JP2015023737A - Dc voltage control device of power conversion device - Google Patents

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小山 孝
Takashi Koyama
孝 小山
鎮教 濱田
Shizunori Hamada
鎮教 濱田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC voltage control device of a power conversion device, with which even when there is a load current fluctuation, a DC voltage fluctuation is suppressed while reducing a deviation dv.SOLUTION: A current command Icmd(s) is generated at a PI arithmetic unit 2 on the basis of a deviation between a voltage command Vdc_cmd(s) and a voltage detection value Vdc_det(s), a voltage command value Vcmd(s) is generated at a current control unit ACR on the basis of the current command Icmd(s), and an output voltage Io(s) of a converter CNV is controlled through a PWM control unit PWM according to the voltage command value Vcmd(s). The current command Icmd(s) is pseudo-differentiated at a low-pass filter 5. At a current estimation unit 3, differentiation and pseudo-differentiation are performed by multiplying the voltage detection value Vdc_det(s) by synthetic electrostatic capacitances C(s) of capacitors C1 and C2, thereby obtaining a current estimation value. A deviation between an output of the low-pass filter 5 and an output of the current estimation unit 3 is superimposed on the current command Icmd(s) in reverse polarity as a disturbance estimation value D^(s).

Description

本発明は、PWM(Pulse Width Modulation)を用いた電力変換装置の運転方法に係り、特に直流電圧制御の外乱応答制御に関する。   The present invention relates to an operation method of a power converter using PWM (Pulse Width Modulation), and more particularly to disturbance response control of DC voltage control.

図1は、従来の電力変換装置における主回路の一例を示す概略図である。図1に示すように、電力変換装置は、系統電圧にリアクトルLを介して接続されるコンバータCVと、交流電動機M側に接続されるインバータIVと、コンバータCVとインバータIVの間の直流回路に接続されたコンデンサC1,C2と、を備えている。ここで、コンデンサC1の静電容量をC1[F],端子電圧をVdc1[V]とする。また、インバータIV用のコンデンサC2の静電容量をC2[F],端子電圧をVdc2[V]とする。電力変換装置はPWM制御を用いて制御されるものとし、PWMのキャリア周波数をFc[Hz]とする。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a main circuit in a conventional power converter. As shown in FIG. 1, the power converter includes a converter CV connected to the system voltage via a reactor L, an inverter IV connected to the AC motor M side, and a DC circuit between the converter CV and the inverter IV. And connected capacitors C1 and C2. Here, the capacitance of the capacitor C1 is C1 [F], and the terminal voltage is Vdc1 [V]. The capacitance of the capacitor C2 for the inverter IV is C2 [F], and the terminal voltage is Vdc2 [V]. The power conversion apparatus is controlled using PWM control, and the PWM carrier frequency is Fc [Hz].

特開2004−153978号公報JP 2004-153978 A 特願2012−35701号Japanese Patent Application No. 2012-35701

図1に示すように負荷がインバータIV,電動機Mで構成されている場合、電動機Mの出力が急変すると直流電圧,入力電流も変動する。その変動時、電力変換装置の過電圧保護や過電流保護などの保護動作が働いて動作が停止する恐れがある。特に、電動機Mが回生動作する場合、直流電圧および入力電流が上昇する。回生動作など負荷が大きく変動するような用途で使用したい場合、直流電圧を外乱に対して制御できないと、正常に使用できない。また、直流の電流検出は、取り付けによってはセンサの発熱などの影響によって取り付けが困難であるため、直流の電流検出が不可能な場合がある。   As shown in FIG. 1, when the load is composed of an inverter IV and an electric motor M, when the output of the electric motor M changes suddenly, the DC voltage and the input current also change. At the time of the fluctuation, there is a risk that the operation is stopped due to a protection operation such as overvoltage protection or overcurrent protection of the power converter. In particular, when the electric motor M performs a regenerative operation, the DC voltage and the input current increase. If you want to use it in applications where the load fluctuates greatly, such as regenerative operation, it cannot be used normally unless the DC voltage can be controlled against disturbance. In addition, since direct current detection is difficult due to the influence of heat generation of the sensor depending on the attachment, direct current detection may not be possible.

