JP2014082901A - 電力変換装置および電力変換装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置(コンバータ4)の制御装置50は、直流電圧基準値と、変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路10Aと、第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路19と、三相電流指令値に零相電流指令値を加算して、変換器の電流指令値を生成する加算器20と、加算器20からの電流指令値と、コンバータ4の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器(ACR)15と、PWM電圧指令値に基づいて、コンバータ4をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路18とを備える。
【選択図】図2
Description
零相電圧指令値=2/√3a・Vc・1/6・sin(3θ)・・・(1)
θ:交流電源の電源電圧に同期した基本波基準位相
sinθの振幅が1であるのに対して、sinθ+(1/6)・sin(3θ)の最大値は31/2/2となるので、零相電圧指令値の最大値はa・Vcとなる。0≦a≦1の範囲でPWMが可能である。PWM電圧指令値のピーク電圧が零相電圧指令を重畳することによって下がる。したがって、零相電圧を重畳しない場合に比較して電圧利用率を(31/2/2−1)×100=約15%向上させることができる。
Icv*=A×√2×Vs×sin(θ−2/3π) ・・・(3)
Icw*=A×√2×Vs×sin(θ+2/3π) ・・・(4)
したがって、次式に示すように、電流指令には零相分は含まれない。
ここで図4に示された構成は、零相電圧指令をフィードフォワードで電流指令値に重畳している。この構成および制御方法は、零相電圧を出力しても零相電流がコンバータ回路に流れない場合のみに適用できる。すなわち、上記方法は、図5に示したフルブリッジ回路にのみ適用可能な方法である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る制御回路50の機能ブロック図である。図2を参照して、制御回路50は、直流電圧設定回路10と、減算器11と、電圧制御器(AVR)12と、乗算器13と、減算器14と、電流制御器(ACR)15と、PWM回路18と、零相電流指令生成回路19と、加算器20とを備える。直流電圧設定回路10と、減算器11と、電圧制御器(AVR)12と、乗算器13とは、正弦波の三相電流指令値(Icu*,Icv*,Icw*)を生成するための正弦波電流指令生成回路10Aを構成する。なお、図中の「///」は三相を示す記号である。
ここで、
f:電源電圧Vsの周波数
Cf :ACコンデンサの容量
である。
Icv*=A×√2×Vs×sin(θ−2/3π)+Ic0* ・・・(8)
Icw*=A×√2×Vs×sin(θ+2/3π)+Ic0* ・・・(9)
以上のように、実施の形態1では、正弦波電流指令(Icu*,Icv*,Icw*)に第3次の整数倍の高調波電流Ic0*を重畳して、コンバータ4の電流指令を生成する。コンバータ電流に第3次の整数倍の高調波電流が流れて、ACコンデンサ2には、零相の第3次高調波電圧が重畳される。したがってACコンデンサ2の相電圧ピークが下がる。これにより零相電圧を重畳しない場合に比較して約15%電圧利用率を向上させることができる。
実施の形態1では、電圧利用率を向上させるために、必要とする3次電圧を発生させる零相電流指令値を、正弦波の三相電流指令値にフィードフォワードで加算することで求める。実施の形態2では、3次の電圧をフィードバックする制御を実行する。
Claims (7)
- 三相交流と直流との間で電力を変換する変換器と、
前記三相交流の相ごとに設けられたリアクトルおよびコンデンサを含み、前記変換器から発生する高調波を除去するフィルタ回路と、
前記変換器の直流側の正極と負極との間に直列に接続された複数のコンデンサを含み、前記フィルタ回路の中性相に接続される接続点を有する直流回路と、
前記変換器を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
直流電圧基準値と、前記変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、前記三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、
第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、
前記三相電流指令値に前記零相電流指令値を加算して、前記変換器の電流指令値を生成する加算器と、
前記加算器からの前記電流指令値と、前記変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、
前記PWM電圧指令値に基づいて、前記変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを含む、電力変換装置。 - 前記零相電流指令生成回路は、前記三相交流の基本正弦波電圧に対する第3次の整数倍の高調波電圧と、前記コンデンサの容量とから前記零相電流指令値を決定して、前記零相電流指令値を前記三相電流指令値にフィードフォワードで加算するように構成される、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記零相電流指令生成回路は、
前記三相交流の電圧検出値に基づいて、零相電圧指令値を生成する零相電圧指令生成回路と、
前記三相交流の前記電圧検出値から、前記三相交流の零相電圧を検出する、零相電圧検出器と、
前記零相電圧指令値と、前記零相電圧の検出値との偏差から、前記零相電流指令値を生成する電圧制御器とを含む、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記変換器は、三相交流を直流に変換するコンバータである、請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 三相交流と直流との間で電力を変換する変換器と、前記三相交流の相ごとに設けられたリアクトルおよびコンデンサを含み、前記変換器から発生する高調波を除去するフィルタ回路と、変換器の直流側の正極と負極との間に直列に接続された複数のコンデンサを含み、前記フィルタ回路の中性相に接続される接続点を有する直流回路とを備える電力変換装置の制御装置であって、
直流電圧基準値と、前記変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、前記三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、
第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、
前記三相電流指令値に前記零相電流指令値を加算して、前記変換器の電流指令値を生成する加算器と、
前記加算器からの前記電流指令値と、前記変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、
前記PWM電圧指令値に基づいて、前記変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを備える、電力変換装置の制御装置。 - 前記零相電流指令生成回路は、前記三相交流の基本正弦波電圧に対する第3次の整数倍の高調波電圧と、前記コンデンサの容量とから前記零相電流指令値を決定して、前記零相電流指令値を前記三相電流指令値にフィードフォワードで加算するように構成される、請求項5に記載の電力変換装置の制御装置。
- 前記零相電流指令生成回路は、
前記三相交流の電圧検出値に基づいて、零相電圧指令値を生成する零相電圧指令生成回路と、
前記三相交流の前記電圧検出値から、前記三相交流の零相電圧を検出する、零相電圧検出器と、
前記零相電圧指令値と、前記零相電圧の検出値との偏差から、前記零相電流指令値を生成する電圧制御器とを含む、請求項5に記載の電力変換装置の制御装置。
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