JP2017060272A - Control device of three level invertor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of a three level invertors, which can suppress neutral point potentials from being destabilized regardless of the amplitude of input and output of active power and reactive power.SOLUTION: By using a result determined by multiplying a phase ωt held inside an inverter by minus 2, an inverter output current detected value Iis dq-converted. This converts a reversed-phase secondary harmonic component included in the inverter output current detected value Iinto a direct current. The inverter output current detected value Iconverted into the direct current is compared with secondary harmonic command values ID* and IQ*, and then respective deviations thereof are determined. The respective deviations are processed by third and fourth amplifiers 13 and 14, so that a deviation of the reversed-phase secondary harmonic current can be reduced to zero. A resultant voltage command value is converted into a command value on a fixed coordinate by a second dq-inverter 10, which is added to a voltage command value obtained by a first dq-inverter 2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、 系統連系やモータ駆動用途など電流制御を行う3レベルインバータに係り、特に、中性点電位のバランス制御に関する。   The present invention relates to a three-level inverter that performs current control such as grid connection and motor drive, and more particularly to neutral point potential balance control.

図1(a)は、3レベルの相電圧をUVW端子に出力する3レベルインバータを示す構成図である。各相電圧は、インバータ内のスイッチング素子のON/OFF動作によって生成される。さらに、スイッチング素子のON/OFF動作は、後述のゲート指令によって決まる。   FIG. 1A is a configuration diagram illustrating a three-level inverter that outputs a three-level phase voltage to the UVW terminal. Each phase voltage is generated by ON / OFF operation of a switching element in the inverter. Further, the ON / OFF operation of the switching element is determined by a gate command described later.

3レベルインバータの種類として、図1(a)のT型の他に、図1(b)のNPC型がある。いずれの構成も、直流端子間に第1,第2直流コンデンサC1、C2が直列接続され、直流端子間の直流電圧を1/2に分圧し、この分圧点を中性点としている。   As a type of the three-level inverter, there is an NPC type shown in FIG. 1B in addition to the T type shown in FIG. In either configuration, the first and second DC capacitors C1 and C2 are connected in series between the DC terminals, and the DC voltage between the DC terminals is divided by half, and this voltage dividing point is set as a neutral point.

図1(c)は、3レベルインバータを系統電源60に接続する構成例である。インバータ出力にリアクトルL1,L2,コンデンサCから成るフィルタ回路を接続し、フィルタ経路の出力を系統に接続する。なお、フィルタ回路はLCL構成以外のものでもよい。図1(c)では省略しているが、系統電源60には他に様々な負荷や電力変換装置が接続される。インバータINVは系統電源60から供給される交流電力を直流に変換し、図1(c)の直流側にある電圧源VDCに蓄電する。または、電圧源VDCの直流電力を交流に変換して系統電源60に供給する。 FIG. 1C is a configuration example in which a three-level inverter is connected to the system power supply 60. A filter circuit composed of reactors L1, L2 and capacitor C is connected to the inverter output, and the output of the filter path is connected to the system. The filter circuit may be other than the LCL configuration. Although omitted in FIG. 1C, various other loads and power conversion devices are connected to the system power supply 60. The inverter INV converts AC power supplied from the system power supply 60 into DC and stores it in the voltage source V DC on the DC side in FIG. Alternatively, the DC power of the voltage source V DC is converted into AC and supplied to the system power supply 60.

その他、系統電源60と無効電力のやりとりを行い、系統電源60に接続している他の負荷が出力する無効電力を打ち消す、系統電圧振幅の変動を抑制する、など無効電力補償を行う用途や、装置の直流側に異なる負荷や電力変換装置を接続し、直流負荷の駆動や、接続した電力変換装置によって電力の周波数変換を行う用途などがある。   In addition, the reactive power is exchanged with the system power supply 60, the reactive power output by other loads connected to the system power supply 60 is canceled, the fluctuation of the system voltage amplitude is suppressed, the reactive power compensation is performed, There are applications in which different loads and power conversion devices are connected to the DC side of the device, driving DC loads, and frequency conversion of power using the connected power conversion devices.

図1(d)は系統連系インバータの制御装置の図である。PLLは、系統電圧検出値Vsを入力し、それに同期した位相信号ωtを出力する。位相信号ωtは、後述する第1dq変換器1,第1dq逆変換器2に入力される。第1ローパスフィルタLPF1は、インバータ出力電流検出値Iinvからノイズやスイッチングリプルなどを除去する。第1dq変換器1は、第1ローパスフィルタLPF1の出力信号を、系統電圧検出値VSに同期した回転座標上の値に変換する。 FIG.1 (d) is a figure of the control apparatus of a grid connection inverter. The PLL receives the system voltage detection value Vs and outputs a phase signal ωt synchronized therewith. The phase signal ωt is input to a first dq converter 1 and a first dq inverse converter 2 which will be described later. The first low-pass filter LPF1 removes noise, switching ripple, and the like from the inverter output current detection value Iinv. The first dq converter 1 converts the output signal of the first low-pass filter LPF1 into a value on a rotational coordinate synchronized with the system voltage detection value V S.

第1,第2減算器3,4では、dq座標上のd軸,q軸の出力電流指令値ID*、IQ*と実際の出力電流検出信号(dq変換器1の出力)との偏差を演算する。第1,第2アンプPI1,PI2は第1,第2減算器3,4の出力を比例積分などの演算により増幅し電圧指令値を演算する。   The first and second subtracters 3 and 4 calculate the deviation between the d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ * on the dq coordinate and the actual output current detection signal (output of the dq converter 1). Calculate. The first and second amplifiers PI1 and PI2 amplify the outputs of the first and second subtracters 3 and 4 by an operation such as proportional integration to calculate a voltage command value.

第1dq逆変換器2は、電圧指令値(第1,第2アンプPI1,PI2の出力)を系統電圧検出値VSに同期した回転座標上の値から固定座標上の値に変換する。PWM制御部5は、固定座標上の電圧指令値に対して、キャリア三角波との比較を行い、スイッチング素子のゲート指令Gateを出力する。PWM制御部5の出力であるゲート指令Gateはインバータに入力され、信号通りのスイッチングを行う。 The first dq inverse converter 2 converts the voltage command value (outputs of the first and second amplifiers PI1 and PI2) from a value on the rotating coordinate synchronized with the system voltage detection value V S to a value on the fixed coordinate. The PWM controller 5 compares the voltage command value on the fixed coordinates with the carrier triangular wave, and outputs a gate command Gate for the switching element. The gate command Gate, which is the output of the PWM control unit 5, is input to the inverter and performs switching according to the signal.

3レベルインバータでは、特許文献1,特許文献2,特許文献3などによる中性点電位制御を行う。そのための構成要素を以下に示す。   The three-level inverter performs neutral point potential control according to Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like. The components for that purpose are shown below.

第5減算器6は、第1直流コンデンサの電圧検出値VP1から第2直流コンデンサの電圧検出値VN1を減算し、中性点電位の偏差を求める。第2ローパスフィルタLPF2は、第5減算器6の出力からノイズやスイッチングリプル、インバータから無効電力を出力したときに発生する基本波の3倍の周波数成分のリプルなどを除去する。   The fifth subtracter 6 subtracts the voltage detection value VN1 of the second DC capacitor from the voltage detection value VP1 of the first DC capacitor to obtain a deviation of the neutral point potential. The second low-pass filter LPF2 removes noise and switching ripples from the output of the fifth subtracter 6, ripples having a frequency component that is three times the fundamental wave that is generated when reactive power is output from the inverter, and the like.

中性点電位制御部7は、第2ローパスフィルタLPF2の出力信号を入力し、中性点電位の偏差を低減する適切な電圧指令値を出力する。第1加算器8において、中性点電位制御部7の出力信号と、固定座標上の電圧指令値(第1dq逆変換器2の出力)と、が加算され、PWM制御部5に入力される。   The neutral point potential controller 7 receives the output signal of the second low-pass filter LPF2 and outputs an appropriate voltage command value that reduces the deviation of the neutral point potential. In the first adder 8, the output signal of the neutral point potential control unit 7 and the voltage command value on the fixed coordinates (the output of the first dq inverse converter 2) are added and input to the PWM control unit 5. .

図13は、特許文献3に記載されている中性点電位制御部7の構成の一例である。図13の符号2が、図1(d)の中性点電位制御部7に相当する。なお、中性点電位制御部7の種類によっては、図1(d)の「入力2」信号、「入力3」信号が不要な場合もある。   FIG. 13 shows an example of the configuration of the neutral point potential control unit 7 described in Patent Document 3. Reference numeral 2 in FIG. 13 corresponds to the neutral point potential control unit 7 in FIG. Depending on the type of the neutral point potential controller 7, the “input 2” signal and the “input 3” signal in FIG. 1D may be unnecessary.

以上のブロックにより、インバータはd軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*にほぼ等しい電流を出力することができる。特に基本波成分(dq座標上で直流成分)については、インバータ出力電流は指令値に理論上は一致する。しかし、高調波電流などdq座標上で交流成分となるものについては完全には一致せず、偏差が生じてしまう。  With the above block, the inverter can output a current substantially equal to the d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ *. In particular, for the fundamental wave component (DC component on the dq coordinate), the inverter output current theoretically matches the command value. However, the harmonic current and other components that are alternating current components on the dq coordinate are not completely matched, and a deviation occurs.

特開平07−79574号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-79574 特開平09−233840号公報JP 09-233840 A 特開2013−240262号公報JP2013-240262A 特開2013−255317号公報JP 2013-255317 A

「3レベルPWMインバータ方式SVGの高調波パワフローによる中性点電位安定化」“Stabilization of neutral point potential by harmonic power flow of 3-level PWM inverter system SVG”

図1のインバータにおいて、スイッチング素子の個体差や第1直流コンデンサC1と第2直流コンデンサC2との容量の差、漏れ電流の差などから運転中にインバータ中性点電位NPのアンバランス(第1直流コンデンサの電圧検出値VP1と第2直流コンデンサの電圧検出値VN1とのアンバランス)が発生する場合があり、以下の(1),(2)のような問題が生じる。   In the inverter of FIG. 1, the neutral point potential NP of the inverter is unbalanced during operation due to the individual difference of the switching elements, the difference in capacitance between the first DC capacitor C1 and the second DC capacitor C2, the difference in leakage current, etc. An imbalance between the voltage detection value VP1 of the DC capacitor and the voltage detection value VN1 of the second DC capacitor may occur, and the following problems (1) and (2) occur.

(1)インバータ内のコンデンサやスイッチング素子が過電圧印加により破損する。   (1) Capacitors and switching elements in the inverter are damaged by overvoltage application.

(2)インバータ出力電圧のひずみが大きくなり、系統への高調波電流流出など悪影響を与える。   (2) Distortion of the inverter output voltage is increased, which causes adverse effects such as harmonic current outflow to the system.

中性点電位の制御方法として、インバータが有効電力を入出力する場合は出力電圧の零相に直流のオフセットを加えればよいことが知られている。しかし、この方法ではインバータの有効電力の入出力量が小さい場合は中性点電位制御の効果が低下してしまう。無効電力の入出力がある場合は、特許文献1や特許文献4に記載されているように出力電圧の零相に6次高調波を加えればよい。   As a neutral point potential control method, it is known that a DC offset should be added to the zero phase of the output voltage when the inverter inputs and outputs active power. However, in this method, when the input / output amount of the active power of the inverter is small, the effect of neutral point potential control is reduced. If there is reactive power input / output, as described in Patent Literature 1 and Patent Literature 4, the sixth harmonic may be added to the zero phase of the output voltage.

特許文献1は、6次の高調波を電圧指令値に重畳して中性点電位を制御する方式である。この方式では、中性点を流れる電流iNPの直流成分A0’は[式6]で表される。また、段落[0036]に示すように力率が零(無効電力のみを入出力している)の場合に最大の効果が得られることが示されている。 Patent Document 1 is a method of controlling a neutral point potential by superimposing a 6th harmonic on a voltage command value. In this method, the DC component A 0 ′ of the current i NP flowing through the neutral point is expressed by [Expression 6]. Further, as shown in paragraph [0036], it is shown that the maximum effect can be obtained when the power factor is zero (only reactive power is input and output).

しかし、A0’の大きさはインバータの出力する電流実効値に対して比例関係にあるため、インバータの無効電力の入出力量が減少すると中性点電位制御の効果が低下するという問題がある。例えば、インバータを系統に連系し零電流出力で待機している状態では、インバータはフィルタに流れる無効電力だけを出力する。フィルタの%インピーダンスは一般的にインバータ容量基準でおよそ4%程度であるため、中性点を流れる電流iNPは定格電流を出力している状態に比べて約4%まで低下する。よって中性点電圧抑制効果は大きく低下する。さらにインバータに、インバータ容量基準に対して4%程度の遅れ無効電力出力指令がある場合、インバータはフィルタに供給する進み成分の無効電力を減少して対応するため、中性点電位の制御効果もそれに合わせて低下し、場合によっては制御不能となる恐れがある。 However, since the magnitude of A 0 ′ is proportional to the effective current value output from the inverter, there is a problem that the neutral point potential control effect is reduced when the input / output amount of reactive power of the inverter is reduced. For example, in a state where the inverter is connected to the system and is on standby with zero current output, the inverter outputs only reactive power flowing through the filter. Since the% impedance of the filter is generally about 4% on the basis of the inverter capacity, the current i NP flowing through the neutral point is reduced to about 4% compared to the state where the rated current is output. Therefore, the neutral point voltage suppression effect is greatly reduced. Furthermore, if the inverter has a delayed reactive power output command of about 4% with respect to the inverter capacity reference, the inverter responds by reducing the reactive power of the advanced component supplied to the filter. There is a risk that it will drop along with it, and in some cases it will become uncontrollable.

