JP2016116350A - Inverter control device interconnected to ac system via transformer - Google Patents
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Description
この発明は、変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置に関し、特に変圧器の直流偏磁の低減を行う変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置に係わるものである。 The present invention relates to an inverter control device linked to an AC system via a transformer, and more particularly to an inverter control device linked to an AC system via a transformer that reduces the DC bias of the transformer. .
従来の変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置では、直流偏磁(変圧器一次側に発生する微小な直流成分により直流磁束が発生し、変圧器鉄心の飽和によって過電流が引き起こされる現象)を低減させるため、変圧器一次電流からアナログまたはデジタルフィルタなどを介して、変圧器一次側に含まれる微小な直流成分を検出する方法が提案されている(特許文献1)。 In an inverter controller connected to an AC system through a conventional transformer, DC magnetic flux (DC magnetic flux is generated by a minute DC component generated on the primary side of the transformer, and overcurrent is caused by saturation of the transformer core. In order to reduce this phenomenon, a method of detecting a minute DC component included in the primary side of the transformer from the transformer primary current via an analog or digital filter has been proposed (Patent Document 1).
また、変圧器一次電流の瞬時値を出力周期に同期して区分積分し、平坦化処理を行うことで変圧器の直流偏磁有無と方向を検出し、偏磁抑制のための補正量を演算していた。また、演算した補正量をインバータ駆動信号に注入し、変圧器の直流偏磁を低減させる方法が提案されている(特許文献2)。 In addition, the instantaneous value of the transformer primary current is piecewise integrated in synchronization with the output period, and the leveling process is performed to detect the presence and direction of the DC bias of the transformer, and calculate the correction amount to suppress the bias. Was. Also, a method has been proposed in which the calculated correction amount is injected into the inverter drive signal to reduce the DC bias of the transformer (Patent Document 2).
従来の変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置では変圧器一次側に流れる直流電流を、高精度の電流センサで計測し、電流センサの後段にアナログまたはデジタルフィルタなどを設置し、直流成分を検出し、検出した直流成分からインバータ駆動信号の補正を行い、直流偏磁を防止していた。しかし、数百Aレベルの交流電流から数Aレベルの直流電流を高精度で検出するために、高価な電流センサが必要であり、コスト面で問題があった。
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、安価な電流センサを用いて直流偏磁を低減する、変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置を得るものである。
In an inverter control device linked to an AC system via a conventional transformer, the DC current flowing to the primary side of the transformer is measured with a high-accuracy current sensor, and an analog or digital filter is installed after the current sensor. The DC component was detected, and the inverter drive signal was corrected from the detected DC component to prevent DC bias. However, in order to detect a DC current of several A level from an AC current of several hundred A level with high accuracy, an expensive current sensor is necessary, and there is a problem in terms of cost.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and obtains an inverter control device linked to an AC system via a transformer that reduces DC bias using an inexpensive current sensor. It is.
この発明に係わる変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置は、変圧器、前記変圧器を介して交流系統に連系するインバータ、前記インバータから前記変圧器に出力される前記変圧器の一次電流を検出する電流センサ、前記電流センサの検出電流と、前記検出電流の0.5サイクルの奇数倍遅延させた遅延電流を加算し、直流励磁電流分を抽出する加算器、前記加算器で抽出した直流励磁電流分より前記変圧器の偏磁有無及び方向を検出し偏磁補正量を得る偏磁検出器、前記インバータのインバータ駆動信号から前記偏磁検出器の偏磁補正量を減算しインバータ駆動補正信号を得る減算器、前記インバータ駆動補正信号により前記インバータのゲート信号を得るゲート信号生成回路を備え、前記変圧器の直流偏磁を低減するようにしたものである。
An inverter control apparatus linked to an AC system via a transformer according to the present invention includes a transformer, an inverter linked to an AC system via the transformer, and the transformer output from the inverter to the transformer A current sensor for detecting a primary current, an adder for adding a detected current of the current sensor and a delay current delayed by an odd multiple of 0.5 cycles of the detected current to extract a DC excitation current, and the adder A magnetism detector that detects the presence and direction of magnetism of the transformer from the DC excitation current extracted in
この発明の変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置によれば、変圧器一次電流の検出電流と、その検出電流の0.5サイクルの奇数倍遅延された遅延電流を加算し、直流励磁電流分を抽出し、抽出した直流励磁電流分から変圧器の直流偏磁発生有無と方向を検出して、偏磁補正量を得るようにしたので、安価な電流センサを用いて直流偏磁を低減することができる。 According to the inverter control device linked to the AC system through the transformer of the present invention, the detected current of the transformer primary current and the delay current delayed by an odd multiple of 0.5 cycles of the detected current are added, Since the DC excitation current is extracted, and the presence and direction of the DC bias generation of the transformer is detected from the extracted DC excitation current to obtain the bias correction amount, the DC bias magnetism can be obtained using an inexpensive current sensor. Can be reduced.