よって、電力変換装置においては、直流回路に電流検出器を設けることなく直流電圧における外乱の影響を小さくして動作させたい。特許文献1には直流電圧から直流電流を推定して動作させる機構が開示されているが、これは電力変換装置が意図して動作させている電流やPWMによって発生している電流振動も含めて再現させてしまうため、電圧制御器のゲインを上げることが出来ない。   Therefore, it is desirable to operate the power conversion device while reducing the influence of disturbance on the DC voltage without providing a current detector in the DC circuit. Patent Document 1 discloses a mechanism that operates by estimating a direct current from a direct current voltage. This includes a current that is intended to be operated by a power conversion device and a current vibration that is generated by PWM. Since it is reproduced, the gain of the voltage controller cannot be increased.

また、特許文献2には電力変換装置が意図して動作させている電流を除いて外乱のみ推定する方式が開示されている。この特許文献2の方式では直流回路の電圧検出値を用いて外乱推定値を推定しているが、コンバータCVとインバータIVを組み合わせた構成の場合、各々にコンデンサC1,C2を持ち,直流部をつなぐ配線には特性インピーダンスZ(s)が存在する。特性インピーダンスZ(s)は微少であるが抵抗やインダクタンスが存在する。これらは無駄時間や周波数応答特性があり、特許文献2の方式ではこれを考慮していないため、外乱推定値の高周波帯域に誤差が入り安定しない恐れがある。   Patent Document 2 discloses a method for estimating only a disturbance except for a current that is intended to be operated by a power converter. In the method of Patent Document 2, the estimated disturbance value is estimated using the detected voltage value of the DC circuit. However, in the case of the configuration in which the converter CV and the inverter IV are combined, the capacitors C1 and C2 are provided respectively, and the DC section is provided. A characteristic impedance Z (s) exists in the wiring to be connected. Although the characteristic impedance Z (s) is very small, resistance and inductance exist. These have dead time and frequency response characteristics, and the method of Patent Document 2 does not take this into consideration, so there is a risk that an error will enter the high frequency band of the estimated disturbance value and will not be stable.

ここで、コンバータCV側の直流電圧Vdc1とインバータ側の直流電圧Vdc2について以下のように仮定する。   Here, it is assumed that the DC voltage Vdc1 on the converter CV side and the DC voltage Vdc2 on the inverter side are as follows.

Vdc2=Vdc1+dv
特許文献2では、直流回路における電圧検出部が一つしかないため,必ず偏差dvを持った補償量となる。偏差dvを小さくすれば精度が向上するが、偏差dvを無くすためには特性インピーダンスZ(s)を求める必要がある。しかし、配線の特性インピーダンスZ(s)は、配線が金属導体の場合、金属導体の形状が複雑になることが多いため、装置ごとに推定するのは困難であった。そこで、偏差dvを減らしつつ、簡易的に精度を上げる方法が求められる。
Vdc2 = Vdc1 + dv
In Patent Document 2, since there is only one voltage detection unit in the DC circuit, the compensation amount always has a deviation dv. If the deviation dv is reduced, the accuracy is improved. However, in order to eliminate the deviation dv, it is necessary to obtain the characteristic impedance Z (s). However, the characteristic impedance Z (s) of the wiring is difficult to estimate for each device because the shape of the metal conductor is often complicated when the wiring is a metal conductor. Therefore, there is a need for a method of simply increasing the accuracy while reducing the deviation dv.