特許文献4は、インバータの有効電力の入出力量が大きいときは出力電圧の零相に直流のオフセットを加え、無効電力の入出力量が大きいときは出力電圧の零相に6次高調波のオフセットを加えて中性点電位を制御する方式である。しかし、この方式も両方の電力の入出力量が小さくなると中性点電位が制御不能となる。   In Patent Document 4, a DC offset is added to the zero phase of the output voltage when the input / output amount of the active power of the inverter is large, and a sixth harmonic offset is added to the zero phase of the output voltage when the input / output amount of the reactive power is large. In addition, the neutral point potential is controlled. However, this method also makes the neutral point potential uncontrollable when the input / output amounts of both electric powers are small.

これを解決するため、特許文献2では請求項2や請求項3でインバータが若干の無効電力や有効電力を入出力し、中性点電位を制御することが提案されている。しかし、無効電力の入出力は系統電圧の振幅に影響を与える。有効電力の入出力については系統電源の周波数に影響を与え、さらにインバータに別途蓄電要素を搭載する必要が生じ、無効電力補償装置など本来蓄電要素の必要ない用途に適用する場合はコスト増加の原因となる。   In order to solve this, Patent Document 2 proposes that the inverter inputs and outputs some reactive power and active power and controls the neutral point potential in claims 2 and 3. However, the reactive power input / output affects the amplitude of the system voltage. The input / output of active power affects the frequency of the system power supply, and it is necessary to install a separate storage element in the inverter, which causes an increase in cost when applied to applications that do not originally require a storage element, such as a reactive power compensator. It becomes.

特許文献3は、請求項6や実施形態4において、系統連系インバータの出力電流が小さい場合には無負荷損失の補償のためインバータが微量の有効電力を系統電源から入力していると仮定し、出力電圧指令値に直流のオフセットを重畳して中性点電位を制御する。しかし、オフセットの符号は有効電力の流れる向きによって変更する必要があるため、例えばインバータの直流側で意図しない微量の回生が発生し微量の有効電力を出力しなければならない場合は、この方式は逆に中性点電位を不安定にしてしまう恐れがある。   Patent Document 3 assumes that, in claim 6 and Embodiment 4, when the output current of the grid-connected inverter is small, the inverter receives a small amount of active power from the system power supply to compensate for no-load loss. The neutral point potential is controlled by superimposing a DC offset on the output voltage command value. However, since the sign of the offset must be changed depending on the direction in which the active power flows, this method is reversed if, for example, an unintended small amount of regeneration occurs on the DC side of the inverter and a small amount of active power must be output. In addition, the neutral point potential may become unstable.

非特許文献1では、2次高調波電流を出力することで中性点電位を制御する方法が提案されている。しかし、高調波電流は力率改善用コンデンサの過熱や絶縁破壊、トランスの焼損、電動機のうなりや、遮断器の誤動作などの影響が発生するため、その出力を規定値以下にする高調波ガイドラインが設けられている。非特許文献1では定常状態においては2次高調波電流を全く流していないが、過渡状態においては非特許文献1の示すように電流波形のひずみが明らかであるほど2次高調波電流が出力電流に重畳されている。したがって、過渡状態での出力電流波形の歪が大きくなるという問題を持つ。さらに、この非特許文献1では重畳すべき2次高調波電流が正相か逆相かの説明がなされていない。   Non-Patent Document 1 proposes a method of controlling a neutral point potential by outputting a second harmonic current. However, harmonic currents are affected by overheating and dielectric breakdown of power factor correction capacitors, transformer burnout, motor beats, and circuit breaker malfunctions. Is provided. In Non-Patent Document 1, no second harmonic current flows in the steady state. However, in the transient state, as shown in Non-Patent Document 1, the second harmonic current becomes larger as the distortion of the current waveform becomes clear. Is superimposed. Therefore, there is a problem that distortion of the output current waveform in the transient state becomes large. Further, this Non-Patent Document 1 does not explain whether the secondary harmonic current to be superimposed is normal phase or reverse phase.

また、2次高調波電流を使用して中性点電位を制御する方法がある。しかし、この方法は電流制御が適用されず複数台が並列接続された構成に適用することが想定されているため、系統連系やモータ駆動用途など電流制御を行うインバータには適用できない。 There is also a method of controlling the neutral point potential using a second harmonic current. However, since this method is assumed to be applied to a configuration in which current control is not applied and a plurality of units are connected in parallel, it cannot be applied to an inverter that performs current control such as grid connection or motor drive.

以上示したようなことから、3レベルインバータの制御装置において、有効電力および無効電力の入出力の大小にかかわらず、中性点電位の不安定化を抑制することが課題となる。   As described above, in the control device of the three-level inverter, it becomes a problem to suppress the instability of the neutral point potential regardless of the input / output levels of the active power and the reactive power.

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、直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた、系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧位相またはモータ回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、d軸,q軸の出力電流指令値とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、前記第1,第2アンプの出力を系統電圧位相またはモータ回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、系統電圧位相またはモータ回転角位相を−2倍する第1乗算器と、インバータ出力電流検出値を、前記第1乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の2次高調波検出値を出力する第2dq変換器と、d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸,q軸の2次高調波検出値との偏差を演算する第3,第4減算器と、d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸,q軸の2次高調波検出値と、の偏差を増幅する第3,第4アンプと、第3,第4アンプの出力を前記第1乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第2dq逆変換器と、第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、第1dq逆変換器の出力と、第2dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof is connected in series between DC terminals, divides a DC voltage between DC terminals, and this voltage dividing point is defined as a neutral point. Control of a three-level inverter for grid connection or motor drive, comprising: first and second DC capacitors that perform switching, and a plurality of switching elements that convert DC voltage to AC voltage or AC voltage to DC voltage A first low-pass filter that removes noise and switching ripple of an inverter output current detection value, and dq-converts an output of the first low-pass filter based on a system voltage phase or a motor rotation angle phase, a first dq converter for converting to a q-axis inverter output current detection value, a first dq converter for calculating a deviation between the d-axis and q-axis output current command values and the d-axis and q-axis inverter output current detection values; , The second subtracter, the first and second amplifiers that amplify the deviation calculated by the first and second subtractors, and the output of the first and second amplifiers to the system voltage phase or the motor rotation angle phase A first dq inverse converter for inversely converting dq based on the first multiplier, a first multiplier for multiplying a system voltage phase or a motor rotation angle phase by -2, and an inverter output current detection value based on an output of the first multiplier based on dq The second dq converter that converts and outputs the second harmonic detection value of the d axis and q axis, the second harmonic command value of the d axis and q axis, and the second harmonic detection value of the d axis and q axis The third and fourth subtractors for calculating the deviation between the second and the fourth harmonic command values for the d-axis and the q-axis and the second harmonic detection value for the d-axis and the q-axis are amplified. , A fourth amplifier, a second dq inverse transformer that inversely transforms the output of the third and fourth amplifiers based on the output of the first multiplier, and a first dq A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is the deviation between the voltage detection value of the current capacitor and the voltage detection value of the second DC capacitor; A PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the output of the 1dq inverse converter, the output of the second dq inverse converter, and the output of the neutral point potential control unit. And

また、他の態様として、直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−3倍する第2乗算器と、前記第2乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の2次高調波指令値と固定値のq軸の2次高調波指令値、または、固定値のd軸の2次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の2次高調波指令値をdq逆変換する第3dq逆変換器と、前記第3dq逆変換器の出力と、d軸,q軸の出力電流指令値と、をそれぞれ加算する第2,第3加算器と、前記第2,第3加算器の出力とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値との偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする。   Moreover, as another aspect, it connects in series between DC terminals, divides the DC voltage between DC terminals, the 1st, 2nd DC capacitor which makes this voltage dividing point a neutral point, and DC voltage is made into AC voltage, Alternatively, a control device for a three-level inverter for grid connection or motor drive that includes a plurality of switching elements that convert AC voltage into DC voltage, and eliminates noise and switching ripple of the inverter output current detection value And a first dq converter that converts the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor into a d-axis and q-axis inverter output current detection value And a second multiplier for multiplying the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor by -3, and a voltage detection value of the first and second DC capacitors based on the output of the second multiplier The d-axis second harmonic command value and the fixed q-axis second harmonic command value corresponding to the deviation, or the fixed d-axis second harmonic command value and the first and second DC capacitors A third dq inverse converter for inversely converting a q-axis second harmonic command value corresponding to a deviation of the detected voltage value by dq, an output of the third dq inverse converter, an output current command value for the d-axis and the q-axis, , And the first and second subtracters for calculating the deviations between the outputs of the second and third adders and the d-axis and q-axis inverter output current detection values, respectively. The first and second amplifiers for amplifying the deviations calculated by the first and second subtractors, and the output of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor. A first dq inverse converter that performs reverse conversion, a voltage detection value of the first DC capacitor, and a voltage detection value of the second DC capacitor; A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is a deviation, an output of the first dq inverse converter, and an output of the neutral point potential control unit And a PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the two.

また、その一態様として、前記d軸の2次高調波指令値、または、前記q軸の2次高調波指令値は、前記第1,第2コンデンサの電圧検出値の偏差に応じて変化させることを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the d-axis second-order harmonic command value or the q-axis second-order harmonic command value is changed according to the deviation of the voltage detection values of the first and second capacitors. It is characterized by that.

また、他の態様として、直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2コンデンサと、直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、d軸,q軸の出力電流指令値とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−2倍する第1乗算器と、インバータ出力電流検出値を、前記第1乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の2次高調波検出値を出力する第2dq変換器と、d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸q軸の2次高調波検出値との偏差を演算する第3,第4減算器と、d軸,q軸の2次高調波指令値とd軸,q軸の2次高調波検出値との偏差を増幅する第3,第4アンプと、第3,第4アンプの出力を前記第1乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第2dq逆変換器と、系統電圧の位相またはモータの回転角位相を4倍する第2乗算器と、インバータ出力電流検出値を、前記第2乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の4次高調波検出値を出力する第3dq変換器と、d軸,q軸の4次高調波指令値と、d軸,q軸の4次高調波検出値との偏差を演算する第5,第6減算器と、第5,第6減算器の出力を増幅する第6,第7アンプと、第6,第7アンプの出力を乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第4dq逆変換器と、第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、第2dq逆変換器の出力と、第4dq逆変換器の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする。   As another aspect, the first and second capacitors are connected in series between the DC terminals, divide the DC voltage between the DC terminals, and the voltage dividing point is a neutral point, and the DC voltage is an AC voltage, or A three-level inverter control device for system interconnection or motor drive, comprising a plurality of switching elements for converting AC voltage to DC voltage, and removing noise and switching ripple of the inverter output current detection value A first low-pass filter, and a first dq converter that performs dq conversion on the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, and converts it into d-axis and q-axis inverter output current detection values The first and second subtractors for calculating the deviation between the d-axis and q-axis output current command values and the d-axis and q-axis inverter output current detection values, respectively, and the first and second subtractors. First and second amplifiers that amplify the deviation, a first dq inverse converter that inversely transforms the outputs of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, and the system voltage The first multiplier for multiplying the phase of the motor or the rotation angle phase of the motor by -2 and the inverter output current detection value are dq converted based on the output of the first multiplier, and the second harmonic of the d-axis and q-axis A second dq converter for outputting a detection value; third and fourth subtractors for calculating a deviation between a second harmonic command value for the d-axis and the q-axis and a second harmonic detection value for the d-axis and the q-axis; , The third and fourth amplifiers for amplifying the deviation between the d-axis and q-axis second harmonic command values and the d-axis and q-axis second harmonic detection values, and the outputs of the third and fourth amplifiers A second dq inverse converter that inversely transforms dq based on the output of the first multiplier, and quadruples the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor A second multiplier, a third dq converter that dq-converts the inverter output current detection value based on the output of the second multiplier, and outputs a fourth harmonic detection value of the d-axis and the q-axis, and a d-axis , Q-axis fourth harmonic command value and d-axis, q-axis fourth harmonic detection value, the fifth and sixth subtractors for calculating the deviation, and the outputs of the fifth and sixth subtractors are amplified. The sixth and seventh amplifiers, the fourth dq inverse converter that inversely converts the outputs of the sixth and seventh amplifiers based on the output of the multiplier, the voltage detection value of the first DC capacitor, and the second DC capacitor A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is the deviation of the voltage detection value; the output of the first dq inverse converter; and the neutral point potential A gate command is generated based on a value obtained by adding the output of the control unit, the output of the second dq inverse converter, and the output of the fourth dq inverse converter. And a PWM control unit.

また、他の態様として、直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−3倍する第3乗算器と、前記第3乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の2次高調波指令値と固定値のq軸の2次高調波指令値、または、固定値のd軸の2次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の2次高調波指令値をdq逆変換する第3dq逆変換器と、系統電圧の位相またはモータの回転角位相を3倍する第4乗算器と、前記第4乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の4次高調波指令値と固定値のq軸の4次高調波指令値、または、固定値のd軸の4次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の4次高調波指令値をdq逆変換する第5dq逆変換器と、d軸,q軸の出力電流指令値と、前記第3dq逆変換器の出力と、第5dq逆変換器の出力と、を加算した値と、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする。   Moreover, as another aspect, it connects in series between DC terminals, divides the DC voltage between DC terminals, the 1st, 2nd DC capacitor which makes this voltage dividing point a neutral point, and DC voltage is made into AC voltage, Alternatively, a control device for a three-level inverter for grid connection or motor drive that includes a plurality of switching elements that convert AC voltage into DC voltage, and eliminates noise and switching ripple of the inverter output current detection value And a first dq converter that converts the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor into a d-axis and q-axis inverter output current detection value A third multiplier for multiplying the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor by -3, and a voltage detection value of the first and second DC capacitors based on the output of the third multiplier The d-axis second harmonic command value and the fixed q-axis second harmonic command value corresponding to the deviation, or the fixed d-axis second harmonic command value and the first and second DC capacitors A third dq inverse converter that inversely converts a q-axis second-order harmonic command value according to a deviation of the voltage detection value by dq, a fourth multiplier that triples the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, Based on the output of the fourth multiplier, the d-axis fourth harmonic command value and the fixed q-axis fourth harmonic command value according to the deviation of the voltage detection value of the first and second DC capacitors, or A fifth dq inverse converter that inversely transforms a q-axis fourth-order harmonic command value corresponding to a deviation between a fixed fourth-order harmonic command value of the d-axis and a voltage detection value of the first and second DC capacitors; , The d-axis and q-axis output current command values, the output of the third dq inverse converter, and the output of the fifth dq inverse converter, first and second subtractors for calculating deviations from the d-axis and q-axis inverter output current detection values, and first and second amplifiers for amplifying the deviations calculated by the first and second subtractors; A first dq inverse converter that inversely transforms the outputs of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, a voltage detection value of the first DC capacitor, and a voltage of the second DC capacitor A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is a deviation of the detected value, the output of the first dq inverse converter, and the neutral point potential control And a PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the outputs of the units.

