JP4328544B2 - Power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に係り、特に各相間の電圧不均衡を補正するようにした単位インバータ方式の電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
三相電力を出力する電力変換装置において、電力変換装置の大容量化、高電圧化を目的とし、また、出力波形を改善するために、例えば特許文献1に示すような電力変換装置が知られている。この電力変換装置は、三相電源から2次側に複数の巻線を持った変圧器を介して三相交流電力を複数台の単位インバータへ供給する。単位インバータは3グループに分割され、各グループの単位インバータの出力は夫々直列に接続され、そのグループ同志の一方を中性点として接続し、その他方を夫々3相の交流電動機の各相に接続することにより、交流電動機に三相交流電力を供給している。
【0003】
尚、前述の単位インバータの主回路は、変圧器の2次巻線からの電力を整流回路及び直流平滑コンデンサで直流電力に変換し、単相インバータ回路で任意の周波数、電圧を持った電力に変換するよう構成されている。
【0004】
このような単位インバータ方式の電力変換装置において、整流回路側だけを直列多重接続し、単位インバータは単一の大容量の単相インバータとした構成とすることも考えられる(例えば特許文献2参照。)。この場合、単相インバータは高圧インバータとなることが多いが、近年のパワーデバイス技術の進歩により、高圧インバータは比較的容易に実現できるようになってきている。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−122943号公報(第14頁、図1)
【0006】
【特許文献2】
特許第3171551号公報(第8−9頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、整流回路側だけを直列多重接続し、単位インバータは大容量の単相インバータ3台を用いた電力変換装置を使用する場合、多重直列接続した整流回路の素子の一部が損傷した時などに生じる単相インバータ間の直流電圧不均衡により、直流電圧の不均衡がそのまま変換装置出力の相電圧不均衡となって現れてしまうという問題点があった。
【0008】
このような相電圧の不均衡は、負荷となる交流電動機に不均衡電流を生じ、損失の増大やトルク脈動の増大を招く恐れがある。
【0009】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な電力変換装置を提供する事を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、2次巻線を複数個有する入力変圧器と、前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の整流回路と、前記整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相インバータをY接続して成る3相インバータ装置と、前記夫々の単相インバータの出力電圧を制御する制御回路とから構成され、前記制御回路は、前記単相インバータの直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の相電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、前記補正手段は、前記3台の単相インバータに供給される直流出力電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、この検出された直流出力電圧の最大値を選択する最大値選択手段と、この最大値を前記直流電圧検出手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、この係数演算手段の出力と各相の電圧指令値を乗じて前記各単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、2次巻線を複数個有する入力変圧器と、前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の整流回路と、前記整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相インバータをY接続して成る3相インバータ装置と、前記夫々の単相インバータの出力電圧を制御する制御回路とから構成され、前記制御回路は、前記単相インバータの直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の相電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、前記補正手段は、前記3台の単相インバータに供給される直流出力電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、この直流電圧検出手段の出力に含まれる高周波数成分を夫々除去する高周波成分除去手段と、この高周波成分除去手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、この最大値選択手段の出力を前記高周波成分除去手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、この係数演算手段の出力の上限値を夫々制限する上限値制限手段と、この上限値制限手段の出力と各相の電圧指令値を乗じて前記各単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、2次巻線を複数個有する入力変圧器と、前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の中性点を有する3レベル整流回路と、この3レベル整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相3レベルインバータをY接続して成る3相インバータ装置と、前記単相3レベルインバータの出力電圧を夫々制御する制御回路とから構成され、前記制御回路は、前記単相3レベルインバータの正側及び負側の直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の出力電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、前記補正手段は、前記3レベルインバータに供給される正側及び負側直流電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、この直流電圧検出手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、この最大値選択手段の出力を前記直流電圧検出手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、各相の電圧指令値の正値を抽出する正値抽出手段と、各相の電圧指令値の負値を抽出する負値抽出手段と、前記係数演算手段の出力と前記正値抽出手段の出力の積、及び前記係数演算手段の出力と前記負値抽出手段の出力の積を加算して前記各3レベル単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする。
さらに、本発明は、2次巻線を複数個有する入力変圧器と、前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の中性点を有する3レベル整流回路と、この3レベル整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相3レベルインバータをY接続して成る3相インバータ装置と、前記単相3レベルインバータの出力電圧を夫々制御する制御回路とから構成され、前記制御回路は、前記単相3レベルインバータの正側及び負側の直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の出力電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、前記補正手段は、前記3レベルインバータに供給される正側及び負側直流電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、この直流電圧検出手段の出力の高周波数成分を夫々除去する高周波成分除去手段と、この高周波成分除去手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、この最大値選択手段の出力を前記高周波成分除去手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、この係数演算手段の出力の上限値を制限する上限値制限手段と、各相の電圧指令値の正値を抽出する正値抽出手段と、各相の電圧指令値の負値を抽出する負値抽出手段と、前記係数演算手段の出力と前記正値抽出手段の出力の積、及び前記係数演算手段の出力と前記負値抽出手段の出力の積を加算して前記各3レベルインバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明による電力変換装置の第1の実施の形態を図1を用いて説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。
【0014】
入力変圧器1は複数個の2次巻線を有し、夫々の2次巻線はヒューズFを介して整流器Rに接続されている。これら複数台の整流器Rは3グループに分割され、各グループに属する複数台の整流器Rの直流出力は夫々直列に接続され、整流回路2a、2b及び2cを形成している。整流回路2a、2b及び2cの直流出力は単相インバータ4a、4b及び4cに夫々接続され、所望の周波数、電圧の交流を得ている。これらの単相インバータ4a、4b及び4cの出力はY接続され、中性点を持つ3相インバータ装置を形成すると共に、リアクトルLを介して交流電動機Mに3相電力を供給している。
【0015】
以上が図1の主回路構成である。以下制御回路の構成について説明する。尚、図1では、本発明に直接関係する電圧制御回路部分を中心に描いてあり、その他の制御回路は省略されている。
【0016】
整流回路2a、2b及び2cの直流出力は、直流出力線路間に接続した直流電圧検出回路3a、3b及び3cで夫々検出される。この検出値は最大値検出回路5に入力され、最大値を得る。この得られた最大値を係数演算器6a、6b及び6cに入力し、この係数演算器6a、6b及び6cでは、この最大値を前述の直流電圧検出回路3a、3b及び3cの検出値で夫々除算する。更に、これらの演算で得られた値を乗算器7a、7b及び7cに入力し、単相インバータ4a、4b及び4cの電圧指令値V*u、V*v及びV*wと夫々乗算される。このようにして得られた各補正電圧指令値をPWM制御器8a、8b及び8cに入力し、単相インバータ4a、4b及び4cの主回路デバイスのゲート制御信号に変換する。
【0017】
次に、以上の構成における図1の動作について説明する。
【0018】
入力変圧器1の複数個の2次巻線から得られる交流を整流器Rで整流し、これを直列に接続した整流回路2a、2b及び2cの各直流出力電圧は、通常時には同一となる様になっている。すなわち、各単相インバータ4a、4b及び4cの直流電圧が全て同一値V0で平衡状態が保たれている場合は、係数演算器6a、6b及び6cの出力は1となり、この時の補正電圧指令値は各相の電圧指令値と等しくなる。
【0019】
この状態から、例えば、U相用単相インバータ4aの直流電圧のみがV1まで低下した事象を想定すると、最大値選択回路5の出力はV0、係数演算器6a、6b及び6cの出力は夫々、6aがV0/V1、6b及び6cが1となる。これらの出力が各相の電圧指令値V*u、V*v及びV*wに夫々乗じられる結果、最終的な補正電圧指令値はU相用だけが直流電圧の逆比で補正され、PWM制御器8aにより単相インバータ4aの出力をV0/V1倍するようなゲートパルスがU相用単相インバータ4aに与えられ、この結果3相出力電圧は平衡化される。
【0020】