以上示したようなことから、電力変換装置の直流電圧制御装置において、偏差dvを減らしつつ、負荷電流変動があった場合でも直流電圧の変動を抑制することが課題となる。   As described above, in the DC voltage control device of the power conversion device, it is a problem to suppress the fluctuation of the DC voltage even when the load current fluctuates while reducing the deviation dv.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、交流を直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換して負荷に電力を供給するインバータと、を接続する直流回路に2つのコンデンサを接続した電力変換装置において、電圧指令と直流回路の電圧検出値との偏差に基づきPI演算部で電流指令を生成し、電流指令に基づいて電流制御部において電圧指令値を生成し、この電圧指令値に応じてPWM制御部によりコンバータの出力電圧を制御する電力変換装置の直流電圧制御装置であって、前記電流指令を疑似微分するローパスフィルタと、前記直流回路に設けられた2つの電圧検出器から出力された電圧値を平均化した電圧検出値に2つのコンデンサの合成静電容量を乗算して微分し、微分後に高調波を抑制する擬似微分を行って電流推定値を推定する電流推定部と、を設け、前記ローパスフィルタの出力と電流推定部の出力の偏差を外乱推定値として前記電流指令に逆極性に重畳することを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems. One aspect of the present invention is to connect a converter that converts alternating current to direct current and an inverter that converts direct current to alternating current and supplies power to a load. In a power conversion device in which two capacitors are connected to a direct current circuit, a PI command unit generates a current command based on the deviation between the voltage command and the detected voltage value of the direct current circuit, and the current control unit generates a voltage command based on the current command. A DC voltage control device of a power conversion device that generates a value and controls the output voltage of the converter by a PWM control unit according to the voltage command value, the low-pass filter that pseudo-differentiates the current command, and the DC circuit The voltage detection value obtained by averaging the voltage values output from the two voltage detectors provided is multiplied by the combined capacitance of the two capacitors and differentiated. A current estimator that performs differentiation to estimate a current estimation value, and superimposes a deviation between an output of the low-pass filter and an output of the current estimation unit as a disturbance estimation value on the current command in a reverse polarity. .

また、その一態様として、前記電流制御部の入力側にリミット回路を有し、リミット回路の入出力の差信号にゲインを乗算した値を前記PI演算部へフィードバックし、前記電圧指令と前記電圧検出値との偏差と、差信号にゲインを乗算した値と、の偏差に基づき積分演算を行うことを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, a limit circuit is provided on the input side of the current control unit, and a value obtained by multiplying the input / output difference signal of the limit circuit by a gain is fed back to the PI calculation unit, and the voltage command and the voltage An integral operation is performed based on a deviation between a deviation from the detected value and a value obtained by multiplying the difference signal by a gain.

本発明によれば、電力変換装置の直流電圧制御装置において、偏差dvを減らしつつ、負荷電流変動があった場合でも直流電圧の変動を抑制することが可能となる。   According to the present invention, in the DC voltage control device of the power converter, it is possible to suppress the fluctuation of the DC voltage even when there is a load current fluctuation while reducing the deviation dv.

電力変換装置の主回路の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the main circuit of a power converter device. 実施形態1における直流電圧制御装置を示す概略図。Schematic which shows the DC voltage control apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施形態2における直流電圧制御装置を示す概略図。Schematic which shows the DC voltage control apparatus in Embodiment 2. FIG.

以下、本願発明に係る電力変換装置における直流電圧制御装置の実施形態1,2を図1〜図3に基づいて詳述する。   Hereinafter, Embodiments 1 and 2 of a DC voltage control device in a power converter according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

[実施形態1]
本実施形態1における電力変換装置の主回路は図1と同様とする。なお、コンデンサC1,C2の位置にはそれぞれ電圧検出器(図示省略)が設けられ、コンデンサC1,C2の端子電圧Vdc1,Vdc2を検出する。
[Embodiment 1]
The main circuit of the power conversion device according to the first embodiment is the same as that shown in FIG. Note that voltage detectors (not shown) are provided at the positions of the capacitors C1 and C2, respectively, and detect the terminal voltages Vdc1 and Vdc2 of the capacitors C1 and C2.