また、その一態様として、前記d軸の2次高調波指令値またはq軸の2次高調波指令値、および前記d軸の4次高調波指令値またはq軸の4次高調波指令値は、前記第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じて変化させることを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the d-axis second harmonic command value or the q-axis second harmonic command value, and the d-axis fourth harmonic command value or the q-axis fourth harmonic command value are: The first and second DC capacitors are changed according to the deviation of the detected voltage value.

また、その一態様として、インバータの出力端子をフィルタ回路を介して系統電源に接続し、前記dq変換器および前記dq逆変換器は、系統電圧の位相に基づいてdq変換およびdq逆変換を行うことを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the output terminal of the inverter is connected to the system power supply via a filter circuit, and the dq converter and the dq inverse converter perform dq conversion and dq inverse conversion based on the phase of the system voltage. It is characterized by that.

また、その一態様として、インバータの出力端子をモータに接続し、前記dq変換器および前記dq逆変換器は、モータの回転角位相に基づいてdq変換およびdq逆変換を行うことを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the output terminal of the inverter is connected to a motor, and the dq converter and the dq inverse converter perform dq conversion and dq inverse conversion based on the rotation angle phase of the motor. .

また、その一態様として、系統電圧位相またはモータの回転角位相を−2倍する第6乗算器と、インバータ出力電流検出値を第6乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値を出力する第5dq変換器と、第5dq変換器の出力から脈動を除去する第3,第4ローパスフィルタと、第3ローパスフィルタの出力に係数Qamを乗算する第8乗算器と、第3ローパスフィルタの出力に係数Qbmを乗算する第9乗算器と、第4ローパスフィルタの出力に係数Qamを乗算する第10乗算器と、第4ローパスフィルタの出力に係数Qbmを乗算する第11乗算器と、第8乗算器の出力と第11乗算器の出力を反転した値とを加算する第8加算器と、第9乗算器の出力と第10乗算器の出力とを加算する第9加算器と、第8,第9加算器の出力と、2次高調波指令値を入力とする第5,第6ローパスフィルタの出力と、の偏差を外乱の推定値として出力する第7,第8減算器と、外乱を抑制する外乱指令値と外乱の推定値との偏差をとって2次高調波指令値を算出する第9,第10減算器と、2次高調波指令値を入力し、第7,第8減算器に出力する第5,第6ローパスフィルタと、系統電圧位相またはモータの回転角位相を−3倍する第7乗算器と、第7乗算器の出力に基づいて、第9,第10減算器の出力をdq逆変換する第5dq逆変換器と、第5dq逆変換器の出力をd軸,q軸の出力電流指令値に加算し、d軸,q軸の出力電流指令値を補正する第6,第7加算器と、を備えたことを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, a sixth multiplier that multiplies the system voltage phase or the rotation angle phase of the motor by -2 and an inverter output current detection value is dq-converted based on the output of the sixth multiplier, and d-axis, q A fifth dq converter that outputs an inverter output current detection value of the shaft, third and fourth low-pass filters that remove pulsation from the output of the fifth dq converter, and an eighth that multiplies the output of the third low-pass filter by a coefficient Qam. A multiplier, a ninth multiplier that multiplies the output of the third low-pass filter by a coefficient Qbm, a tenth multiplier that multiplies the output of the fourth low-pass filter by a coefficient Qam, and a coefficient Qbm at the output of the fourth low-pass filter. An eleventh multiplier for multiplying, an eighth adder for adding the output of the eighth multiplier and the inverted value of the output of the eleventh multiplier, the output of the ninth multiplier and the output of the tenth multiplier; 9th adder to add The seventh and eighth subtractors for outputting the deviation between the outputs of the eighth and ninth adders and the outputs of the fifth and sixth low-pass filters that receive the second harmonic command value as an estimated value of disturbance. The ninth and tenth subtractors for calculating the second harmonic command value by taking the deviation between the disturbance command value for suppressing the disturbance and the estimated value of the disturbance, and the second harmonic command value are input. , The fifth and sixth low-pass filters output to the eighth subtractor, the seventh multiplier for multiplying the system voltage phase or the motor rotation angle phase by -3, and the output of the seventh multiplier, A fifth dq inverse converter that inversely transforms the output of the tenth subtractor and an output of the fifth dq inverse converter are added to the output current command values of the d-axis and q-axis, and the output current command value of the d-axis and q-axis The sixth and seventh adders for correcting the above are provided.

本発明によれば、3レベルインバータの制御装置において、有効電力および無効電力の入出力の大小にかかわらず、中性点電位の不安定化を抑制することが可能となる。   According to the present invention, in a control device for a three-level inverter, it is possible to suppress instability of a neutral point potential regardless of the magnitude of input / output of active power and reactive power.

インバータおよびインバータ制御装置を示す図。The figure which shows an inverter and an inverter control apparatus. 実施形態1のインバータ制御装置を示す図。The figure which shows the inverter control apparatus of Embodiment 1. FIG. ボード線図における既存電流制御の比例ゲインと積分アンプのゲイン関係を示す図。The figure which shows the proportional gain of the existing current control in a Bode diagram, and the gain relationship of an integral amplifier. 実施形態1において出力電流指令値を等しくした場合を示す図。The figure which shows the case where an output current command value is made equal in Embodiment 1. FIG. 実施形態2のインバータ制御装置を示す図。The figure which shows the inverter control apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態3のインバータ制御装置を示す図。The figure which shows the inverter control apparatus of Embodiment 3. 実施形態4のインバータ制御装置を示す図。The figure which shows the inverter control apparatus of Embodiment 4. 実施形態2のインバータ制御装置の他例を示す図。The figure which shows the other example of the inverter control apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態3のインバータ制御装置の他例を示す図。The figure which shows the other example of the inverter control apparatus of Embodiment 3. 4次高調波指令値の演算ブロック図。FIG. 4 is a calculation block diagram of a fourth harmonic command value. 実施形態5のインバータ電流指令値演算部を示す図。The figure which shows the inverter electric current command value calculating part of Embodiment 5. FIG. モータ駆動用のインバータ制御装置に実施形態1を適用した図。The figure which applied Embodiment 1 to the inverter control apparatus for motor drive. 従来のインバータ制御装置を示す図。The figure which shows the conventional inverter control apparatus.

[実施形態1]
図2に本実施形態1のインバータ1台あたりのインバータ制御装置を示す。本実施形態1のインバータ制御装置は図1に対し、以下の構成を加えたものである。
[Embodiment 1]
FIG. 2 shows an inverter control device per inverter according to the first embodiment. The inverter control apparatus according to the first embodiment is obtained by adding the following configuration to FIG.

第1乗算器17は、系統電圧の位相信号ωtを−2倍する。第2dq変換器9は、乗算した位相−2ωtを元にインバータ出力電流検出値IINVを系統電圧検出値Vsの逆相2次高調波に同期した回転座標上のd軸,q軸の2次高調波検出値に変換する。 The first multiplier 17 multiplies the phase signal ωt of the system voltage by −2. The second dq converter 9 is based on the multiplied phase −2ωt, and the secondary output of the d-axis and q-axis on the rotation coordinate in which the inverter output current detection value I INV is synchronized with the negative second-order harmonic of the system voltage detection value Vs. Convert to harmonic detection value.

第3,第4減算器11,12は、2次高調波指令値IDN2*,IQN2*と実際のd軸,q軸の2次高調波検出値との偏差を演算する。d軸の2次高調波指令値IDN2*は0で固定である。q軸の2次高調波指令値IQN2*も通常は0とする。 The third and fourth subtractors 11 and 12 calculate the deviation between the secondary harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * and the actual detected secondary harmonics of the d and q axes. The d-axis second-order harmonic command value ID N2 * is fixed at 0. The q-axis second-order harmonic command value IQ N2 * is also normally 0.

第3,第4アンプ13,14は、第3,第4減算器11,12の出力を積分などの演算により増幅し、逆相2次高調波成分の電圧指令値を演算する。第2dq逆変換器10は、逆相2次高調波成分の電圧指令値を固定座標上の値に変換する。第2dq逆変換器10の出力は、第1加算器8において、第1dq逆変換器2の出力と、中性点電位制御部7の出力と、加算され、PWM制御部5に入力される。   The third and fourth amplifiers 13 and 14 amplify the outputs of the third and fourth subtractors 11 and 12 by an operation such as integration, and calculate the voltage command value of the antiphase second harmonic component. The second dq inverse converter 10 converts the voltage command value of the antiphase second harmonic component into a value on a fixed coordinate. The output of the second dq inverse converter 10 is added to the output of the first dq inverse converter 2 and the output of the neutral point potential control unit 7 in the first adder 8 and is input to the PWM control unit 5.

3レベルインバータと2次高調波の関係について検討を行う。まず、中性点電位にアンバランスがある場合における電圧ひずみについて説明する。アンバランスの無い理想状態でのインバータ出力U相電圧VUを以下の(1)式で表す。 Examine the relationship between the 3-level inverter and the second harmonic. First, voltage distortion when the neutral point potential is unbalanced will be described. The inverter output U-phase voltage V U in an ideal state without imbalance is expressed by the following equation (1).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

0はインバータの定格出力電圧(系統電圧検出値Vsの定格にほぼ等しい)、ωは定格角周波数(通常50Hz×2πまたは60Hz×2π)である。中性点電位のアンバランスの度合いをk(−1≦k≦1として第1直流コンデンサの電圧検出値VP1と第2直流コンデンサの電圧検出値VN1を以下の(2)式のように表す。 V 0 is the rated output voltage of the inverter (approximately equal to the rating of the system voltage detection value Vs), and ω is the rated angular frequency (usually 50 Hz × 2π or 60 Hz × 2π). The degree of unbalance of the neutral point potential is k (−1 ≦ k ≦ 1), and the voltage detection value VP1 of the first DC capacitor and the voltage detection value VN1 of the second DC capacitor are expressed as the following equation (2).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

このアンバランスが、出力相電圧にプラス側の振幅とマイナス側の振幅の差が生じる原因となる。この差によってひずんだインバータ出力U相電圧VU’を以下の(3)式で表す。 This imbalance causes a difference between the positive side amplitude and the negative side amplitude in the output phase voltage. The inverter output U-phase voltage V U ′ distorted by this difference is expressed by the following equation (3).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

ひずんだインバータ出力U相電圧VU’について、フーリエ級数展開を行い各次数のひずみを確認する。係数anについては、以下の(4)式となる。 For the distorted inverter output U-phase voltage V U ′, Fourier series expansion is performed to check the distortion of each order. The coefficients a n, a following equation (4).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

なお、係数anおよび(4)式のnは、高調波次数である。 nが偶数の場合、係数anは以下の(5)式となる。 Incidentally, n of coefficients a n and (4) is a harmonic order. When n is an even number, the coefficient an is expressed by the following equation (5).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

nが奇数の場合、以下の(6)式となる。   When n is an odd number, the following equation (6) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

係数bnについては、以下の(7)式となる。 The coefficient b n is expressed by the following equation (7).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

以上を3相に拡張する。アンバランスの無い状態での各相のインバータ出力相電圧は以下の(8)式で表される。   The above is expanded to three phases. The inverter output phase voltage of each phase when there is no unbalance is expressed by the following equation (8).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

中性点電位のアンバランスによって発生する各相の2次の電圧ひずみV2u,V2v,V2wは以下の(9)式で表される。   Secondary voltage distortions V2u, V2v, and V2w of each phase generated by unbalance of neutral point potential are expressed by the following equation (9).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

2次電圧ひずみV2u,V2v,V2wは、U相を基準にしたV相、W相の位相の進み遅れの関係が基本波とは逆になるため、逆相である。4次の電圧歪みV4u,V4v、V4wについても同様の検討を行うと、以下の(10)式のように位相の進み遅れの関係は基本波と同じになり、正相である。   The secondary voltage distortions V2u, V2v, and V2w are out of phase because the relationship between the phase advance and delay of the V phase and the W phase with respect to the U phase is opposite to that of the fundamental wave. When the same study is performed on the fourth-order voltage distortions V4u, V4v, and V4w, the relationship between the phase advance and delay is the same as that of the fundamental wave as shown in the following equation (10), and the phase is positive.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

以上の式より、以下の(1)〜(3)が分かる。   From the above formulas, the following (1) to (3) are understood.

(1) 中性点電位にアンバランスがある場合、インバータ出力電圧には偶数次の電圧ひずみが生じる。これにより、意図しない偶数次高調波電流を出力してしまう。   (1) When the neutral point potential is unbalanced, even-order voltage distortion occurs in the inverter output voltage. As a result, an unintended even-order harmonic current is output.

(2)インバータ出力電圧のn次高調波の電圧ひずみは(n2−1)に反比例し、2次高調波の電圧ひずみが最も大きい
(3)中性点電位のアンバランスにより生じる2次高調波の電圧ひずみは逆相、4次高調波の電圧ひずみは正相である。
(2) The voltage distortion of the nth harmonic of the inverter output voltage is inversely proportional to (n 2 −1), and the voltage distortion of the second harmonic is the largest. (3) The second harmonic caused by the neutral point potential imbalance. The voltage distortion of the wave is opposite phase, and the voltage distortion of the fourth harmonic is positive phase.