このようにして、単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【0021】
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。この第2の実施の形態の各部について、図1の第1の実施の形態に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第2の実施の形態が、第1の実施の形態と異なる点は、直流電圧検出回路3a、3b及び3cの出力にローパスフィルタ10a、10b及び10cを夫々挿入している点、及び係数演算器6a、6b及び6cの出力にリミッタ9a、9b及び9cを夫々挿入している点である。
【0022】
直流電圧には電源周波数の6倍調波及び単相インバータ出力周波数の4倍調波の高周波リプル電圧が重畳されるため、ローパスフィルタ10a、10b及び10cの挿入により前記リプル電圧は除去される。このように構成することにより最大値選択回路5並びに係数演算器6a、6b及び6cの動作精度を向上させることができる。
【0023】
また不平衡が増大した際に、補正電圧指令値が単相インバータ4a、4b及び4cの電圧制御範囲を逸脱しないようにリミッタ9a、9b及び9cによって上限値を設けたので、電力変換装置に安定した動作を行なわせることができる。
【0024】
このようにすれば、単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な安定度の高い電力変換装置を提供することができる。
【0025】
(第3の実施の形態)
図3は本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。この第3の実施の形態の各部について、図1の第1の実施の形態に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第3の実施の形態が、第1の実施の形態と異なる点は、単相インバータ4a、4b及び4cが、直流中性点電圧を利用した3レベル方式となっている点である。この図3に示したように、整流回路2a、2b及び2c側に中性点を設けない場合には、図1の第1の実施の形態と同様の電圧制御回路の構成を適用することができる。
【0026】
このようにして、3レベル単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【0027】
(第4の実施の形態)
図4は本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。この第4の実施の形態の各部について、図2の第2の実施の形態に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第4の実施の形態が、第2の実施の形態と異なる点は、単相インバータ4a、4b及び4cが、直流中性点電圧を利用した3レベル方式となっている点である。
【0028】
このようにすれば、第2の実施の形態と同様、ローパスフィルタ10a、10b及び10cにより、高周波成分を除去し、且つリミッタ9a、9b及び9cにより電圧制御の安定性を確保しているので、3レベル単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な安定度の高い電力変換装置を提供することができる。
【0029】
(第5の実施の形態)
図5は本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。この第5の実施の形態の各部について、図3の第3の実施の形態に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第5の実施の形態が、第3の実施の形態と異なる点は、整流回路2a、2b及び2cの夫々の中性点と単相インバータ4a、4b及び4cの中性点が接続されている点、また直流電圧検出器3a、3b、3c、3d、3e及び3fと、係数演算器6a、6b、6c、6d、6e及び6fと、乗算器7a、7b、7c、7d、7e及び7fとを単相インバータ4a、4b及び4cの正側直流及び負側直流用に独立に備えている点、更に3相電圧指令V*u、V*v及びV*wを正側と負側に分離するための正値通過フィルタ11a、11b及び11c、並びに負値通過フィルタ12a、12b及び12cを備えている点である。
【0030】
このように、整流器Rと3レベル単相インバータ4a、4b及び4cの中性点が接続されている場合、単相インバータ4a、4b及び4cの正側直流電圧と負側直流電圧の不平衡も補正対象とし、相電圧基準の正側と負側に独立の係数を乗じる構成として3相インバータ装置の出力電圧を平衡化することが可能となる。
【0031】
このようにすれば、3レベル単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を正側と負側を独立に抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【0032】
(第6の実施の形態)
図6は本発明の第6の実施の形態に係る電力変換装置の構成図である。この第6の実施の形態の各部について、図5の第5の実施の形態に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第6の実施の形態が、第5の実施の形態と異なる点は、直流電圧検出回路3a、3b、3c、3d、3e及び3fの出力にローパスフィルタ10a、10b、10c、10d、10e及び10fを夫々挿入した点、また係数演算器6a、6b、6c、6d、6e及び6fの出力にリミッタ9a、9b、9c、9d、9e及び9cを夫々挿入した点である。
【0033】
直流電圧には電源周波数の6倍調波及び単相インバータ出力周波数の4倍調波のリプル電圧が重畳されるため、第2の実施の形態と同様に、ローパスフィルタ10a、10b、10c、10d、10e及び10fの挿入により前記リプル電圧を除去する。このように構成すれば最大値選択回路5あるいは係数演算器6a、6b及び6cの動作精度を向上させることができる。
【0034】