本実施形態1における電力変換装置の直流電圧制御部を図2に示す。説明の簡略化ため、図2ではラプラス変換後のs領域で記述している。   FIG. 2 shows a DC voltage control unit of the power conversion device according to the first embodiment. For simplification of description, FIG. 2 shows the s region after Laplace transform.

まず、電圧制御は以下のように行われる。コンバータCVに対する電圧指令Vdc_cmd(s)は減算部において電圧検出値Vdc_det(s)との差演算が行われて差分がPI演算部2に入力される。PI演算部2は、Kpの比例ゲインを有する比例演算部21と積分時定数をTiとした積分手段22によって構成され、電流指令Icmd(s)を演算する。算出された電流指令Icmd(s)に基づき、電流制御器ACR(Automatic Current Regulator)において電圧指令値Vcmd(s)が演算される。この電圧指令値Vcmd(s)に基づきPWM制御部PWMにおいてコンバータCVを制御し、コンバータCVから出力電流Io(s)を出力してコンデンサC1,C2を充電する。   First, voltage control is performed as follows. The voltage command Vdc_cmd (s) for the converter CV is subjected to a difference calculation with the voltage detection value Vdc_det (s) in the subtraction unit, and the difference is input to the PI calculation unit 2. The PI calculation unit 2 includes a proportional calculation unit 21 having a proportional gain of Kp and an integration unit 22 having an integration time constant Ti, and calculates a current command Icmd (s). Based on the calculated current command Icmd (s), a voltage command value Vcmd (s) is calculated in a current controller ACR (Automatic Current Regulator). Based on the voltage command value Vcmd (s), the PWM control unit PWM controls the converter CV, outputs an output current Io (s) from the converter CV, and charges the capacitors C1 and C2.

コンデンサC1,C2は出力電流Io(s)に外乱D(s)が加算された電流にて充電される。この出力電流Ioに外乱D(s)が加算された電流を、コンデンサC1,C2の静電容量C1(s),C2(s)で除算すると、コンデンサC1,C2に充電された電圧Vdc1(s),Vdc2(s)となる。本実施形態1では、コンデンサC1,C2の端子電圧Vdc1(s),Vdc2(s)をそれぞれ電圧検出器で検出して加算し、除算器4において2で除算して平均化した値を電圧検出値Vdc_det(s)とする。この電圧検出値Vdc_det(s)はPI演算部2の入力側にフィードバックされ、電圧指令Vdc_cmd(s)との差演算に用いられる。   Capacitors C1 and C2 are charged with a current obtained by adding disturbance D (s) to output current Io (s). When the current obtained by adding the disturbance D (s) to the output current Io is divided by the capacitances C1 (s) and C2 (s) of the capacitors C1 and C2, the voltage Vdc1 (s) charged in the capacitors C1 and C2 is obtained. ), Vdc2 (s). In the first embodiment, the terminal voltages Vdc1 (s) and Vdc2 (s) of the capacitors C1 and C2 are detected and added by the voltage detector, respectively, and divided by 2 in the divider 4 and averaged. The value is Vdc_det (s). This voltage detection value Vdc_det (s) is fed back to the input side of the PI calculation unit 2 and used for a difference calculation with the voltage command Vdc_cmd (s).

符号3は電流推定部で電圧検出値Vdc_det(s)を入力して電流推定値を推定する。   Reference numeral 3 denotes a current estimation unit that inputs the voltage detection value Vdc_det (s) and estimates a current estimation value.

符号5は、電流指令Icmd(s)を入力とするローパスフィルタである。このローパスフィルタ5の出力と電流推定値の偏差分を外乱推定値−D^(s)として電流指令Icmd(s)に加算する。   Reference numeral 5 denotes a low-pass filter that receives the current command Icmd (s). The deviation between the output of the low-pass filter 5 and the current estimated value is added to the current command Icmd (s) as a disturbance estimated value −D ^ (s).