次に、インバータ出力電流にひずみが重畳したとき、電流が中性点電位に与える影響について説明する。インバータの出力電圧指令値をvと置くと、スイッチング1周期に対する中アームON期間の割合は、以下の(11)式で表すことができる。   Next, the influence of the current on the neutral point potential when distortion is superimposed on the inverter output current will be described. When the output voltage command value of the inverter is set to v, the ratio of the middle arm ON period to one switching cycle can be expressed by the following equation (11).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

このときのインバータ出力電流をiINVと置くと、中性点電位から流出する電流(以下、中性点電位流出電流と称する)iNPは、以下の(12)式で表される。 Assuming that the inverter output current at this time is i INV , the current flowing out from the neutral point potential (hereinafter referred to as neutral point potential flowing out current) i NP is expressed by the following equation (12).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

ここで、vとiINVを(13)式のように設定する。 Here, v and i INV are set as in equation (13).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

中性点電位流出電流iNPの基本波1周期の平均値INPは、以下の(14)式のようになる。 The average value I NP of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current i NP is expressed by the following equation (14).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

nが偶数の場合、以下の(15)式のようになる。   When n is an even number, the following equation (15) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

nが奇数の場合、以下の(16)式のようになる。   When n is an odd number, the following equation (16) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

定量的な評価を行うと、電流が2次高調波でn=2、振幅がI2における中性点電位流出電流INPの基本波1周期の平均値INP2は、電流位相θ=180degで最大となり、以下の(17)式となる。 When a quantitative evaluation is performed, the average value I NP2 of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current I NP at the current of the second harmonic, n = 2, and the amplitude of I 2 is the current phase θ = 180 deg. It becomes the maximum and becomes the following expression (17).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

一方、電流位相θ=90degまたは270degでは、平均値INP2=0である。この平均値INP2が大きいほど、中性点電位に影響を与える。n=2において、3相への拡張を行う。インバータ出力電流が逆相の2次高調波のみである場合、以下の(18)式で表される。 On the other hand, in the current phase θ = 90 deg or 270 deg, the average value I NP2 = 0. The larger the average value I NP2 , the more the neutral point potential is affected. When n = 2, expansion to three phases is performed. When the inverter output current is only the second-order harmonic of the opposite phase, it is expressed by the following equation (18).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

この条件において、中性点電位流出電流INPの基本波1周期平均値の合計を求めると、以下の(19)式となる。 Under this condition, when the sum of the average values of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current I NP is obtained, the following equation (19) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

一方、インバータ出力電流が正相の2次高調波のみである場合は、以下の(20)式となる。   On the other hand, when the inverter output current is only a positive second-order harmonic, the following equation (20) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

中性点電位流出電流INPの合計は、(21)式となり、中性点電位に影響を与えない。 The total of the neutral point potential outflow current I NP is given by equation (21) and does not affect the neutral point potential.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

以上の式よりわかることとして、以下の(1)〜(4)が分かる。
(1)基本波を含め奇数次高調波がインバータ出力電流に重畳しても、中性点電位には影響しない。
(2)偶数次高調波は、θ=0degまたは180degの場合に中性点電位への影響が最大となり、θ=90degまたは270degでは中性点電位に影響しない。
(3)偶数次高調波の中性点電位流出電流INPは、(n2−1)に反比例し、2次高調波の電流ひずみが最も大きい(n:高調波次数)
(4)中性点電位に影響する2次高調波の電流ひずみは逆相であり、正相は影響しない。
As can be understood from the above equations, the following (1) to (4) can be understood.
(1) Even if odd harmonics including the fundamental wave are superimposed on the inverter output current, the neutral point potential is not affected.
(2) Even-order harmonics have the greatest effect on the neutral point potential when θ = 0 deg or 180 deg, and do not affect the neutral point potential when θ = 90 deg or 270 deg.
(3) The neutral point potential outflow current I NP of the even-order harmonic is inversely proportional to (n 2 −1), and the current distortion of the second-order harmonic is the largest (n: harmonic order)
(4) The current distortion of the second harmonic that affects the neutral point potential is negative, and the positive phase does not affect it.

以下に、インバータ出力電流は基本波成分のみであるが、出力電圧にひずみを重畳させたときの中性点電位への影響について説明する。   In the following, although the inverter output current has only the fundamental wave component, the influence on the neutral point potential when distortion is superimposed on the output voltage will be described.

vと平均値iINVを(22)式のように設定し、中性点電位流出電流INPを求める。 v and average value i INV are set as shown in equation (22), and neutral point potential outflow current I NP is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

先ほどと同様に、中性点電位流出電流INPの基本波1周期の平均値INPVを求める。 As before, the average value I NPV of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current I NP is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

しかし、このままでは区間の分割が難しいため、中性点電流流出電流INPを以下の(24)式で近似する。 However, since it is difficult to divide the section as it is, the neutral point current outflow current I NP is approximated by the following equation (24).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

この近似を利用して中性点電位流出電流INPの基本波1周期の平均値INPVを以下の(25)式のように計算する。 Using this approximation, the average value I NPV of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current I NP is calculated as the following equation (25).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

nが奇数の場合は、以下の(26)式となる。   When n is an odd number, the following equation (26) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

nが偶数の場合は、以下の(27)式となる。   When n is an even number, the following equation (27) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

この式は、特許文献1の数(6)式に相当する。式は異なるが、これは使用している文字が異なり、さらに電流については特許文献1では実効値、ここでは振幅で検討しているためである。また、特許文献1ではsinを基準に、ここではcosを基準としている違いもある。   This equation corresponds to Equation (6) in Patent Document 1. Although the equations are different, this is because the characters used are different, and further, the current is examined by the effective value in Patent Document 1 and here the amplitude. Further, in Patent Document 1, there is a difference in which sin is used as a reference, and here, cos is used as a reference.

特許文献1では電圧指令値に6次高調波を重畳して中性点電位の制御を行う。n=6をこの式に代入し、制御効果を定量的に評価する。重畳する6次高調波の振幅をキャリア三角波の10%としてa=0.1、特許文献1の段落[0036]にあるように電流位相θは最大の効果が得られるθ=90degとすると、以下の(28)式となる。   In Patent Document 1, the neutral potential is controlled by superimposing a sixth harmonic on the voltage command value. Substituting n = 6 into this equation, the control effect is evaluated quantitatively. Assuming that the amplitude of the superimposed sixth harmonic is 10% of the carrier triangular wave, a = 0.1, and the current phase θ is θ = 90 deg at which the maximum effect can be obtained as in paragraph [0036] of Patent Document 1, (28).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

重畳する電圧ひずみの位相はφ=90deg=π/2で中性点電位流出電流は最大となり、以下の(29)式となる。   The phase of the voltage distortion to be superimposed is φ = 90 deg = π / 2, and the neutral point potential outflow current becomes maximum, and the following equation (29) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

特許文献1の数(6)式において、同じ条件となるようk=0.1,λ=V,IM=I/√2,φ=90deg,α=−90degを代入すると、A0’は平均値INPVに等しくなる。ここで、先ほど求めた2次高調波電流ひずみによる中性点電位流出電流の1周期平均値INP2との比較を行う。INP2とINPV6を等号で結ぶと、以下の(30)式となる。 In Equation (6) of Patent Document 1, when k = 0.1, λ = V, IM = I / √2, φ = 90 deg, α = −90 deg are substituted so as to satisfy the same condition, A 0 ′ is an average. It is equal to the value I NPV . Here, a comparison is made with the one-cycle average value I NP2 of the neutral point potential outflow current due to the second harmonic current distortion obtained earlier. When I NP2 and I NPV6 are connected with an equal sign, the following equation (30) is obtained.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

両者が等しくなる2次高調波電流振幅I2は、以下の(31)式となる。 The second harmonic current amplitude I 2 in which both are equal is expressed by the following equation (31).

Figure 2017060272
Figure 2017060272

すなわち、20*I2≒Iである。 That is, 20 * I 2 ≈I.

以上の式より、以下の(1)〜(3)が分かる。   From the above formulas, the following (1) to (3) are understood.

(1)前述の(31)式、I2≒0.0514Iより、インバータ出力電流に重畳する2次高調波電流は、中性点電位に対して大きな影響を与えることがわかる。 (1) From the above equation (31), I 2 ≈0.0514I, it can be seen that the second harmonic current superimposed on the inverter output current has a great influence on the neutral point potential.

(2)例えば、2次高調波電流(振幅I2)が1%流れている場合、この中性点電位に対する影響を無効電流と従来の中性点電位制御の組み合わせで打ち消すには、およそ20%の無効電流(振幅I)が必要である。 (2) For example, when the second harmonic current (amplitude I 2 ) flows by 1%, about 20 to cancel the influence on the neutral point potential by the combination of the reactive current and the conventional neutral point potential control. % Reactive current (amplitude I) is required.

(3)逆に20%の無効電流(振幅I)を用いて中性点電位を制御しているインバータに対して、2次高調波電流(振幅I2)による中性点電位制御を適用すると、必要な2次高調波電流の振幅I2は1%だけでよい。 (3) On the contrary, when neutral point potential control by second harmonic current (amplitude I 2 ) is applied to an inverter that controls neutral point potential using 20% reactive current (amplitude I). The required second harmonic current amplitude I 2 need only be 1%.

本実施形態1の動作を説明する。本実施形態1はこれまでの検討結果を踏まえ、中性点電位に対して大きな影響を与える逆相2次高調波電流を除去するよう、インバータ制御装置に機能を追加している。   The operation of the first embodiment will be described. In the first embodiment, a function is added to the inverter control device so as to remove the negative-phase second-order harmonic current that has a large influence on the neutral point potential based on the examination results so far.

まず、インバータ内部で保持する位相ωtに−2をかけ、その結果を用いてインバータ出力電流検出値IINVをdq変換する。これにより、インバータ出力電流検出値IINVに含まれる逆相2次高調波成分を直流(d軸成分とq軸成分)に変換することができる。次に、直流(d軸成分とq軸成分)に変換したインバータ出力電流検出値を2次高調波指令値IDN2*(=0)、IQN2*と比較し、各々の偏差を求める。各々の偏差を第3,第4アンプ(図2ではIN2)で処理することにより、逆相2次高調波電流の偏差を零にすることができる。得られた電圧指令値は第2dq逆変換器10により固定座標上の指令値に変換し、第1dq逆変換器により得られた電圧指令値に加算する。 First, the phase ωt held in the inverter is multiplied by −2, and the result is used to dq-convert the inverter output current detection value I INV . Thereby, the negative phase second harmonic component contained in the inverter output current detection value I INV can be converted into direct current (d-axis component and q-axis component). Next, the inverter output current detection value converted into the direct current (d-axis component and q-axis component) is compared with the second harmonic command value ID N2 * (= 0) and IQ N2 *, and each deviation is obtained. By processing each deviation by the third and fourth amplifiers (I N2 in FIG. 2), the deviation of the negative second-order harmonic current can be made zero. The obtained voltage command value is converted into a command value on a fixed coordinate by the second dq inverse converter 10 and added to the voltage command value obtained by the first dq inverse converter.

第3,第4アンプ13,14のゲインの設計法について説明する。既設の装置に対して本実施形態1を適用する場合、他の高調波に対しては影響を与えず、逆相2次高調波のみを抑制することが求められる。そのためには、回転座標上で25Hz以下の周波数に対する積分ゲインを既存の電流制御の比例ゲインに等しくすればよい。   A method for designing the gains of the third and fourth amplifiers 13 and 14 will be described. When applying this Embodiment 1 with respect to the existing apparatus, it is calculated | required to suppress only a reverse phase 2nd order harmonic, without affecting other harmonics. For this purpose, the integral gain for a frequency of 25 Hz or less on the rotational coordinate may be made equal to the proportional gain of the existing current control.

積分アンプには周波数が増加するほどゲインが下がる特性があるため、この設計により逆相1次高調波や逆相3次高調波に相当する50Hzに対するゲインは既存電流制御の比例ゲインの1/2以下となり、影響はほとんど生じない。   Since the integral amplifier has a characteristic that the gain decreases as the frequency increases, the gain for 50 Hz corresponding to the negative phase first harmonic and the negative phase third harmonic is ½ of the proportional gain of the existing current control. The effect is almost as follows.

図3に既存電流制御の比例ゲイン(点線)と第3,第4アンプ13,14のゲイン(実線)の関係をボード線図で示す。回転座標上で25Hzにおけるゲインが等しくなるようゲインIN2を設計することにより、回転座標上で50Hzの第3,第4アンプ13,14のゲインIN2は既存電流制御比例ゲインの1/2となり、既存電流制御比例アンプの方が優位に動作するようになる。100Hz以上の周波数では第3,第4アンプ13,14のゲインIN2はさらに小さくなる。 FIG. 3 is a Bode diagram showing the relationship between the proportional gain (dotted line) of the existing current control and the gains (solid line) of the third and fourth amplifiers 13 and 14. By designing the gain I N2 to gain in 25Hz on a rotating coordinate are equal, the third 50Hz on rotating coordinates, the gain I N2 of the fourth amplifier 13 and 14 1/2 of the existing current control proportional gain The existing current control proportional amplifier will operate more favorably. At a frequency of 100 Hz or higher, the gain I N2 of the third and fourth amplifiers 13 and 14 is further reduced.

本実施形態1(図2)では、電流指令値がd軸q軸それぞれ2つあり(ID*,IQ*,IDN2*,IQN2*)、値が異なるため既存の電流制御部と追加ブロックで干渉を起こす可能性がある。しかし、先に示したゲインの設計法を適用することにより、各高調波に対する優位性が以下のように定まり、干渉を避けることができる。 In the first embodiment (FIG. 2), there are two current command values for each of the d-axis and q-axis (ID *, IQ *, ID N2 *, IQ N2 *), and the values are different. May cause interference. However, by applying the gain design method described above, the superiority to each harmonic is determined as follows, and interference can be avoided.

(基本波):既存電流制御ブロックの積分ゲインは無限大、追加ブロックの積分ゲインは既存電流制御ブロックの比例ゲインの1/6以下であり、既存電流制御ブロックが行う制御が優先する。   (Basic wave): The integral gain of the existing current control block is infinite, the integral gain of the additional block is 1/6 or less of the proportional gain of the existing current control block, and the control performed by the existing current control block has priority.