実施の形態1.
図1Aにおいて、1はインバータ直流母線電圧平滑用のコンデンサ、2は三相インバータ(インバータ)、3は変圧器4の一次電流Ia,Ic(検出電流)の検出を行う電流センサ、4は変圧器で、三相インバータ2は変圧器4を介して交流系統に連系している。
In FIG. 1A, 1 is an inverter DC bus voltage smoothing capacitor, 2 is a three-phase inverter (inverter), 3 is a current sensor for detecting primary currents Ia and Ic (detected currents) of the
5は変圧器の一次電流Ia,Icから直流励磁電流分Ima,Imb,Imcを抽出する励磁電流抽出ブロック、6は偏磁有無・方向検出ブロック、7は偏磁有無・方向検出ブロック6から出力される偏磁有無・方向信号20(Xa,Xb,Xc)をカウントするカウンタブロック、8はカウンタブロック7の出力信号を増幅し偏磁量を演算するゲインブロックである。偏磁有無・方向検出ブロック6とカウンタブロック7とゲインブロック8とにより偏磁検出器を構成する。
5 is an exciting current extracting block for extracting DC exciting current components Ima, Imb, and Imc from the primary currents Ia and Ic of the transformer, 6 is a biased presence / absence / direction detection block, and 7 is a biasing presence / absence /
9はインバータ駆動信号10(Ma,Mb,Mc)から偏磁補正量34(Xa2,Xb2,Xc2)を減算することによりインバータ駆動補正信号を得る減算ブロック(減算器)、11はインバータ駆動補正信号から三相インバータ2を駆動するゲート信号31を生成するゲート信号生成回路である。
9 is a subtraction block (subtractor) for obtaining an inverter drive correction signal by subtracting the bias correction amount 34 (Xa2, Xb2, Xc2) from the inverter drive signal 10 (Ma, Mb, Mc), and 11 is an inverter drive correction signal. 3 is a gate signal generation circuit for generating a
図1Bにおいて、12は変圧器一次電流の2相分Ia(t),Ic(t)から残りの1相の電流Ib(t)を演算する演算ブロック、13は変圧器の一次電流Ia(t),Ib(t),Ic(t)をTd(一次電流(励磁電流波形)の0.5サイクルの奇数倍)時間遅延させるための時間遅れブロック、14は変圧器の一次電流Ia(t),Ib(t),Ic(t)と、前記変圧器一次電流をTd時間遅延ささせたIa(t-Td),Ib(t-Td),Ic(t-Td)とから直流励磁電流分Imaを算出する加算ブロック(加算器)である。 In FIG. 1B, 12 is a calculation block for calculating the remaining one-phase current Ib (t) from the two-phase components Ia (t) and Ic (t) of the transformer primary current, and 13 is the transformer primary current Ia (t ), Ib (t), Ic (t) are time delay blocks for delaying Td (an odd multiple of 0.5 cycles of the primary current (excitation current waveform)), and 14 is the primary current Ia (t) of the transformer. , Ib (t), Ic (t) and Ia (t-Td), Ib (t-Td), Ic (t-Td) obtained by delaying the transformer primary current by Td time, It is an addition block (adder) for calculating Ima.
