１３で検出されなかったｖ２相の演算電流Ｉ_v2__calである。

第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６は、検出された各インバータ回路１０２，１１１の検出電流Ｉ_u1__det，…及び演算電流Ｉ_v2__calを３相２相変換器１４５０，１４６０でそれぞれ２相のｄｑ座標変換する。減算器１４５１，１４６１がｄ軸目標出力電流Ｉ_d__ref及びｑ軸目標出力電流Ｉ_q__refから、ｄｑ座標変換されたｄ軸検出電流及びｑ軸検出電流を減算する。そして、ＰＩ制御器１４５２，１４６２が目標出力電流値からの検出電流の誤差に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行う。そして、３相２相変換器１４５３，１４６３は、ＰＩ制御器１４５２，１４６２が出力したｄ軸出力電圧及びｑ軸出力電圧を３相交流電圧Ｖ_u1*，Ｖ_v1*，Ｖ_w1*，Ｖ_u2**，Ｖ_v2**，Ｖ_w2**に変換する。

第３のフィードバック制御部１４７は、第１のインバータ回路１０２の検出電流Ｉ_u1__det，Ｉ_v1__det，Ｉ_w1__detから第２のインバータ回路１１１の検出電流Ｉ_u2__det，Ｉ_w2__det及び演算電流Ｉ_v2__calを減算器１４７０で減算する。そして、ＰＩ制御器１４７１が第１のインバータ回路１０２の検出電流からの第２のインバータ回路１１１の検出電流の誤差に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行う。そして、加算器１４７２は、ＰＩ制御器１４７１が出力した出力電圧と、第２のフィードバック制御部１４６が出力した補償量としての出力電圧Ｖ_u2*，Ｖ_v2*，Ｖ_w2*とを加算する。

この第１のフィードバック制御部１４５から出力された補償量としての出力電圧Ｖ_u1*，Ｖ_v1*，Ｖ_w1*は、第１のＰＷＭ制御部１４８に入力され、第１のインバータ回路１０２を駆動制御する。一方、第３のフィードバック制御部１４７から出力された補償量としての出力電圧Ｖ_u2**，Ｖ_v2**，Ｖ_w2**は、第２のＰＷＭ制御部１４９に入力され、第２のインバータ回路１１１を駆動制御する。よって、第２のインバータ回路１１１の出力電流は、第１のインバータ回路１０２の出力電流に一致するように駆動制御される。

このようにして、電流演算部１４４は、すべての相の出力電流Ｉ_u1，…の合成電流が零となるように、電流検出部１３０〜１３４で検出しない１相の出力電流Ｉ_v2を演算する。つまり、電流演算部１４４は、横流電流や検出誤差による誤差電流などに起因して、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１における各相ｕ１，…の出力電流Ｉ_u1，…を合成した結果が零となるという法則の成立の障害となる障害電流を、電流検出部１３０〜１３４で検出されていない１相の出力電流Ｉ_v2に含めるように演算する。そのため、この法則が成立する。

しかし、従来技術のように第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１の３相の出力電流のうち２相の出力電流を検出し、検出していない残りの出力電流を演算にてそれぞれ独立して求めると、第１のインバータ回路１０２と第２のインバータ回路１１１との間を流れる横流電流や誤差電流により、この法則が成立しない。また、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１のすべての出力電流を検出すると、誤差電流により、この法則が成立しない。

本実施形態に係る電力変換装置１では、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１における各相ｕ１，…の出力電流Ｉ_u1，…を合成した結果が零となるという法則が成立するため、２つのインバータ回路１０２，１１１から出力される６相の出力電流Ｉ_u1，…のうち１相の出力電流Ｉ_v2は、電流検出部１３０〜１３４で直接検出することなく、電流演算部１４４により演算することにより求めることができる。また、電流検出回路１３は、１相分の電流検出部１３０〜１３４を減らすことができるため、各相に電流検出部１３０〜１３４を設けた場合と比較して、電力変換装置１を安価にすることができる。

また、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１を単体で動作させても、第３のフィードバック制御部１４７が第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１から出力される出力電流が一致するように第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１のゲートに入力するＰＭＷ信号を制御している。そのため、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１から出力される出力電流は、バランスが取られており、出力波形が崩れないように制御されている。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々変更が可能である。

上記実施形態に係る電力変換装置１は、第１のインバータ回路１０２の３相交流電流を目標値として、第２のインバータ１１１の出力電流を補償する第３のフィードバック制御部１４７を備える例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電力変換装置は、図３に示すように、各インバータ回路にそれぞれの３相交流電流を目標値として、それぞれのインバータ回路の出力電流を補償する第３のフィードバック制御部１４７Ａ，１４７Ｂであってもよい。