上記の構成で、電力変換装置が回生動作する場合の外乱D(s)について考えると、コンデンサC1,C2に流れるエネルギーは電流なので外乱D(s)も電流とする。よって、外乱D(s)は出力電流Io(s)に重畳されると仮定できる。ここで、下記(1)式であることを考慮し、コンデンサC1,C2の合成コンデンサの静電容量をC[F]とすると直流電圧Vdc(s)は近似的に下記(2)式で表現される。   Considering the disturbance D (s) when the power conversion device performs a regenerative operation with the above configuration, since the energy flowing in the capacitors C1 and C2 is a current, the disturbance D (s) is also a current. Therefore, it can be assumed that the disturbance D (s) is superimposed on the output current Io (s). Here, in consideration of the following equation (1), when the capacitance of the combined capacitor of the capacitors C1 and C2 is C [F], the DC voltage Vdc (s) is approximately expressed by the following equation (2). Is done.

Figure 2015023737
Figure 2015023737

ここで,直流電圧検出値をVdc_det(s)とすると、下記(3)式となる。   Here, when the DC voltage detection value is Vdc_det (s), the following equation (3) is obtained.

Figure 2015023737
Figure 2015023737

本実施形態1では、直流回路に電圧検出器を2つ設けることで配線の特性インピーダンスZ(s)によって生じる偏差dvを半分にしている。   In the first embodiment, by providing two voltage detectors in the DC circuit, the deviation dv caused by the characteristic impedance Z (s) of the wiring is halved.

本実施形態1では、この直流回路における電圧検出値Vdc_det(s)を用いて、まず直流電流に変換し、外乱発生前後の状態から外乱(電流)D(s)を推定するものである。   In the first embodiment, the detected voltage Vdc_det (s) in the DC circuit is first converted into a DC current, and the disturbance (current) D (s) is estimated from the state before and after the occurrence of the disturbance.

電圧検出値Vdc_det(s)を出力電流Ioへ変換するには2つのコンデンサC1,C2の合成静電容量Cを乗算して微分すればよい。ただ、そのまま微分すると外乱D(s)が増幅する恐れがあるため、電流推定部3では、微分後にローパスフィルタLPF(Low Pass Filter)にて高調波を抑制する擬似微分を行う。下記(4)式に直流電流の推定式を示す。   In order to convert the voltage detection value Vdc_det (s) into the output current Io, it is only necessary to multiply and differentiate the combined capacitance C of the two capacitors C1 and C2. However, since the disturbance D (s) may be amplified if differentiated as it is, the current estimation unit 3 performs pseudo differentiation that suppresses higher harmonics with a low-pass filter LPF (Low Pass Filter) after differentiation. The following formula (4) shows an estimation formula of the direct current.

Figure 2015023737
Figure 2015023737

コンバータCVが電流指令Icmd(s)に基づいて出力電流Ioを出力しているとすると、外乱D(s)はゼロになるはずである。そこで、下記(5)式に示すように電流指令Icmd(s)は出力電流Ioとほぼ一致しているので電流指令Icmd(s)と電流推定値の偏差をとれば外乱D(s)を推定することができる。   If the converter CV outputs the output current Io based on the current command Icmd (s), the disturbance D (s) should be zero. Therefore, as shown in the following equation (5), since the current command Icmd (s) substantially coincides with the output current Io, the disturbance D (s) is estimated by taking a deviation between the current command Icmd (s) and the current estimated value. can do.

Figure 2015023737
Figure 2015023737

偏差をとる前に電流指令Icmd(s)に対して擬似微分のためのローパスフィルタ5を付加する必要がある。電流指令Icmd(s)にもローパスフィルタ5を掛けて電流推定値との偏差を取れば外乱D(s)のみが推定できる。推定した外乱推定値−D^(s)を下記(6)式に示す。   Before taking the deviation, it is necessary to add a low-pass filter 5 for pseudo differentiation to the current command Icmd (s). If the current command Icmd (s) is also subjected to the low-pass filter 5 to obtain a deviation from the estimated current value, only the disturbance D (s) can be estimated. The estimated disturbance estimated value -D ^ (s) is shown in the following equation (6).