15は直流励磁電流分Ima,Imb,Imcが上限値(Upper Limit)を超過した場合に+1(定常時0)を出力する比較器、16は前記直流励磁電流分が下限値(Lower Limit)を下回った場合に-1(定常時0)を出力する比較器、17は比較器15(UL)の出力0,+1をラッチするラッチ回路、18は比較器16(LL)出力0,−1をラッチするラッチ回路、19はラッチ回路17及び18の出力を加算し、偏磁有無と偏磁方向の情報を出力(0:偏磁なし,−1:負極側に偏磁,+1:正極側に偏磁)する加算器である。
15 is a comparator that outputs +1 (0 at steady state) when the DC excitation currents Ima, Imb, and Imc exceed the upper limit (Upper Limit), and 16 is the lower limit (Lower Limit) of the DC excitation current. Is a comparator that outputs -1 (zero in steady state), 17 is a latch circuit that latches outputs 0 and +1 of the comparator 15 (UL), and 18 is a comparator 16 (LL)
20はカウンタブロック7に出力する偏磁有無・方向信号(Xa,Xb,Xc)であり、この信号に変圧器4の偏磁有無及び方向の情報が含まれる。なお、17,18のラッチ回路は1サイクル周期でリセットされる。
Denoted at 20 is a demagnetization presence / absence / direction signal (Xa, Xb, Xc) output to the
次に実施の形態1における動作について図1A,図1B,図2を用いて説明する。励磁電流抽出ブロック5にて、リアルタイムの変圧器の一次電流Ia(t)と時間遅れブロック13にてTd時間遅延させた信号Ia(t−Td)(遅延電流)を加算することで、直流励磁電流分33(Ima)を抽出する。
Next, the operation in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2. FIG. The excitation
偏磁が発生すると、直流励磁電流分が片側のみ過大となる特性を利用し、偏磁有無・方向検出ブロック6にて、直流励磁電流分Imaを比較器15(UL),比較器16(LL)に入力し、上限値又は下限値に対する逸脱有無を判定する。逸脱有無の判定は、偏磁発生有無の判定と同義である。比較器15(UL)は正極側の偏磁有無検出用であり、偏磁発生時には+1を出力する。同様に、比較器16(LL)は負極側の偏磁有無検出用であり、偏磁発生時には−1を出力する。
When the magnetization is generated, the DC excitation current is excessively increased only on one side. In the presence / absence detection /
また、比較器15(UL)及び比較器16(LL)の後段にラッチ回路17及び18を設け、偏磁発生の信号+1又は−1をラッチし、1サイクル毎にラッチ回路17及び18の信号を加算器19にて加算することで偏磁有無・方向信号20(Xa,Xb,Xc)(0:偏磁なし、−1:負極側に偏磁発生、+1:正極側に偏磁発生)を出力する。また、1サイクル周期でラッチ回路のラッチ情報をクリア(0化)する。
Further,
また、後段のカウンタブロック7にて、偏磁有無・方向信号20を1サイクル毎にカウントアップ(積算)し、カウントアップ信号32(Xa1,Xb1,Xc1)をゲインブロック8にて偏磁補正量34(Xa2,Xb2,Xc2)に変換する。減算ブロック9において、インバータ駆動信号10(Ma,Mb,Mc)から偏磁補正量34(Xa2,Xb2,Xc2)を減算することで、偏磁を低減しつつインバータを駆動するインバータ駆動補正信号30を生成し、生成したインバータ駆動補正信号30を基にゲート信号生成回路11にてゲート信号31を生成し、三相インバータ2を駆動する。これにより、正極側および負極側で偏磁が発生した場合に、偏磁補正量34が生成され、最終的に変圧器4に直流偏磁が発生していない状態とすることができる。
Further, the
実施の形態2.