(逆相2次高調波):既存電流制御ブロックの比例ゲインは有限である。一方、追加ブロックの積分ゲインは無限大となるので、追加ブロックが行う制御を優先する。   (Negative phase second harmonic): The proportional gain of the existing current control block is finite. On the other hand, since the integral gain of the additional block becomes infinite, priority is given to the control performed by the additional block.

(逆相1次、3次高調波):追加ブロックの積分ゲインは既存電流制御ブロックの比例ゲインの1/2以下であり、既存電流制御ブロックが行う制御を優先する。   (Negative phase primary, third harmonic): The integral gain of the additional block is ½ or less of the proportional gain of the existing current control block, and priority is given to the control performed by the existing current control block.

(その他の高調波):既存電流制御ブロックでは少なくとも比例アンプで設定された比例ゲインとなり、追加ブロックの積分ゲインは既存電流制御ブロックの比例ゲインの1/4以下であるので、既存電流制御ブロックが行う制御を優先する 。そのため、本実施形態1では図4に示すように出力電流指令値を等しくした場合に比べてdq変換器を1個省略することができ、演算負荷を低減することができる。   (Other harmonics): In the existing current control block, at least the proportional gain set by the proportional amplifier is used, and the integral gain of the additional block is less than 1/4 of the proportional gain of the existing current control block. Priority is given to the control to be performed. Therefore, in the first embodiment, one dq converter can be omitted as compared with the case where the output current command values are equal as shown in FIG. 4, and the calculation load can be reduced.

本実施形態1は、図2にも示すように、特許文献1,特許文献3,特許文献4などの中性点電位制御と併用する。これは本実施形態1に中性点電位制御と併用しないと、逆相2次高調波による中性点電位の不安定化を抑制することはできるが、中性点電位の制御効果が無いためである。   As shown in FIG. 2, the first embodiment is used in combination with neutral point potential control such as Patent Document 1, Patent Document 3, and Patent Document 4. If this embodiment 1 is not used in combination with neutral point potential control, instability of the neutral point potential due to the reverse phase second harmonic can be suppressed, but there is no neutral point potential control effect. It is.

本実施例1ではcosを基準とし、系統電圧検出値Vsが以下の(31)式で表される。   In the first embodiment, the system voltage detection value Vs is expressed by the following equation (31) with cos as a reference.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

また、dq変換の定義であるが、インバータ出力電流が系統電圧検出値Vsに対して同じ位相で以下の(32)式で表される条件において、dq変換をするとd軸がプラス、q軸が零となることを想定している。   Also, the definition of dq conversion is that the d-axis is positive and the q-axis is positive when dq conversion is performed under the condition that the inverter output current has the same phase with respect to the system voltage detection value Vs and is expressed by the following equation (32). Assumes zero.

Figure 2017060272
Figure 2017060272

この条件では、中性点電位に影響するのはd軸電流だけであり、q軸電流は影響しない。そのため、d軸の2次高調波指令値IDN2*は必ず零にする必要があるが、q軸の2次高調波指令値IQN2*については零でなくてもよく、例えばアクティブフィルタなど装置の目的に合わせて2次高調波指令値IQN2*を変更することもできる。 Under this condition, only the d-axis current affects the neutral point potential, and not the q-axis current. Therefore, the d-axis second harmonic command value ID N2 * must always be zero, but the q-axis second harmonic command value IQ N2 * may not be zero. The second harmonic command value IQ N2 * can be changed in accordance with the purpose.

本実施形態1では電流制御インバータに適用するため、フィルタで逆相2次高調波のみを抽出しなくても上記に示すように既存電流制御ブロックとの干渉を避けることができる。その結果、抽出フィルタが不要となり応答速度が向上するため、中性点電位の安定性を向上させる効果が高くなる。   Since the first embodiment is applied to the current control inverter, interference with the existing current control block can be avoided as described above without extracting only the antiphase second harmonic by the filter. As a result, the extraction filter is not required and the response speed is improved, so that the effect of improving the stability of the neutral point potential is enhanced.

以上示したように、本実施形態1によれば、3レベルインバータの中性点電位に大きな影響を与える逆相2次高調波電流が出力することを抑制することができる。これにより、インバータの有効電力の入出力量の大小にかかわらず、先行技術にはあった中性点電位の不安定化を抑えることができる。さらに系統電圧への影響も低減することができる。 また、後述する実施形態2や実施形態3に比べ、逆相2次高調波電流は一切出力しないため、出力電流のひずみを小さくすることができる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to suppress the output of the negative second-order harmonic current that greatly affects the neutral point potential of the three-level inverter. Thereby, the neutral point potential instability in the prior art can be suppressed regardless of the amount of input / output of the active power of the inverter. Furthermore, the influence on the system voltage can be reduced. Further, since no second-order second-order harmonic current is output as compared with the second and third embodiments described later, the distortion of the output current can be reduced.

[実施形態2]
図5に本実施形態2のインバータ制御装置を示す。本実施形態2のインバータ制御装置は図1に以下の構成を加えたものである。
[Embodiment 2]
FIG. 5 shows an inverter control apparatus according to the second embodiment. The inverter control device according to the second embodiment is obtained by adding the following configuration to FIG.

第5アンプ39は、第2ローパスフィルタLPF2の出力する中性点電位偏差信号を比例などの演算により増幅する。第1リミッタ40は、第5アンプ39の出力が設定値を超えないように制限する。第1リミッタ40の設定値は、±0.3%〜±1%である。第1リミッタ40の出力は、d軸の2次高調波指令値IDN2*となる。 The fifth amplifier 39 amplifies the neutral point potential deviation signal output from the second low-pass filter LPF2 by calculation such as proportionality. The first limiter 40 limits the output of the fifth amplifier 39 so as not to exceed the set value. The set value of the first limiter 40 is ± 0.3% to ± 1%. The output of the first limiter 40 is the d-axis second harmonic command value ID N2 *.

第2乗算器41は、位相信号ωtを−3倍する。第3dq逆変換器42は、d軸の2次高調波指令値IDN2*と、q軸の2次高調波指令値IQN2*(実施形態1と同様、通常は零である)と、−3ωtと、を用いて基本波回転座標上の値に変換する。 The second multiplier 41 multiplies the phase signal ωt by −3. The third dq inverse converter 42 includes a d-axis second harmonic command value ID N2 *, a q-axis second harmonic command value IQ N2 * (usually zero as in the first embodiment), − And converted to a value on the fundamental wave rotation coordinates.

第4,第5加算器43,44より、第3dq逆変換器42の出力と、d軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*を加算する。   The fourth and fifth adders 43 and 44 add the output of the third dq inverse converter 42 and the d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ *.

本実施形態2の動作を説明する。本実施形態2は、中性点電位の偏差に応じてd軸の2次高調波指令値IDN2*を変化させ、既存のd軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*に重畳する方式である。 The operation of the second embodiment will be described. In the second embodiment, the d-axis second-order harmonic command value ID N2 * is changed in accordance with the neutral point potential deviation, and is superimposed on the existing d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ *. It is a method to do.

まず、直流電圧検出値VP1,VN1の差分から中性点電位の偏差を求める。偏差に第2ローパスフィルタLPF2を適用し、ノイズや不要な脈動を除去する。脈動を除去した偏差信号に第5アンプ39によりゲインGをかけて、逆相2次高調波電流の指令値に変換する。   First, the neutral point potential deviation is obtained from the difference between the DC voltage detection values VP1 and VN1. The second low-pass filter LPF2 is applied to the deviation to remove noise and unnecessary pulsation. A gain G is applied to the deviation signal from which the pulsation has been removed by the fifth amplifier 39 to convert it into a command value for the reverse phase second harmonic current.

次に、指令値に第1リミッタ40をかけ、出力電流が必要以上にひずまないようにする。この第1リミッタ40の出力がd軸の2次高調波指令値IDN2*である。得られたd軸の2次高調波指令値IDN2*は、別途用意したq軸の2次高調波指令値IQN2*とともにdq逆変換を行い、基本波回転座標上の値に変換した後、d軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*に加算する。q軸の2次高調波指令値IQN2*は零でよいが、実施形態1と同様に装置の目的に合わせて変更してもよい。 Next, the first limiter 40 is applied to the command value so that the output current is not distorted more than necessary. The output of the first limiter 40 is the d-axis second harmonic command value ID N2 *. The obtained d-axis second harmonic command value ID N2 * is converted into a value on the fundamental wave rotation coordinate by performing dq inverse transformation together with a separately prepared q-axis second harmonic command value IQ N2 *. , D-axis and q-axis output current command values ID * and IQ *. Although the q-axis second-order harmonic command value IQ N2 * may be zero, it may be changed according to the purpose of the apparatus as in the first embodiment.

本実施形態2では、中性点電位の偏差に基づいて求めたd軸の2次高調波指令値IDN2*を用いて中性点電位を制御する機能を搭載したため、十分な中性点電位の安定化効果を得ることができる。また、実施形態1や後述する実施形態3に比べてdq変換器を1つ削減することで演算負荷を低減することができる。 In the second embodiment, since the function of controlling the neutral point potential using the d-axis second-order harmonic command value ID N2 * obtained based on the deviation of the neutral point potential is mounted, a sufficient neutral point potential is provided. The stabilization effect can be obtained. Further, the calculation load can be reduced by reducing one dq converter as compared with the first embodiment and the third embodiment described later.

本実施形態2も実施形態1と同様に特許文献1,特許文献3,特許文献4などの中性点電位制御と併用する。   Similarly to the first embodiment, the second embodiment is also used in combination with neutral point potential control such as Patent Document 1, Patent Document 3, and Patent Document 4.

これは以下の理由による。   This is due to the following reason.

(1)中性点電位制御を併用しない場合、インバータ出力電流が増加すると中性点電位に対する外乱も増加する。対処のため2次高調波電流を増加するとインバータ出力電流のひずみが大きくなってしまう。   (1) When neutral point potential control is not used together, disturbance to the neutral point potential increases as the inverter output current increases. If the second harmonic current is increased for coping, the distortion of the inverter output current increases.

(2)インバータ出力電流が増加すると従来の中性点電位制御でも十分な効果を得られる。   (2) When the inverter output current increases, a sufficient effect can be obtained even with conventional neutral point potential control.

非特許文献1では、非特許文献1の図5に示すように過渡状態の出力電流が大きくひずんでいた。しかし、本実施形態2では、実施形態1と同様、制御に使用する逆相2次高調波電流を微量に抑えたため(特許文献1の方式の無効電流振幅の約5%)、過渡状態においても出力電流はほとんどひずむことなく中性点電位を制御できる。   In Non-Patent Document 1, as shown in FIG. 5 of Non-Patent Document 1, the output current in the transient state was greatly distorted. However, in the second embodiment, as in the first embodiment, since the anti-phase second harmonic current used for control is suppressed to a very small amount (about 5% of the reactive current amplitude of the method of Patent Document 1), even in a transient state. The output current can control the neutral point potential with almost no distortion.

以上示したように、本実施形態2によれば、実施形態1と同様の作用効果を奏する。また、無負荷や軽負荷においても、ごく微量の2次高調波電流を出力することで中性点電位を制御することができる。2レベルインバータでも1%程度の2次高調波電流を出力している場合があり、それに比べると出力電流のひずみを小さくすることができる。   As described above, according to the second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, even at no load or light load, the neutral point potential can be controlled by outputting a very small amount of the second harmonic current. Even a two-level inverter may output a second harmonic current of about 1%, and the distortion of the output current can be made smaller than that.

また、中性点電位の偏差に応じて2次高調波を出力電流指令値にフィードフォワードで重畳するため、後述する実施形態3に比べて応答が速く、中性点電位の偏差を小さく抑えやすい利点がある。   Further, since the second harmonic is superimposed on the output current command value in a feedforward manner in accordance with the deviation of the neutral point potential, the response is quicker than that of the third embodiment to be described later, and the neutral point potential deviation is easily suppressed. There are advantages.

また、実施形態1に比べ、dq変換器や積分器の個数が減少し、演算負荷が小さくなる。   Compared to the first embodiment, the number of dq converters and integrators is reduced, and the calculation load is reduced.

さらに、本実施形態2は中性点電位を制御する効果があるため、併用する従来の中性点電位制御で重畳する電圧指令値への6次高調波を小さくすることができる。その結果、電圧指令値に余裕ができ、同じ交流電圧を出力する条件ならばインバータ直流電圧を低くすることができる。そのため、部品に必要な耐圧を低くすることができる。さらに、インバータ直流電圧を低くすることによって、インバータ内部のスイッチングデバイスのスイッチング損失を低減することができる。   Furthermore, since the second embodiment has an effect of controlling the neutral point potential, it is possible to reduce the sixth harmonic to the voltage command value to be superimposed by the conventional neutral point potential control used together. As a result, there is a margin in the voltage command value, and the inverter DC voltage can be lowered if the same AC voltage is output. Therefore, the breakdown voltage required for the components can be reduced. Furthermore, the switching loss of the switching device inside the inverter can be reduced by lowering the inverter DC voltage.

[実施形態3]
図6に本実施形態3のインバータ制御部を示す。本実施形態3のインバータ制御装置は実施形態1と実施形態2を組み合わせたものである。
[Embodiment 3]
FIG. 6 shows an inverter control unit according to the third embodiment. The inverter control apparatus according to the third embodiment is a combination of the first and second embodiments.

デッドバンド16は、第2ローパスフィルタLPF2の出力する中性点電位偏差信号を入力し、偏差があらかじめ定められた設定値よりも小さい場合は零を出力する。第5アンプ39は、デッドバンド16の出力を比例などの演算により増幅する。リミッタ40は、第5アンプ39の出力が設定値を超えないように制限する。リミッタ40がd軸の2次高調波指令値IDN2*となる。 The dead band 16 receives a neutral point potential deviation signal output from the second low-pass filter LPF2, and outputs zero when the deviation is smaller than a predetermined set value. The fifth amplifier 39 amplifies the output of the dead band 16 by an operation such as proportionality. The limiter 40 limits the output of the fifth amplifier 39 so as not to exceed the set value. The limiter 40 becomes the d-axis second harmonic command value ID N2 *.