第３のフィードバック制御部１４７Ａ，１４７Ｂは、目標出力電流を３相交流電流に座標変換する３相２相変換器１４７０Ａ，１４７０Ｂと、座標変換された目標出力電流Ｉ_d__ref，Ｉ_q__refから第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１の検出電流を減算する減算器１４７１と、減算器１４７１で求められた誤差を増幅するアンプ１４７２Ａ，１４７２Ｂと、該アンプ１４７２Ａ，１４７２Ｂにより増幅された誤差を第１及び第２のフィードバック制御部１４６，１４７に加算する加算器１４７３Ａ，１４７３Ｂとを備える。

第３のフィードバック制御部１４７Ａ，１４７Ｂは、第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６と異なり、ｄｑ座標で指令される目標出力電流を３相交流電流に変換した目標出力電流を目標値として検出電流Ｉ_u1__det，…及び演算電流Ｉ_v2__calを減算して誤差を求める。その誤差をアンプ１４７２Ａ，１４７２Ｂで増幅して、第１及び第２のフィードバック制御部１４５，１４６の補償値に加算する。

そのため、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１を単体で動作させても、第３のフィードバック制御部１４７Ａ，１４７Ｂがそれぞれ第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１から出力される出力電流が一致するように第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１のゲートに入力するＰＭＷ信号を制御することができる。そして、第１及び第２のインバータ回路１０２，１１１から出力される出力電流は、バランスが取られており、出力波形が崩れないように制御される。

上記実施形態に係る電力変換装置１は、複数のインバータが出力を大容量化に対応する用途のために並列運転する例を説明したが、この用途に限定されるものではない。例えば、本発明の電力変換装置は、複数の電力変換部で負荷を分担して供給することにより一部の電力変換部が故障したような場合であっても一定の電力供給を維持できるデュプレックスシステムとして用いられるものであってもよい。

上記実施形態に係る電力変換装置１は、入力された交流電力を整流回路で整流し、整流された直流電力を交流電力に変換する、整流回路とインバータとの組み合わせからなる回路である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電力変換装置は、直流電力の入力を受け付けて、直流電力を交流電力に変換するインバータであってもよい。

上記実施形態に係る電力変換装置１は、直流電力を３相交流電力に変換するインバータ１０２，１１１を２つ備える例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、インバータは、６相や１２相などの多相交流電力に変換するインバータであってもよい。また、インバータは、２以上のインバータであってもよい。その場合、電流検出回路は、これらのすべてのインバータから出力されるすべての相のうち１相を除いたすべての相に電流検出部を備える。そして、この電流検出部で検出していないインバータの相の出力電流値は、電流検出部から検出されたすべての電流検出値を合成した合成電流を符号を反転することにより演算される。

上記実施形態に係る電力変換装置１は、交流電力２からインバータ回路１０２，１１１共通の整流回路１００で整流された直流電力が２つのインバータ回路１０２，１１１に並行して供給されている例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数のインバータ回路には、インバータ回路ごとに設けられた整流回路で整流された直流電力がインバータ回路ごとに供給されていてもよい。

１…電力変換装置、１０２…第１のインバータ回路、１１１…第２のインバータ回路、１２…結合リアクトル、１３…電流検出回路、１３０〜１３４…電流検出部、１４…制御部、１４４…電流演算部

Claims

直流電力を多相交流電力に変換する２つ以上のインバータ回路と、該２つ以上のインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路から検出される検出電流に基づいて前記２つ以上のインバータ回路の出力電流を制御する制御部とを備える電力変換装置であって、
前記電流検出回路は、前記２つ以上のインバータ回路から出力される相のうち、前記出力電流を検出しない１相を除いた残りの相の出力電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出される検出電流を合成した合成電流に基づき、すべての相の出力電流の合成電流が零となるように、前記電流検出部で検出されていない１相の出力電流を演算により決定する電流演算部を備えることを特徴とする電力変換装置。
直流電力を３相交流電力に変換する２つのインバータ回路と、該２つのインバータ回路から出力される出力電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路から検出される検出電流に基づいて前記２つのインバータ回路の出力電流を制御する制御部とを備える電力変換装置であって、
前記電流検出回路は、前記２つのインバータ回路から出力される６相のうち、前記出力電流を検出しない１相を除いた残りの５相の出力電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出される５相の検出電流を合成した合成電流に基づき、すべての６相の出力電流の合成電流が零となるように、前記電流検出部で検出されていない１相の出力電流を演算により決定する電流演算部を備えることを特徴とする電力変換装置。