図3Aはこの発明の実施の形態2における変圧器を介して交流系統に連系するインバータ制御装置の構成を示す図である。図3Bは励磁電流抽出ブロック及び偏磁有無・方向検出ブロックの内部構成を示す図である。実施の形態1では、偏磁補正量34を一定レベルで増減させるため、偏磁異常を検出してから直流偏磁が低減するまで時間が掛かる場合があり、偏磁耐量が低く偏磁を高速に低減する必要がある変圧器には適用が難しい場合がある。
FIG. 3A is a diagram showing a configuration of an inverter control device linked to an AC system via a transformer according to
そこで、図3A及び図3Bに示すように、偏磁有無・方向検出ブロック6Aに、直流励磁電流分Imaの最大値を検出するブロックつまり絶対値演算ブロック22及び最大値演算ブロック23を追加し、偏磁の度合いを偏磁度合い信号21(Xag,Xbg,Xcg)という形で演算する。また、偏磁度合い信号21をゲイン可変器8A(増幅度が変化する)に入力し、偏磁の度合いに応じてゲイン値を変化させる処理とする。これにより、偏磁異常の度合いが大きい場合には、偏磁補正量34の増減値を大きくすることができるため、偏磁耐量が低く偏磁を高速に低減させる必要がある変圧器に適用することができる。
Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, a block for detecting the maximum value of the direct current excitation current Ima, that is, an absolute
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、偏磁異常を検出及び低減する処理について述べたが、正極方向及び負極方向共に生じる両極性の磁気飽和の検出には対応していない。そこで、実施の形態1の構成に加えて、図4A、図4Bに示すように、偏磁有無・方向検出ブロック6Bに絶対値演算ブロック24及び加算器25を追加し、ラッチ回路17から得られる正極偏磁検出出力と、ラッチ回路18から絶対値演算ブロック24を経由して得られる負極偏磁検出出力の絶対値から、加算器25により偏磁有無・磁気飽和検出用信号26(Asat,Bsat,Csat)を生成する。
In the first and second embodiments, the processing for detecting and reducing the magnetic anomaly has been described. However, this embodiment does not support the detection of bipolar magnetic saturation that occurs in both the positive and negative directions. Therefore, in addition to the configuration of the first embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, an absolute
偏磁有無・磁気飽和検出用信号26(Asat)は、偏磁なしの場合に0、偏磁発生中には+1、磁気飽和発生中には+2に変化する。これにより、偏磁有無・方向の検出に加えて、両極性の磁気飽和発生状況のモニタリング及び磁気飽和異常の検出も可能となり、装置の保護機能を充実させることができる。 The presence / absence of demagnetization / magnetic saturation detection signal 26 (Asat) changes to 0 when there is no demagnetization, +1 when the demagnetization occurs, and +2 when the magnetic saturation occurs. As a result, in addition to detecting the presence / absence / direction of magnetic demagnetization, it is also possible to monitor the occurrence of magnetic saturation in both polarities and to detect abnormal magnetic saturation, thereby enhancing the protection function of the device.
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 コンデンサ 2 三相インバータ 3 電流センサ
4 変圧器 5 励磁電流抽出ブロック
Ia,Ic 一次電流 6 偏磁有無・方向検出ブロック
7 カウンタブロック 8 ゲインブロック 8A ゲイン可変器
9 減算ブロック 10 インバータ駆動信号
11 ゲート信号生成回路 12 演算ブロック 13 時間遅れブロック
14 加算ブロック 15 比較器 16 比較器
17 ラッチ回路 18 ラッチ回路 19 加算器
20 偏磁有無・方向信号 21 偏磁度合い信号
22 絶対値演算ブロック 23 最大値演算ブロック
24 絶対値演算ブロック 25 加算器
26 偏磁有無・磁気飽和検出用信号 30 インバータ駆動補正信号
31 ゲート信号 32 カウントアップ信号
33 直流励磁電流分 34 偏磁補正量
DESCRIPTION OF
22 Absolute
24 Absolute
26 Signal for detecting presence / absence of magnetic demagnetization /
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