以上のブロックで得られた2次高調波指令値IDN2*,IQN2*は、実施形態1と同様に減算器11で第2dq変換器9の出力との偏差を演算し、第3,第4アンプ13,14に出力される。 The second harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * obtained in the above block are calculated by calculating the deviation from the output of the second dq converter 9 by the subtractor 11 as in the first embodiment. 4 is output to the amplifiers 13 and 14.

本実施形態3の動作を説明する。本実施形態3は実施形態1の構成に、実施形態2の中性点電位の偏差に応じてd軸の2次高調波指令値IDN2*を変化させる機能を追加したものである。実施形態2とは異なり逆相2次高調波に対する偏差が零となり、逆相2次高調波電流の出力を設計通りにすることができる。 The operation of the third embodiment will be described. In the third embodiment, a function for changing the d-axis second-order harmonic command value ID N2 * in accordance with the neutral point potential deviation of the second embodiment is added to the configuration of the first embodiment. Unlike Embodiment 2, the deviation with respect to the anti-phase second harmonic becomes zero, and the output of the anti-phase second harmonic current can be made as designed.

また、d軸の2次高調波指令値IDN2*の演算過程でデッドバンド16を追加している。これにより、通常時(中性点電位の大きな変動がない状態、すなわち、系統電圧検出値Vsや負荷の変動がほとんどない状態)は逆相2次高調波電流を出力せず、中性点電位が大きく変動した場合のみ微量の2次高調波を出力し中性点電位を制御することができ、逆相2次高調波電流を出力する頻度を実施形態1や実施形態2よりも低減することができる。 In addition, a dead band 16 is added in the process of calculating the d-axis second-order harmonic command value ID N2 *. As a result, in the normal state (the state where there is no large fluctuation in the neutral point potential, that is, the state where there is almost no fluctuation in the system voltage detection value Vs or the load), the negative phase second harmonic current is not output, and Only when the value fluctuates greatly, a small amount of second harmonic can be output to control the neutral point potential, and the frequency of output of the reverse phase second harmonic current can be reduced as compared with the first and second embodiments. Can do.

以上示したように、本実施形態3によれば、無負荷や軽負荷においても、ごく微量の2次高調波電流を出力することで中性点電位を制御することができる。また、フィードバック制御を用いることにより2次高調波電流の指令値と実際に出力される電流との差が零になり、中性点電位の制御に使用する逆相2次高調波の振幅を意図した量にすることができ、実施形態2よりも電流ひずみを小さくすることができる。   As described above, according to the third embodiment, the neutral point potential can be controlled by outputting a very small amount of the second harmonic current even under no load or light load. Also, by using feedback control, the difference between the command value of the second harmonic current and the actual output current becomes zero, and the amplitude of the negative second harmonic used to control the neutral point potential is intended. The current distortion can be made smaller than in the second embodiment.

さらに、突発的な外乱が発生し中性点電位の偏差が大きくなった場合のみ2次高調波電流の出力を限定することで、定常時の出力電流ひずみを実施形態1と同等に小さくすることができる。   Furthermore, by limiting the output of the second harmonic current only when a sudden disturbance occurs and the neutral point potential deviation becomes large, the output current distortion at the time of steady state should be made as small as that of the first embodiment. Can do.

また、実施形態3も、実施形態2同様に部品に必要な耐圧の削減と、スイッチング損失の低減効果を得ることができる。   Further, the third embodiment can also obtain the reduction effect of the breakdown voltage required for the parts and the effect of reducing the switching loss as in the second embodiment.

[実施形態4]
図7に本実施形態4のインバータ制御装置を示す。本実施形態4はインバータ制御装置に以下の構成を加えたものである。
[Embodiment 4]
FIG. 7 shows an inverter control apparatus according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the following configuration is added to the inverter control device.

第2乗算器18は、位相信号ωtを4倍する。第4dq変換器19は、乗算した位相4ωtを元にインバータ出力電流検出値IINVを系統電圧検出値Vsの正相4次高調波に同期した回転座標上のd軸,q軸の4次高調波検出値に変換する。第5,第6減算器20,21において、4次高調波指令値IDP4*,IQP4*と、d軸,q軸の4次高調波検出値と、の偏差を演算する。d軸の4次高調波指令値IDP4*は0で固定である。q軸の4次高調波指令値IQP4*も通常は0とする。 The second multiplier 18 multiplies the phase signal ωt by four. The fourth dq converter 19 is based on the multiplied phase 4ωt, and the inverter output current detection value I INV is synchronized with the positive fourth-order harmonic of the system voltage detection value Vs. Convert to wave detection value. The fifth and sixth subtracters 20 and 21 calculate a deviation between the fourth harmonic command values ID P4 * and IQ P4 * and the fourth harmonic detection values of the d-axis and the q-axis. The d-axis fourth harmonic command value ID P4 * is fixed at 0. The q-axis fourth-order harmonic command value IQ P4 * is also normally 0.

第6,第7アンプ22,23は、第5,第6減算器20,21の出力を積分などの演算により増幅し正相4次高調波成分の電圧指令値を演算する。第4dq逆変換器24は、正相4次高調波成分の電圧指令値を固定座標上の値に変換する。   The sixth and seventh amplifiers 22 and 23 amplify the outputs of the fifth and sixth subtracters 20 and 21 by calculation such as integration, and calculate the voltage command value of the positive-phase fourth-order harmonic component. The fourth dq inverse converter 24 converts the voltage command value of the normal phase fourth harmonic component into a value on a fixed coordinate.

第4dq逆変換器24の出力は、加算器25において、逆相2次高調波成分の電圧指令値(第2dq逆変換器10の出力)と加算される。加算器25の出力と、第1dq逆変換器2の出力と、中性点電位制御部7の出力と、を第1加算器8で加算し、PWM制御部5に入力される 。   The output of the fourth dq inverse converter 24 is added by the adder 25 with the voltage command value of the antiphase second harmonic component (the output of the second dq inverse converter 10). The output of the adder 25, the output of the first dq inverse converter 2, and the output of the neutral point potential control unit 7 are added by the first adder 8 and input to the PWM control unit 5.

本実施形態4は、実施形態1を4次高調波まで拡張した方式である。4次高調波電流については正相が中性点電位に影響するため、第2乗算器18により位相ωtに4をかけ、第4dq変換器19により正相4次高調波電流を直流に変換し、第5減算器20,第6アンプ22により、正相4次高調波電流のd軸成分を零に制御する。また、第6減算器21,第7アンプ23により正相4次高調波電流のq軸成分を4次高調波指令値IQP4*に制御する。(通常、IQP4*=0)
これにより、中性点電位の安定性をさらに向上させることができる。第6,第7アンプ22,23のゲインIP4の設計については実施形態1のゲインIN2と同様に行うことができる。
The fourth embodiment is a system in which the first embodiment is extended to the fourth harmonic. For the 4th harmonic current, the positive phase affects the neutral point potential, so the second multiplier 18 multiplies the phase ωt by 4 and the 4th dq converter 19 converts the positive phase 4th harmonic current to direct current. The fifth subtracter 20 and the sixth amplifier 22 control the d-axis component of the positive-phase fourth-order harmonic current to zero. Further, the sixth subtractor 21 and the seventh amplifier 23 control the q-axis component of the positive-phase fourth-order harmonic current to the fourth-order harmonic command value IQ P4 *. (Normally IQ P4 * = 0)
Thereby, the stability of the neutral point potential can be further improved. The gain I P4 of the sixth and seventh amplifiers 22 and 23 can be designed in the same manner as the gain I N2 of the first embodiment.

本実施形態4は、さらに高い次数の中性点電位に影響する電流を抑制するよう拡張することもできる。しかし、中性点電位に影響する6次高調波は同相であり、3相3線式インバータでは通常発生しないため省略できる。また、これまでの検討結果より高調波電流の振幅が等しくても次数が増加するほど中性点電位に対する影響は低下し、4次では1/5に、8次では1/21になる。   The fourth embodiment can be extended to suppress a current that affects a neutral point potential of a higher order. However, the sixth harmonic that affects the neutral point potential is in-phase and can be omitted because it does not normally occur in a three-phase three-wire inverter. Further, from the examination results so far, even if the amplitudes of the harmonic currents are equal, the influence on the neutral point potential decreases as the order increases, and becomes 1/5 in the 4th order and 1/21 in the 8th order.

したがって、制御する高調波電流の次数は2次と4次のみで十分である。 実施形態2,3についても図8,図9に示すように、本実施形態4と同様に4次高調波に対応させることもできる。しかし、中性点電位流出電流の基本波1周期の平均値INPは次数によって符号が変化することに注意する必要がある。図10に示すように、中性点電位の偏差からd軸の4次高調波指令値IDP4*を求めるゲインはマイナスでなければならない。 Therefore, only the second and fourth orders of the harmonic current to be controlled are sufficient. As shown in FIGS. 8 and 9, the second and third embodiments can also correspond to the fourth-order harmonic as in the fourth embodiment. However, it should be noted that the sign of the average value I NP of one period of the fundamental wave of the neutral point potential outflow current changes depending on the order. As shown in FIG. 10, the gain for obtaining the d-axis fourth-order harmonic command value ID P4 * from the neutral point potential deviation must be negative.

図8に実施形態2を4次高調波に対応した例を、図9に実施形態3を4次高調波に対応した例を示す。   FIG. 8 shows an example of the second embodiment corresponding to the fourth harmonic, and FIG. 9 shows an example of the third embodiment corresponding to the fourth harmonic.

以上示したように、本実施形態4によれば、 実施形態1に加え、意図しない4次高調波電流の出力による中性点電位の不安定化を抑制することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the first embodiment, neutral point potential instability caused by an unintended output of the fourth harmonic current can be suppressed.

[実施形態5]
図11は、本実施形態5のインバータ1台あたりの電流指令値演算ブロックを示す。本実施形態5の電流指令値演算ブロックは図1(d)のd軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*を演算するもので、以下の構成である。
[Embodiment 5]
FIG. 11 shows a current command value calculation block per inverter of the fifth embodiment. The current command value calculation block of the fifth embodiment calculates the d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ * of FIG. 1D, and has the following configuration.

第6乗算器30は、位相信号ωtを−2倍する。第5dq変換器31は、乗算した位相−2ωtに基づいて、インバータ出力電流検出値IINVを系統電圧検出値Vsの逆相2次高調波に同期した回転座標上の値に変換する。第3,第4ローパスフィルタLPF3,LPF4は、第5dq変換器31の出力信号から、基本波やその他の高調波に起因する脈動と除去する。この第6乗算器30,第5dq変換器31,第3,第4ローパスフィルタLPF3,LPF4を主として周期性外乱検出部を構成している。 The sixth multiplier 30 multiplies the phase signal ωt by −2. The fifth dq converter 31 converts the inverter output current detection value I INV into a value on the rotational coordinate synchronized with the negative second-order harmonic of the system voltage detection value Vs based on the multiplied phase −2ωt. The third and fourth low-pass filters LPF3 and LPF4 remove pulsations caused by the fundamental wave and other harmonics from the output signal of the fifth dq converter 31. The sixth multiplier 30, the fifth dq converter 31, the third and fourth low-pass filters LPF3 and LPF4 mainly constitute a periodic disturbance detection unit.

周期外乱オブザーバ32は、第3,第4ローパスフィルタLPF3,LPF4の出力信号を入力し、逆相2次高調波電流の抑制に最適な2次高調波指令値IDN2*,IQN2*を出力する。 The periodic disturbance observer 32 receives the output signals of the third and fourth low pass filters LPF3 and LPF4, and outputs the second harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * that are optimal for suppressing the negative second harmonic current. To do.

第7乗算器33は、位相信号ωtを−3倍する。第5dq逆変換器34は、2次高調波指令値IDN2*,IQN2*を位相−3ωtに基づいて基本波回転座標上の値にdq逆変換する。第5dq逆変換器34の出力は、第6,第7加算器51,52において、d軸q軸の出力電流指令値ID*,IQ*に加算され、新しいd軸,q軸出力電流指令値ID*’、IQ*’となり、図1(d)のd軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*を置き換える。 The seventh multiplier 33 multiplies the phase signal ωt by −3. The fifth dq inverse converter 34 inversely transforms the second harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * into values on the fundamental rotation coordinates based on the phase −3ωt. The output of the fifth dq inverse converter 34 is added to the output current command values ID * and IQ * of the d-axis and q-axis in the sixth and seventh adders 51 and 52, and the new d-axis and q-axis output current command value is added. ID * ′ and IQ * ′, which replace the output current command values ID * and IQ * of the d-axis and q-axis in FIG.

周期外乱オブザーバ32は、以下により構成される。   The periodic disturbance observer 32 is configured as follows.

係数Qam,Qbmは、d軸,q軸の2次高調波指令値IDN2*,IQN2*が電流制御を経由し実際にインバータが電流を出力、それを検出して第3,第4ローパスフィルタLPF3,LPF4を通過し、周期外乱オブザーバ32に戻ってくるまでの位相遅延や振幅変化といった特性を推定した逆モデルを表している。 The coefficients Qam and Qbm are the third and fourth low-pass by detecting the d-axis and q-axis second-order harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * through the current control, and the inverter actually outputting the current. This represents an inverse model in which characteristics such as phase delay and amplitude change until the signal passes through the filters LPF3 and LPF4 and returns to the periodic disturbance observer 32 are shown.

第8〜第11乗算器35a〜35dは、第3,第4ローパスフィルタLPF3,LPF4の出力信号と係数Qam,Qbmをそれぞれ乗算する。第8加算器36aは、第8乗算器35aの出力と第11乗算器35dの出力を反転した値を加算する。第9加算器36bは、第9乗算器35bの出力と第10乗算器35cの出力とを加算する。   The eighth to eleventh multipliers 35a to 35d multiply the output signals of the third and fourth low-pass filters LPF3 and LPF4 by the coefficients Qam and Qbm, respectively. The eighth adder 36a adds a value obtained by inverting the output of the eighth multiplier 35a and the output of the eleventh multiplier 35d. The ninth adder 36b adds the output of the ninth multiplier 35b and the output of the tenth multiplier 35c.