また不平衡が増大した際に補正出力が単相インバータ4a、4b及び4cの電圧制御範囲を逸脱しないようリミッタ9a、9b、9c、9d、9e及び9fにより上限値を設けることにより電力変換装置の安定動作を得ることができる。
【0035】
異常の実施の形態によれば、3レベル単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ装置の出力相電圧の不均衡を正側と負側を独立に抑制することが可能な安定度の高い電力変換装置を提供することができる。
【0036】
尚、以上の説明では、インバータ装置の出力電圧と出力周波数の関連については言及していないが、本発明の電力変換装置は、通常のいわゆるV/F一定制御、また励磁電流とトルク電流を独立して制御するベクトル制御やセンサレスベクトル制御にも適用可能であることは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば単相インバータ間の直流電圧不均衡発生時にインバータ出力相電圧の不均衡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【図4】 本発明の第4の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【図5】 本発明の第5の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【図6】 本発明の第6の実施の形態に係る電力変換装置の構成図。
【符号の説明】
1 入力変圧器
2a、2b、2c 整流回路
3a、3b、3c、3d、3e、3f 直流電圧検出回路
4a、4b、4c インバータ
5 最大値選択回路
6a、6b、6c、6d、6e、6f 係数演算器
7a、7b、7c、7d、7e、7f 乗算器
8a、8b、8c PWM制御器
9a、9b、9c、9d、9e、9f リミッタ
10a、10b、10c、10d、10e、10f ローパスフィルタ
11a、11b、11c 正値通過フィルタ
12a、12b、12c 負値通過フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a unit inverter type power conversion device that corrects voltage imbalance between phases.
[0002]
[Prior art]
In order to increase the capacity and voltage of a power conversion device in a power conversion device that outputs three-phase power, and to improve the output waveform, for example, a power conversion device as shown in
[0003]
The main circuit of the unit inverter described above converts the power from the secondary winding of the transformer into DC power by a rectifier circuit and a DC smoothing capacitor, and converts it to power having an arbitrary frequency and voltage by a single-phase inverter circuit. Is configured to convert.
[0004]
In such a unit inverter type power converter, it is also conceivable that only the rectifier circuit side is connected in series and the unit inverter is configured as a single large-capacity single-phase inverter (see, for example, Patent Document 2). ). In this case, the single-phase inverter is often a high-voltage inverter, but with the recent advancement of power device technology, the high-voltage inverter can be realized relatively easily.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-122943 (page 14, FIG. 1)
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3171551 (page 8-9, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when only the rectifier circuit side is connected in series and a power converter using three large-capacity single-phase inverters is used as a unit inverter, some elements of the rectifier circuit connected in multiple series are damaged. Due to the DC voltage imbalance between the single-phase inverters that occurs during the operation, the DC voltage imbalance appears as it is as the phase voltage imbalance of the converter output.