Figure 2015023737
Figure 2015023737

すなわち、電流推定部3において疑似微分のために電圧検出値Vdc_det(s)をローパスフィルタにかけて電流推定値としているので、電流指令Icmd(s)もローパスフィルタ5にかけ、その偏差をとることで外乱D(s)のみを推定している。   That is, since the current estimation unit 3 applies the voltage detection value Vdc_det (s) to the low-pass filter for the pseudo differentiation to obtain the current estimation value, the current command Icmd (s) is also applied to the low-pass filter 5 and the deviation is taken to obtain the disturbance D. Only (s) is estimated.

これより外乱D(s)が推定できたので、この外乱D(s)を打ち消す補正制御を行えば、外乱抑制が可能である。推定した外乱推定値を−D^(s)とする。求まった外乱推定値−D^(s)は、外乱を打ち消すようPI演算部2によって演算された電流指令Icmd(s)と逆極性に加算されて電流制御部ACRに入力される。   Since the disturbance D (s) can be estimated from this, the disturbance can be suppressed by performing correction control to cancel the disturbance D (s). Assume that the estimated disturbance estimated value is -D ^ (s). The obtained disturbance estimated value −D ^ (s) is added to the current command Icmd (s) calculated by the PI calculation unit 2 so as to cancel the disturbance, and is input to the current control unit ACR.

次に、電流推定部3において擬似微分を行う際に使用したローパスフィルタの時定数について検討する。   Next, the time constant of the low-pass filter used when the current estimation unit 3 performs pseudo differentiation will be examined.

電流制御部ACRにより演算された電圧指令値Vcmd(s)は、PWM制御部PWMによってPWM変調される。このため、直流電圧Vdcにキャリア周波数Fc[Hz]の電流脈動が重畳されている。PWM制御方式を採用している場合、この周波数は制御できないが、上記した電流推定には不要である。そこで、電流推定部3における時定数の決定基準としてキャリア周波数帯以上を減衰させるものとする。よって、擬似微分に使用するローパスフィルタの時定数を、サンプリング定理を基にすると(7)式で示すようにキャリア周期の2倍以上にすればよい。   The voltage command value Vcmd (s) calculated by the current control unit ACR is PWM-modulated by the PWM control unit PWM. For this reason, a current pulsation with a carrier frequency Fc [Hz] is superimposed on the DC voltage Vdc. When the PWM control method is adopted, this frequency cannot be controlled, but is not necessary for the above-described current estimation. Therefore, it is assumed that the carrier frequency band or higher is attenuated as a time constant determination criterion in the current estimation unit 3. Therefore, the time constant of the low-pass filter used for the pseudo-differentiation may be set to be twice or more the carrier period as shown by the equation (7) based on the sampling theorem.

Figure 2015023737
Figure 2015023737

本実施形態1によれば、交流−直流変換さらに直流−交流変換を行う電力変換装置において、負荷電流変動があった場合でも、外乱推定値D^(s)を推定し、外乱D(s)を打ち消す補正制御を行っているため、直流電圧の変動を抑制できる。また、電流検出器を用いていないため、コストの削減,装置の小型化を図ることができる。   According to the first embodiment, in the power conversion device that performs AC-DC conversion and further DC-AC conversion, the disturbance estimated value D ^ (s) is estimated even when there is a load current fluctuation, and the disturbance D (s). Since the correction control is performed to cancel out DC, fluctuations in the DC voltage can be suppressed. In addition, since no current detector is used, the cost can be reduced and the apparatus can be downsized.