第7減算器37aは、第8加算器36aの出力と、2次高調波指令値IDN2*を入力する第5ローパスフィルタLPF5の出力との偏差を演算する。第8減算器37bは、第9加算器36bの出力と、2次高調波指令値IQN2*を入力とする第6ローパスフィルタLPF6の出力との偏差を演算する。第7,第8減算器37a,37bの出力は、実システムで重畳した外乱の推定結果である。 The seventh subtractor 37a calculates the deviation between the output of the eighth adder 36a and the output of the fifth low-pass filter LPF5 that receives the second harmonic command value ID N2 *. The eighth subtractor 37b calculates the deviation between the output of the ninth adder 36b and the output of the sixth low-pass filter LPF6 that receives the second harmonic command value IQ N2 *. The outputs of the seventh and eighth subtracters 37a and 37b are disturbance estimation results superimposed in the actual system.

第9,第10減算器38a,38bは、第7,第8減算器37a,37bの出力と外乱指令値(=0)との偏差を演算する。第9,第10減算器38a,38bの出力は、2次高調波指令値IDN2*,IQN2*として、周期外乱オブザーバ32から出力される。2次高調波指令値IDN2*,IQN2*は、別途、周期外乱オブザーバ32内で第5,第6ローパスフィルタLPF5,LPF6を通過し、第7減算器37a、第8減算器37bに入力する。 The ninth and tenth subtractors 38a and 38b calculate the deviation between the outputs of the seventh and eighth subtracters 37a and 37b and the disturbance command value (= 0). The outputs of the ninth and tenth subtracters 38a and 38b are output from the periodic disturbance observer 32 as the second harmonic command values ID N2 * and IQ N2 *. The second harmonic command values ID N2 * and IQ N2 * are separately passed through the fifth and sixth low-pass filters LPF5 and LPF6 in the periodic disturbance observer 32 and input to the seventh subtractor 37a and the eighth subtractor 37b. To do.

本実施形態5は、特許文献5の周期外乱オブザーバを用いて逆相2次高調波電流を抑制する方式である。系統の構成が複雑になると共振点が多数生じ、位相遅れの増大から制御が不安定になり、実施形態1の構成では逆に逆相2次高調波を増加させてしまう可能性が考えられる。   The fifth embodiment is a method of suppressing the antiphase second harmonic current using the periodic disturbance observer of Patent Document 5. When the system configuration is complicated, a large number of resonance points are generated, and the control becomes unstable due to an increase in the phase delay. On the contrary, in the configuration of the first embodiment, there is a possibility that the antiphase second harmonic is increased.

そこで、周期外乱オブザーバ32を使用し、係数Qam,Qbmを適切に設定することで位相遅れを打ち消し制御を安定させることができる。係数Qam,Qbmは特許文献5の実施形態7のように自動調整機能を持たせることもできる。   Therefore, by using the periodic disturbance observer 32 and appropriately setting the coefficients Qam and Qbm, the phase delay can be canceled and the control can be stabilized. The coefficients Qam and Qbm can be provided with an automatic adjustment function as in Embodiment 7 of Patent Document 5.

図11のd軸,q軸の出力電流指令値ID*’,IQ*’が、図2,図5〜図7のd軸,q軸の出力電流指令値ID*,IQ*として入力される。本実施形態5は、実施形態1と同様に逆相2次高調波電流を抑制し、中性点電位の不安定化を防ぐ機能しか無い。実施形態2や実施形態3のように、逆相2次高調波電流を用いて中性点電位を制御する機能を追加する場合は、d軸の外乱指令値を変更することにより対応できる。   The d-axis and q-axis output current command values ID * ′ and IQ * ′ in FIG. 11 are input as the d-axis and q-axis output current command values ID * and IQ * in FIGS. . As in the first embodiment, the fifth embodiment has only a function of suppressing the antiphase second harmonic current and preventing the neutral point potential from becoming unstable. In the case of adding a function of controlling the neutral point potential using the antiphase second harmonic current as in the second and third embodiments, it can be dealt with by changing the d-axis disturbance command value.

以上示したように、本実施形態5によれば、 実施形態1に加え、共振点が多数ある複雑な系統に連系する場合でも逆相2次高調波電流を正しく零に制御することができる。   As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the first embodiment, the negative second-order harmonic current can be correctly controlled to zero even when connected to a complex system having a large number of resonance points. .

また、自動調整機能を追加すれば、系統の特性が大きく変動する場合でも装置を停止し係数を再設定する必要がなくなり、安定して運転を継続することができる。   Further, if an automatic adjustment function is added, even if the system characteristics fluctuate greatly, it is not necessary to stop the apparatus and reset the coefficient, so that the operation can be continued stably.

以上の実施形態1〜5は電流制御インバータに適用することができる。例えば系統連系インバータに限らず、モータ駆動用インバータに適用することもできる。ただし、モータに高調波電流を流すとトルクリプル発生の原因となる。トルクリプルが一切許容できない用途であれば実施形態1,4,5を、わずかなトルクリプルなら発生しても問題ない用途であれば実施形態2や実施形態3を適用することが望ましい。   The above first to fifth embodiments can be applied to a current control inverter. For example, the present invention can be applied not only to a grid-connected inverter but also to a motor driving inverter. However, if a harmonic current is passed through the motor, it will cause torque ripple. It is desirable to apply the first, fourth, and fifth embodiments if the torque ripple is not acceptable at all, and the second and third embodiments if the application is not problematic even if a slight torque ripple occurs.

図12にPMモータ駆動用インバータに、実施形態1を適用した例を示す。位相ωtは系統電圧検出値VsのPLL出力結果からロータリーエンコーダPPの出力結果である回転角位相θに変更している。   FIG. 12 shows an example in which the first embodiment is applied to an inverter for driving a PM motor. The phase ωt is changed from the PLL output result of the system voltage detection value Vs to the rotation angle phase θ that is the output result of the rotary encoder PP.

また、一般的にモータ駆動用インバータでは回転座標のd軸を磁束軸とするため、モータの誘起電圧はq軸に同期し、系統連系インバータとは電圧軸が90degずれる。このため、一般的なモータ駆動用インバータではq軸の2次高調波指令値IQN2*を零固定とする。実施形態2や実施形態3をモータ駆動用インバータに適用する場合は、中性点電位の偏差にゲインGをかけた逆相2次高調波電流の指令値はd軸の2次高調波指令値IDN2*ではなくq軸の2次高調波指令値IQN2*となる。 In general, since the d axis of the rotation coordinate is used as the magnetic flux axis in the motor drive inverter, the induced voltage of the motor is synchronized with the q axis, and the voltage axis is shifted by 90 degrees from the grid interconnection inverter. For this reason, in a general motor drive inverter, the q-axis second harmonic command value IQ N2 * is fixed to zero. When the second or third embodiment is applied to an inverter for driving a motor, the command value of the anti-phase second harmonic current obtained by multiplying the deviation of the neutral point potential by the gain G is the second harmonic command value of the d axis. It is not the ID N2 * but the q-axis second-order harmonic command value IQ N2 *.

なお、実施形態1〜5は、図1(a),(b)に示す構成の3レベルインバータに限らない。直流電圧部に直流コンデンサC1、C2の直列接続回路を備えている3レベルインバータであれば、本実施形態1〜5を適用できる。   The first to fifth embodiments are not limited to the three-level inverter having the configuration shown in FIGS. Embodiments 1 to 5 can be applied to any three-level inverter provided with a series connection circuit of DC capacitors C1 and C2 in the DC voltage section.

INV…インバータ出力電流検出値
Vs…系統電圧検出値
ID*,IQ*…d軸,q軸の出力電流検出値
IDN2*,IQN2*…d軸,q軸の2次高調波指令値
IDP4*,IQP4*…d軸,q軸の4次高調波指令値
I INV ... Inverter output current detection value Vs ... System voltage detection value ID *, IQ * ... d-axis and q-axis output current detection values ID N2 *, IQ N2 * ... d-axis and q-axis second harmonic command values ID P4 *, IQ P4 * ... d-axis and q-axis fourth harmonic command values

Claims (9)