[0008]
Such an imbalance in phase voltage may cause an unbalanced current in the AC motor serving as a load, leading to an increase in loss and an increase in torque pulsation.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problem, and provides a power converter that can suppress an imbalance in output phase voltage of an inverter device when a DC voltage imbalance between single-phase inverters occurs. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present onset Ming, an input transformer with a plurality of secondary windings, comprising a unit rectifier is connected in one-to-one to the secondary winding and multiple series 3 A pair of rectifier circuits, a three-phase inverter device formed by converting each DC output voltage of the rectifier circuit into an AC voltage, and Y-connecting three single-phase inverters constituting each phase; A control circuit for controlling the output voltage of the inverter, and the control circuit includes correction means for respectively suppressing the phase voltage imbalance of the three-phase inverter device caused by the DC voltage imbalance of the single-phase inverter. Yes, and the correction means includes a DC voltage detecting means for respectively detecting the DC output voltage supplied to the three single-phase inverters, the maximum value selecting means for selecting the maximum value of the detected DC output voltage This maximum value is detected by the DC voltage Coefficient calculation means for calculating the coefficient by dividing by the output of the stage, and a correction value for multiplying the output of the coefficient calculation means and the voltage command value for each phase to output the correction voltage command value for each single-phase inverter, respectively Output means .
The present invention also provides an input transformer having a plurality of secondary windings, three sets of rectifier circuits formed by connecting a plurality of unit rectifiers connected in a one-to-one relationship to the secondary windings, Each DC output voltage of the rectifier circuit is converted into an AC voltage, and a three-phase inverter device formed by Y-connecting three single-phase inverters constituting each phase, and the output voltage of each of the single-phase inverters are controlled. A control circuit, and the control circuit includes a correction unit that suppresses a phase voltage imbalance of the three-phase inverter device caused by a DC voltage imbalance of the single-phase inverter, respectively. DC voltage detecting means for detecting DC output voltages supplied to the three single-phase inverters, high frequency component removing means for removing high frequency components included in the output of the DC voltage detecting means, and the high frequency Component removal means Maximum value selecting means for selecting the maximum value of the output, coefficient calculating means for calculating the coefficient by dividing the output of the maximum value selecting means by the output of the high frequency component removing means, and the upper limit value of the output of the coefficient calculating means Upper limit value limiting means, and correction value output means for multiplying the output of the upper limit value limiting means and the voltage command value of each phase and outputting the corrected voltage command value to each single-phase inverter, respectively. It is characterized by that .
Further, the present invention has three sets of neutral points formed by serially connecting an input transformer having a plurality of secondary windings and a plurality of unit rectifiers connected to the secondary windings on a one-to-one basis. A three-level rectifier circuit, a three-phase inverter device formed by converting each DC output voltage of the three-level rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase three-level inverters constituting each phase; And a control circuit that controls the output voltage of the single-phase three-level inverter, respectively, and the control circuit includes the three-phase inverter device caused by an imbalance between the positive and negative DC voltages of the single-phase three-level inverter. Correction means for respectively suppressing the imbalance in output voltage of the output voltage, the correction means detecting DC voltage detection means for detecting positive and negative DC voltages supplied to the three-level inverter, and DC voltage detection The maximum output of the means A maximum value selection means for selecting, a coefficient calculation means for calculating the coefficient by dividing the output of the maximum value selection means by the output of the DC voltage detection means, and a positive value for extracting the positive value of the voltage command value of each phase. A value extraction means, a negative value extraction means for extracting a negative value of the voltage command value of each phase, a product of an output of the coefficient calculation means and an output of the positive value extraction means, and an output of the coefficient calculation means and the negative Correction value output means for adding the products of the outputs of the value extraction means and outputting correction voltage command values to each of the three-level single-phase inverters .
Furthermore, the present invention has three sets of neutral points formed by connecting in series a plurality of unit rectifiers connected to the secondary winding in a one-to-one relationship with a plurality of secondary transformers. A three-level rectifier circuit, a three-phase inverter device formed by converting each DC output voltage of the three-level rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase three-level inverters constituting each phase; And a control circuit that controls the output voltage of the single-phase three-level inverter, respectively, and the control circuit includes the three-phase inverter device caused by an imbalance between the positive and negative DC voltages of the single-phase three-level inverter. Correction means for respectively suppressing the imbalance in output voltage of the output voltage, the correction means detecting DC voltage detection means for detecting positive and negative DC voltages supplied to the three-level inverter, and DC voltage detection Means output high frequency A high frequency component removing means for removing each component, a maximum value selecting means for selecting the maximum value of the output of the high frequency component removing means, and an output of the maximum value selecting means divided by the output of the high frequency component removing means, respectively. Coefficient calculation means for calculating a coefficient, upper limit value limiting means for limiting the upper limit value of the output of the coefficient calculation means, positive value extraction means for extracting the positive value of the voltage command value for each phase, and voltage command for each phase A negative value extracting means for extracting a negative value of the value; a product of the output of the coefficient calculating means and the output of the positive value extracting means; and a product of the output of the coefficient calculating means and the output of the negative value extracting means. And correction value output means for outputting a correction voltage command value to each of the three-level inverters .