また、直流回路の配線に特性インピーダンスZ(s)があっても、直流回路に電圧検出器を2つ設けることにより、その特性インピーダンスZ(s)を半分にすることができる。   Even if the DC circuit wiring has characteristic impedance Z (s), the characteristic impedance Z (s) can be halved by providing two voltage detectors in the DC circuit.

また、直流電流の変動抑制が可能となったことにより、電力変換装置が過電圧や過電流による保護機能の動作に伴い負荷停止することを防止することができる。   Further, since the fluctuation of the direct current can be suppressed, it is possible to prevent the power conversion apparatus from stopping the load due to the operation of the protection function due to overvoltage or overcurrent.

また、電圧検出値Vdc_det(s)から電流推定値を推定する際に、キャリア周波数による脈動を重畳しないように演算しているため、電圧制御機構のゲインを上げることができ、目標値応答の向上が図れる。   Further, when estimating the current estimated value from the voltage detection value Vdc_det (s), the calculation is performed so as not to superimpose the pulsation due to the carrier frequency, so that the gain of the voltage control mechanism can be increased and the target value response is improved. Can be planned.

[実施形態2]
図3は本実施形態2における電力変換装置の直流電圧制御装置を示したもので、図2と同一若しくは相当する箇所に同一符号を付してその説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a DC voltage control device for a power conversion device according to the second embodiment. The same reference numerals are assigned to the same or corresponding portions as those in FIG.

実施形態1の電力変換装置では、推定した外乱推定値−D^(s)を電流指令Icmd(s)に重畳すると制御量が大きくなる場合がある。一般に、制御量が大きくなることを想定して、その制御量を制限するためにリミット回路が設けられる。リミット回路で制御量を制限すると、リミットの反対方向に変動するワインドアップ現象が発生する。   In the power conversion device according to the first embodiment, when the estimated disturbance estimated value −D ^ (s) is superimposed on the current command Icmd (s), the control amount may increase. In general, a limit circuit is provided to limit the control amount assuming that the control amount becomes large. When the control amount is limited by the limit circuit, a windup phenomenon that fluctuates in the opposite direction of the limit occurs.

そのため、本実施形態2は、実施形態1に対して、リミット回路6とワインドアップ現象を回避するためにゲインKfbを有するフィードバック部7と、を設けたものである。   Therefore, the second embodiment is different from the first embodiment in that a limit circuit 6 and a feedback unit 7 having a gain Kfb are provided in order to avoid a windup phenomenon.

以下、図3に基づいて、本実施形態2の電力変換装置の直流電圧制御装置を説明する。   Hereinafter, based on FIG. 3, the DC voltage control apparatus of the power converter device of this Embodiment 2 is demonstrated.

リミット回路6の入力側と出力側の信号からリミット回路6の入出力の差分を検出し、さらに、外乱推定値D^(s)を減算して、フィードバック部7でゲインKfbを乗算し、その乗算値をPI演算部2にフィードバックする。PI演算部2では、電圧指令Vdc_cmd(s)と電圧検出値Vdc_det(s)との偏差分から、さらにフィードバック部7の出力を減算し、その差分に基づいて積分手段22により積分演算を行う。つまり、PI演算部2は自動整合PI制御系に構成され、I動作を抑制するよう自動調整することでI動作が大きくなりすぎて起こるリセットワインドアップ動作を抑えている。これにより、リミット回路6を考慮した電流外乱補償が実現できる。   The difference between the input and output of the limit circuit 6 is detected from the signal on the input side and the output side of the limit circuit 6, and the estimated disturbance value D ^ (s) is subtracted, and the feedback unit 7 multiplies the gain Kfb. The multiplication value is fed back to the PI calculation unit 2. In the PI calculation unit 2, the output of the feedback unit 7 is further subtracted from the deviation between the voltage command Vdc_cmd (s) and the voltage detection value Vdc_det (s), and the integration unit 22 performs integration calculation based on the difference. That is, the PI calculation unit 2 is configured as an automatic matching PI control system, and automatically adjusts to suppress the I operation, thereby suppressing a reset windup operation that occurs when the I operation becomes too large. Thereby, current disturbance compensation considering the limit circuit 6 can be realized.