直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、
直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた、系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、
インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、
前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧位相またはモータ回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、
d軸,q軸の出力電流指令値とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、
前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、
前記第1,第2アンプの出力を系統電圧位相またはモータ回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、
系統電圧位相またはモータ回転角位相を−2倍する第1乗算器と、
インバータ出力電流検出値を、前記第1乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の2次高調波検出値を出力する第2dq変換器と、
d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸,q軸の2次高調波検出値との偏差を演算する第3,第4減算器と、
d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸,q軸の2次高調波検出値と、の偏差を増幅する第3,第4アンプと、
第3,第4アンプの出力を前記第1乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第2dq逆変換器と、
第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、
第1dq逆変換器の出力と、第2dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、
を備えたことを特徴とする3レベルインバータの制御装置。
First and second DC capacitors that are connected in series between the DC terminals, divide the DC voltage between the DC terminals, and have this voltage dividing point as a neutral point;
A control device for a three-level inverter for system interconnection or motor drive, comprising: a DC voltage as an AC voltage; or a plurality of switching elements that convert an AC voltage into a DC voltage.
A first low-pass filter for removing noise and switching ripple of the inverter output current detection value;
A first dq converter that performs dq conversion on the output of the first low-pass filter based on a system voltage phase or a motor rotation angle phase, and converts it into d-axis and q-axis inverter output current detection values;
first and second subtractors for calculating the deviation between the d-axis and q-axis output current command values and the d-axis and q-axis inverter output current detection values, respectively;
First and second amplifiers for amplifying the deviation calculated by the first and second subtractors;
A first dq inverse converter that inversely transforms the outputs of the first and second amplifiers based on a system voltage phase or a motor rotation angle phase;
A first multiplier for multiplying a system voltage phase or a motor rotation angle phase by -2,
A second dq converter that dq converts an inverter output current detection value based on an output of the first multiplier and outputs a second harmonic detection value of d-axis and q-axis;
third and fourth subtractors for calculating a deviation between the d-axis and q-axis second harmonic command values and the d-axis and q-axis second harmonic detection values;
third and fourth amplifiers for amplifying the deviation between the d-axis and q-axis second harmonic command values and the d-axis and q-axis second harmonic detection values;
A second dq inverse transformer that inversely transforms the output of the third and fourth amplifiers based on the output of the first multiplier;
A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is the deviation between the voltage detection value of the first DC capacitor and the voltage detection value of the second DC capacitor; ,
A PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the output of the first dq inverse converter, the output of the second dq inverse converter, and the output of the neutral point potential control unit;
A control device for a three-level inverter.
直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、
直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、
インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、
前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、
系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−3倍する第2乗算器と、
前記第2乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の2次高調波指令値と固定値のq軸の2次高調波指令値、または、固定値のd軸の2次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の2次高調波指令値をdq逆変換する第3dq逆変換器と、
前記第3dq逆変換器の出力と、d軸,q軸の出力電流指令値と、をそれぞれ加算する第2,第3加算器と、
前記第2,第3加算器の出力とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、
前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、
前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、
第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値との偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、
第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする3レベルインバータの制御装置。
First and second DC capacitors that are connected in series between the DC terminals, divide the DC voltage between the DC terminals, and have this voltage dividing point as a neutral point;
A control device for a three-level inverter for grid connection or motor drive, comprising a DC voltage as an AC voltage, or a plurality of switching elements for converting an AC voltage into a DC voltage,
A first low-pass filter for removing noise and switching ripple of the inverter output current detection value;
A first dq converter that performs dq conversion on the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, and converts it into d-axis and q-axis inverter output current detection values;
A second multiplier that -3 times the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor;
Based on the output of the second multiplier, the d-axis second harmonic command value and the fixed q-axis second harmonic command value according to the deviation of the voltage detection values of the first and second DC capacitors, Alternatively, a third dq inverse converter that inversely converts a q-axis second harmonic command value corresponding to a deviation between a fixed d-axis second-order harmonic command value and a voltage detection value of the first and second DC capacitors. When,
Second and third adders for respectively adding the output of the third dq inverse converter and the d-axis and q-axis output current command values;
First and second subtractors for calculating deviations between the outputs of the second and third adders and the d-axis and q-axis inverter output current detection values, respectively;
First and second amplifiers for amplifying the deviation calculated by the first and second subtractors;
A first dq inverse converter that inversely transforms the outputs of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor;
A neutral point potential controller that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is the deviation between the voltage detection value of the first DC capacitor and the voltage detection value of the second DC capacitor When,
A three-level inverter control device comprising: a PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the output of the first dq inverse converter and the output of the neutral point potential control unit .
前記d軸の2次高調波指令値、または、前記q軸の2次高調波指令値は、
前記第1,第2コンデンサの電圧検出値の偏差に応じて変化させることを特徴とする請求項1記載の3レベルインバータの制御装置。
The d-axis second harmonic command value or the q-axis second harmonic command value is:
2. The control device for a three-level inverter according to claim 1, wherein the control device is changed in accordance with a deviation of a voltage detection value of the first and second capacitors.
直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2コンデンサと、
直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、
インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、
前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、
d軸,q軸の出力電流指令値とd軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、
前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、
前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と、
系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−2倍する第1乗算器と、
インバータ出力電流検出値を、前記第1乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の2次高調波検出値を出力する第2dq変換器と、
d軸,q軸の2次高調波指令値と、d軸q軸の2次高調波検出値との偏差を演算する第3,第4減算器と、
d軸,q軸の2次高調波指令値とd軸,q軸の2次高調波検出値との偏差を増幅する第3,第4アンプと、
第3,第4アンプの出力を前記第1乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第2dq逆変換器と、
系統電圧の位相またはモータの回転角位相を4倍する第2乗算器と、
インバータ出力電流検出値を、前記第2乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸の4次高調波検出値を出力する第3dq変換器と、
d軸,q軸の4次高調波指令値と、d軸,q軸の4次高調波検出値との偏差を演算する第5,第6減算器と、
第5,第6減算器の出力を増幅する第6,第7アンプと、
第6,第7アンプの出力を乗算器の出力に基づいてdq逆変換する第4dq逆変換器と、
第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、
第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、第2dq逆変換器の出力と、第4dq逆変換器の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする3レベルインバータの制御装置。
First and second capacitors connected in series between the DC terminals, dividing the DC voltage between the DC terminals, and having this voltage dividing point as a neutral point;
A control device for a three-level inverter for grid connection or motor drive, comprising a DC voltage as an AC voltage, or a plurality of switching elements for converting an AC voltage into a DC voltage,
A first low-pass filter for removing noise and switching ripple of the inverter output current detection value;
A first dq converter that performs dq conversion on the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, and converts it into d-axis and q-axis inverter output current detection values;
first and second subtractors for calculating the deviation between the d-axis and q-axis output current command values and the d-axis and q-axis inverter output current detection values, respectively;
First and second amplifiers for amplifying the deviation calculated by the first and second subtractors;
A first dq inverse converter that inversely transforms the outputs of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor;
A first multiplier for multiplying the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor by -2,
A second dq converter that dq converts an inverter output current detection value based on an output of the first multiplier and outputs a second harmonic detection value of d-axis and q-axis;
third and fourth subtractors for calculating a deviation between the d-axis and q-axis second harmonic command values and the d-axis q-axis second harmonic detection value;
third and fourth amplifiers for amplifying the deviation between the d-axis and q-axis second harmonic command values and the d-axis and q-axis second harmonic detection values;
A second dq inverse transformer that inversely transforms the output of the third and fourth amplifiers based on the output of the first multiplier;
A second multiplier for quadrupling the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor;
A third dq converter that dq-converts an inverter output current detection value based on the output of the second multiplier and outputs a fourth-harmonic detection value of the d-axis and the q-axis;
fifth and sixth subtractors for calculating a deviation between the fourth harmonic command value of the d-axis and the q-axis and the fourth harmonic detection value of the d-axis and the q-axis;
Sixth and seventh amplifiers for amplifying the outputs of the fifth and sixth subtractors;
A fourth dq inverse transformer that inversely transforms the outputs of the sixth and seventh amplifiers based on the output of the multiplier;
A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is the deviation between the voltage detection value of the first DC capacitor and the voltage detection value of the second DC capacitor; ,
PWM that generates a gate command based on the sum of the output of the first dq inverse converter, the output of the neutral point potential controller, the output of the second dq inverse converter, and the output of the fourth dq inverse converter And a control unit for the three-level inverter.
直流端子間に直列接続され、直流端子間の直流電圧を分圧し、この分圧点を中性点とする第1,第2直流コンデンサと、
直流電圧を交流電圧、または、交流電圧を直流電圧に変換する複数のスイッチング素子と、を備えた系統連系用またはモータドライブ用の3レベルインバータの制御装置であって、
インバータ出力電流検出値のノイズやスイッチングリプルを除去する第1ローパスフィルタと、
前記第1ローパスフィルタの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値に変換する第1dq変換器と、
系統電圧の位相またはモータの回転角位相を−3倍する第3乗算器と、
前記第3乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の2次高調波指令値と固定値のq軸の2次高調波指令値、または、固定値のd軸の2次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の2次高調波指令値をdq逆変換する第3dq逆変換器と、
系統電圧の位相またはモータの回転角位相を3倍する第4乗算器と、
前記第4乗算器の出力に基づいて、第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたd軸の4次高調波指令値と固定値のq軸の4次高調波指令値、または、固定値のd軸の4次高調波指令値と第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じたq軸の4次高調波指令値をdq逆変換する第5dq逆変換器と、
d軸,q軸の出力電流指令値と、前記第3dq逆変換器の出力と、第5dq逆変換器の出力と、を加算した値と、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値との偏差をそれぞれ演算する第1,第2減算器と、
前記第1,第2減算器で演算された偏差を増幅する第1,第2アンプと、
前記第1,第2アンプの出力を系統電圧の位相またはモータの回転角位相に基づいてdq逆変換する第1dq逆変換器と
第1直流コンデンサの電圧検出値と第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差である中性点電位の偏差に応じて中性点電位の偏差を低減する値を出力する中性点電位制御部と、
第1dq逆変換器の出力と、中性点電位制御部の出力と、を加算した値に基づいてゲート指令を生成するPWM制御部と、を備えたことを特徴とする3レベルインバータの制御装置。
First and second DC capacitors that are connected in series between the DC terminals, divide the DC voltage between the DC terminals, and have this voltage dividing point as a neutral point;
A control device for a three-level inverter for grid connection or motor drive, comprising a DC voltage as an AC voltage, or a plurality of switching elements for converting an AC voltage into a DC voltage,
A first low-pass filter for removing noise and switching ripple of the inverter output current detection value;
A first dq converter that performs dq conversion on the output of the first low-pass filter based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, and converts it into d-axis and q-axis inverter output current detection values;
A third multiplier for multiplying the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor by -3,
Based on the output of the third multiplier, the d-axis second harmonic command value and the fixed q-axis second harmonic command value according to the deviation of the voltage detection values of the first and second DC capacitors, Alternatively, a third dq inverse converter that inversely converts a q-axis second harmonic command value corresponding to a deviation between a fixed d-axis second-order harmonic command value and a voltage detection value of the first and second DC capacitors. When,
A fourth multiplier that triples the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor;
Based on the output of the fourth multiplier, the d-axis fourth harmonic command value and the fixed q-axis fourth harmonic command value according to the deviation of the voltage detection values of the first and second DC capacitors, Alternatively, a fifth dq inverse converter that inversely transforms a q-axis fourth-order harmonic command value corresponding to a deviation between a fixed d-axis fourth-order harmonic command value and a voltage detection value of the first and second DC capacitors. When,
A value obtained by adding the output current command value of the d-axis and q-axis, the output of the third dq inverse converter, and the output of the fifth dq inverse converter, and the inverter output current detection value of the d-axis and q-axis First and second subtractors for calculating deviations, respectively;
First and second amplifiers for amplifying the deviation calculated by the first and second subtractors;
A first dq reverse converter for performing dq reverse conversion on the output of the first and second amplifiers based on the phase of the system voltage or the rotation angle phase of the motor, the voltage detection value of the first DC capacitor, and the voltage detection value of the second DC capacitor A neutral point potential control unit that outputs a value that reduces the deviation of the neutral point potential according to the deviation of the neutral point potential that is a deviation of
A three-level inverter control device comprising: a PWM control unit that generates a gate command based on a value obtained by adding the output of the first dq inverse converter and the output of the neutral point potential control unit .
前記d軸の2次高調波指令値またはq軸の2次高調波指令値、および前記d軸の4次高調波指令値またはq軸の4次高調波指令値は、
前記第1,第2直流コンデンサの電圧検出値の偏差に応じて変化させることを特徴とする請求項4記載の3レベルインバータの制御装置。
The d-axis second harmonic command value or the q-axis second harmonic command value, and the d-axis fourth harmonic command value or the q-axis fourth harmonic command value are:
5. The control device for a three-level inverter according to claim 4, wherein the controller is changed in accordance with a deviation of a voltage detection value of the first and second DC capacitors.
インバータの出力端子をフィルタ回路を介して系統電源に接続し、
前記dq変換器および前記dq逆変換器は、系統電圧の位相に基づいてdq変換およびdq逆変換を行うことを特徴とする請求項1〜6記載の3レベルインバータの制御装置。
Connect the output terminal of the inverter to the system power supply through the filter circuit,
The three-level inverter control device according to claim 1, wherein the dq converter and the dq inverse converter perform dq conversion and dq inverse conversion based on a phase of a system voltage.
インバータの出力端子をモータに接続し、
前記dq変換器および前記dq逆変換器は、モータの回転角位相に基づいてdq変換およびdq逆変換を行うことを特徴とする請求項1〜6記載の3レベルインバータの制御装置。
Connect the inverter output terminal to the motor,
The three-level inverter control device according to claim 1, wherein the dq converter and the dq inverse converter perform dq conversion and dq inverse conversion based on a rotation angle phase of a motor.
系統電圧位相またはモータの回転角位相を−2倍する第6乗算器と、
インバータ出力電流検出値を第6乗算器の出力に基づいてdq変換し、d軸,q軸のインバータ出力電流検出値を出力する第5dq変換器と、
第5dq変換器の出力から脈動を除去する第3,第4ローパスフィルタと、
第3ローパスフィルタの出力に係数Qamを乗算する第8乗算器と、
第3ローパスフィルタの出力に係数Qbmを乗算する第9乗算器と、
第4ローパスフィルタの出力に係数Qamを乗算する第10乗算器と、
第4ローパスフィルタの出力に係数Qbmを乗算する第11乗算器と、
第8乗算器の出力と第11乗算器の出力を反転した値とを加算する第8加算器と、
第9乗算器の出力と第10乗算器の出力とを加算する第9加算器と、
第8,第9加算器の出力と、2次高調波指令値を入力とする第5,第6ローパスフィルタの出力と、の偏差を外乱の推定値として出力する第7,第8減算器と、
外乱を抑制する外乱指令値と外乱の推定値との偏差をとって2次高調波指令値を算出する第9,第10減算器と、
2次高調波指令値を入力し、第7,第8減算器に出力する第5,第6ローパスフィルタと、
系統電圧位相またはモータの回転角位相を−3倍する第7乗算器と、
第7乗算器の出力に基づいて、第9,第10減算器の出力をdq逆変換する第5dq逆変換器と、
第5dq逆変換器の出力をd軸,q軸の出力電流指令値に加算し、d軸,q軸の出力電流指令値を補正する第6,第7加算器と、を備えたことを特徴とする請求項1〜8記載の3レベルインバータの制御装置。
A sixth multiplier for multiplying the system voltage phase or the rotation angle phase of the motor by -2,
A fifth dq converter that dq-converts the inverter output current detection value based on the output of the sixth multiplier and outputs the d-axis and q-axis inverter output current detection values;
Third and fourth low-pass filters for removing pulsation from the output of the fifth dq converter;
An eighth multiplier for multiplying the output of the third low-pass filter by a coefficient Qam;
A ninth multiplier for multiplying the output of the third low-pass filter by a coefficient Qbm;
A tenth multiplier for multiplying the output of the fourth low-pass filter by a coefficient Qam;
An eleventh multiplier for multiplying the output of the fourth low-pass filter by a coefficient Qbm;
An eighth adder for adding an output of the eighth multiplier and a value obtained by inverting the output of the eleventh multiplier;
A ninth adder for adding the output of the ninth multiplier and the output of the tenth multiplier;
Seventh and eighth subtractors for outputting a deviation between the outputs of the eighth and ninth adders and the outputs of the fifth and sixth low-pass filters that receive the second harmonic command value as an estimated value of disturbance; ,
Ninth and tenth subtractors for calculating the second harmonic command value by taking the deviation between the disturbance command value for suppressing the disturbance and the estimated value of the disturbance;
Fifth and sixth low-pass filters that receive the second harmonic command value and output to the seventh and eighth subtractors;
A seventh multiplier for multiplying the system voltage phase or the rotation angle phase of the motor by -3,
A fifth dq inverse transformer for dq inversely transforming the outputs of the ninth and tenth subtracters based on the output of the seventh multiplier;
6th and 7th adders for adding the outputs of the fifth dq inverse converters to the d-axis and q-axis output current command values and correcting the d-axis and q-axis output current command values. The control device for a three-level inverter according to claim 1.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186626A (en) * 2017-04-25 2018-11-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 Three level power conversion device
WO2019058878A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 株式会社日立製作所 Power conversion device and power conversion system
KR20200094945A (en) * 2019-01-31 2020-08-10 경남대학교 산학협력단 Synchronous reference frame pahse locked loop, method and system for dc offset compensation of single phase grid connected inverter
CN112997395A (en) * 2018-11-14 2021-06-18 东芝三菱电机产业系统株式会社 Power conversion device
EP4195489A4 (en) * 2020-09-08 2023-09-27 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Three-level inverter and control method and system
CN117439395A (en) * 2023-12-14 2024-01-23 江苏纳通能源技术有限公司 Bus voltage equalizing method, device, equipment and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012055148A (en) * 2010-08-06 2012-03-15 Meidensha Corp Harmonic current restraint apparatus of electric power conversion system and harmonic current restraint method
JP2013255317A (en) * 2012-06-06 2013-12-19 Meidensha Corp Control device for three-level inverter
JP2016007119A (en) * 2014-05-30 2016-01-14 株式会社明電舎 Control method of parallel connection system for level-3 inverter, and parallel connection system for level-3 inverter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012055148A (en) * 2010-08-06 2012-03-15 Meidensha Corp Harmonic current restraint apparatus of electric power conversion system and harmonic current restraint method
JP2013255317A (en) * 2012-06-06 2013-12-19 Meidensha Corp Control device for three-level inverter
JP2016007119A (en) * 2014-05-30 2016-01-14 株式会社明電舎 Control method of parallel connection system for level-3 inverter, and parallel connection system for level-3 inverter

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186626A (en) * 2017-04-25 2018-11-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 Three level power conversion device
WO2019058878A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 株式会社日立製作所 Power conversion device and power conversion system
JP2019058038A (en) * 2017-09-22 2019-04-11 株式会社日立製作所 Power conversion device and power conversion system
CN112997395A (en) * 2018-11-14 2021-06-18 东芝三菱电机产业系统株式会社 Power conversion device
CN112997395B (en) * 2018-11-14 2024-01-02 东芝三菱电机产业系统株式会社 Power conversion device
KR20200094945A (en) * 2019-01-31 2020-08-10 경남대학교 산학협력단 Synchronous reference frame pahse locked loop, method and system for dc offset compensation of single phase grid connected inverter
KR102182594B1 (en) * 2019-01-31 2020-11-24 경남대학교 산학협력단 Synchronous reference frame pahse locked loop, method and system for dc offset compensation of single phase grid connected inverter
EP4195489A4 (en) * 2020-09-08 2023-09-27 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Three-level inverter and control method and system
CN117439395A (en) * 2023-12-14 2024-01-23 江苏纳通能源技术有限公司 Bus voltage equalizing method, device, equipment and storage medium

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