JP2018186669A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
2 系統電源
3 負荷
4 制御装置
10 マトリックスコンバータ
20 トランス
20a,20b コイル
30 AC/DCコンバータ
C1 キャパシタ
Cf 入力キャパシタ
L リアクトル
Lf 交流リアクトル
S1〜S4 片方向スイッチ素子
Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn 双方向スイッチ素子
Claims (6)
- 互いに磁気結合する第1及び第2のコイルを有するトランスと、
一端が負荷の一端を構成する第5のノードに接続され、他端が前記第2のコイルの一端を構成する第3のノードに接続された第1の片方向スイッチ素子、一端が前記負荷の他端を構成する第6のノードに接続され、他端が前記第3のノードに接続された第2の片方向スイッチ素子、一端が前記第5のノードに接続され、他端が前記第2のコイルの他端を構成する第4のノードに接続された第3の片方向スイッチ素子、及び、一端が前記第6のノードに接続され、他端が前記第4のノードに接続された第4の片方向スイッチ素子を有するAC/DCコンバータと、
一端が三相交流の第1相に対応する第7のノードに接続され、他端がリアクトルを介して前記第1のコイルの一端に接続される第1のノードに接続された第1の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第2相に対応する第8のノードに接続され、他端が前記第1のノードに接続された第2の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第3相に対応する第9のノードに接続され、他端が前記第1のノードに接続された第3の双方向スイッチ素子、一端が前記第7のノードに接続され、他端が前記第1のコイルの他端を構成する第2のノードに接続された第4の双方向スイッチ素子、一端が前記第8のノードに接続され、他端が前記第2のノードに接続された第5の双方向スイッチ素子、及び、一端が前記第9のノードに接続され、他端が前記第2のノードに接続された第6の双方向スイッチ素子を有するマトリックスコンバータとを有する電力変換装置の制御装置であって、
電力指令値の入力を受け付ける入力受付ステップと、
前記電力指令値に基づいて、前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子及び前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子それぞれの状態を変更するタイミングを示すデューティ比を算出する算出ステップと、
前記デューティ比に基づいて、前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子及び前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御する制御ステップと
を実行することを特徴とする制御装置。 - 前記制御ステップは、第1乃至第6の期間を一周期とする繰り返し動作を行うよう構成され、
前記デューティ比は、前記第1乃至第6の期間の時間長である
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記第1相乃至第3相にそれぞれ対応する第1乃至第3の交流電圧の位相に応じて決まる第1乃至第12の空間ごとに、前記第1乃至第3の交流電圧の中の最大のものを最大相電圧とし、前記第1乃至第3の交流電圧の中の中間のものを中間相電圧とし、前記第1乃至第3の交流電圧の中の最小のものを最小相電圧とし、それぞれ前記第7乃至第9のノードを流れる第1乃至第3の電流の中の前記中間相電圧に対応するものを中間相電流とし、前記中間相電流がゼロより大きい場合には前記中間相電圧から前記最小相電圧を減算してなる電圧に等しく、前記中間相電流がゼロより小さい場合には前記最大相電圧から前記中間相電圧を減算してなる電圧に等しい電圧を入力電圧とすると、
前記制御ステップは、
前記第1の期間においては、前記第2のノードの電圧に対する前記第1のノードの電圧である第1の電圧が前記最大相電圧から前記最小相電圧を減算してなる電圧となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第3のノードの電圧に対する前記第4のノードの電圧である第2の電圧がマイナスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御し、
前記第2の期間においては、前記第1の電圧が前記最大相電圧から前記最小相電圧を減算してなる電圧となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第2の電圧がプラスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御し、
前記第3の期間においては、前記第1の電圧が前記入力電圧となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第2の電圧がプラスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御し、
前記第4の期間においては、前記第1の電圧が前記最小相電圧から前記最大相電圧を減算してなる電圧となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第2の電圧がプラスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御し、
前記第5の期間においては、前記第1の電圧が前記最小相電圧から前記最大相電圧を減算してなる電圧となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第2の電圧がマイナスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御し、
前記第6の期間においては、前記第1の電圧が前記入力電圧の反数となるよう前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子の状態を制御するとともに、前記第2の電圧がマイナスの値となるように前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の制御装置。 - 前記第1乃至第3の電流の中の前記最大相電圧に対応するものを最大相電流とし、前記中間相電流がゼロより大きい場合には前記最大相電流に等しく、前記中間相電流がゼロより小さい場合には前記最大相電流と前記中間相電流の和に等しい電流を入力電流とすると、
前記算出ステップは、
前記電力指令値に基づいて、前記最大相電流及び前記中間相電流それぞれの指令値を算出するステップと、
算出した前記最大相電流及び前記中間相電流それぞれの指令値に基づいて、前記入力電流の指令値を算出するステップと、
算出した前記入力電流の指令値と前記第1及び第4の期間それぞれの時間長を示す第1のデューティ比の関数である所定の第1の関数とが等しくなるような前記第1のデューティ比を導出するステップと、
前記第1のデューティ比に基づいて、前記第2及び第5の期間それぞれの時間長を示す第2のデューティ比、及び、前記第3及び第6の期間それぞれの時間長を示す第3のデューティ比を算出するステップとを含む
ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 - 前記制御ステップは、前記第2の電圧が前記第1乃至第6の期間の時間長の合計の半分に相当する周期で所定のプラス電圧と所定のマイナス電圧の間を遷移する矩形波信号となるように、前記第1乃至第4の片方向スイッチ素子の状態を制御する
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の制御装置。
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2017
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