したがって、本実施形態2によれば、実施形態1の効果に加え、さらにリミット回路7を設けたときのワインドアップ動作を抑制する。   Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the windup operation when the limit circuit 7 is further provided is suppressed.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。   Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.

CV…コンバータ
IV…インバータ
C1,C2…コンデンサ
Vdc_cmd(s)…電圧指令
Vdc_det(s)…電圧検出値
Icmd(s)…電流指令
Vcmd(s)…電圧指令値
PWM…PWM制御部
2…PI演算部
ACR…電流制御部
3…電流推定部
5…ローパスフィルタ
C(s)…合成静電容量
D^(s)…外乱推定値
CV ... Converter IV ... Inverter C1, C2 ... Capacitor Vdc_cmd (s) ... Voltage command Vdc_det (s) ... Voltage detection value Icmd (s) ... Current command Vcmd (s) ... Voltage command value PWM ... PWM control unit 2 ... PI calculation Section ACR ... Current control section 3 ... Current estimation section 5 ... Low pass filter C (s) ... Synthetic capacitance D ^ (s) ... Disturbance estimated value

Claims (2)

交流を直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換して負荷に電力を供給するインバータと、を接続する直流回路に2つのコンデンサを接続した電力変換装置において、電圧指令と直流回路の電圧検出値との偏差に基づきPI演算部で電流指令を生成し、電流指令に基づいて電流制御部において電圧指令値を生成し、この電圧指令値に応じてPWM制御部によりコンバータの出力電圧を制御する電力変換装置の直流電圧制御装置であって、
前記電流指令を疑似微分するローパスフィルタと、
前記直流回路に設けられた2つの電圧検出器から出力された電圧値を平均化した電圧検出値に2つのコンデンサの合成静電容量を乗算して微分し、微分後に高調波を抑制する擬似微分を行って電流推定値を推定する電流推定部と、を設け、
前記ローパスフィルタの出力と電流推定部の出力の偏差を外乱推定値として前記電流指令に逆極性に重畳することを特徴とした電力変換装置の直流電圧制御装置。
In a power converter in which two capacitors are connected to a DC circuit that connects a converter that converts AC to DC and an inverter that converts DC to AC and supplies power to a load, a voltage command and voltage detection of the DC circuit A current command is generated by the PI calculation unit based on the deviation from the value, a voltage command value is generated by the current control unit based on the current command, and the output voltage of the converter is controlled by the PWM control unit according to the voltage command value A DC voltage control device for a power converter,
A low-pass filter that pseudo-differentiates the current command;
A pseudo differential that suppresses harmonics after differentiation by multiplying the voltage detection value obtained by averaging the voltage values output from the two voltage detectors provided in the DC circuit by the combined capacitance of the two capacitors. And a current estimation unit for estimating the current estimated value,
A DC voltage control device for a power converter, wherein a deviation between an output of the low-pass filter and an output of a current estimation unit is superimposed on the current command as a disturbance estimated value with a reverse polarity.
前記電流制御部の入力側にリミット回路を有し、リミット回路の入出力の差信号にゲインを乗算した値を前記PI演算部へフィードバックし、前記電圧指令と前記電圧検出値との偏差と、差信号にゲインを乗算した値と、の偏差に基づき積分演算を行うことを特徴とした請求項1記載の電力変換装置の直流電圧制御装置。   A limit circuit is provided on the input side of the current control unit, and a value obtained by multiplying a difference signal between the input and output of the limit circuit by a gain is fed back to the PI calculation unit, and a deviation between the voltage command and the voltage detection value, 2. The DC voltage control device for a power conversion device according to claim 1, wherein an integral operation is performed based on a deviation between a value obtained by multiplying the difference signal by a gain.
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