[0012]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which can suppress the imbalance of the output phase voltage of an inverter apparatus at the time of DC voltage imbalance generation between single phase inverters can be provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a power converter according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
[0014]
The
[0015]
The above is the main circuit configuration of FIG. The configuration of the control circuit will be described below. In FIG. 1, the voltage control circuit portion directly related to the present invention is mainly shown, and other control circuits are omitted.
[0016]
The DC outputs of the
[0017]
Next, the operation of FIG. 1 in the above configuration will be described.
[0018]
The AC output obtained from the plurality of secondary windings of the
[0019]
From this state, for example, assuming an event in which only the DC voltage of the U-phase single-
[0020]
In this way, it is possible to provide a power conversion device that can suppress an imbalance in output phase voltage of an inverter device when a DC voltage imbalance occurs between single-phase inverters.
[0021]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram of a power conversion device according to the second embodiment of the present invention. About each part of this 2nd Embodiment, the part same as each part of the power converter device which concerns on 1st Embodiment of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that low-
[0022]
Since the high frequency ripple voltage of the 6th harmonic of the power supply frequency and the 4th harmonic of the single-phase inverter output frequency is superimposed on the DC voltage, the ripple voltage is removed by inserting the low-
[0023]
In addition, when the unbalance increases, an upper limit value is provided by the
[0024]
In this way, it is possible to provide a highly stable power conversion device that can suppress an imbalance in inverter output phase voltage when a DC voltage imbalance occurs between single-phase inverters.
[0025]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of a power conversion device according to the third embodiment of the present invention. About each part of this 3rd Embodiment, the part same as each part of the power converter device which concerns on 1st Embodiment of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in that the single-
[0026]
In this way, it is possible to provide a power conversion device that can suppress an imbalance in output phase voltage of an inverter device when a DC voltage imbalance between three-level single-phase inverters occurs.
[0027]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of a power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. About each part of this 4th Embodiment, the part same as each part of the power converter device which concerns on 2nd Embodiment of FIG. 2 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that the single-
[0028]
In this way, as in the second embodiment, high-frequency components are removed by the low-
[0029]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. About each part of this 5th Embodiment, the same part as each part of the power converter device which concerns on 3rd Embodiment of FIG. 3 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fifth embodiment differs from the third embodiment in that the neutral points of the
[0030]
In this way, when the rectifier R and the neutral point of the three-level single-
[0031]
In this way, it is possible to provide a power conversion device capable of independently suppressing the positive side and the negative side of the output phase voltage imbalance of the inverter device when the DC voltage imbalance between the three-level single-phase inverters occurs. Can do.
[0032]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. About each part of this 6th Embodiment, the same part as each part of the power converter device which concerns on 5th Embodiment of FIG. 5 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that the outputs of the DC
[0033]
Since the ripple voltage of the 6th harmonic of the power supply frequency and the 4th harmonic of the single-phase inverter output frequency is superimposed on the DC voltage, the
[0034]
Further, when the unbalance increases, the upper limit value is provided by the
[0035]
According to the embodiment of the abnormality, when DC voltage imbalance between three-level single-phase inverters occurs, the output phase voltage imbalance of the inverter device can be suppressed independently on the positive side and the negative side with high stability A power converter can be provided.
[0036]
In the above description, the relation between the output voltage and the output frequency of the inverter device is not mentioned. However, the power conversion device of the present invention can perform normal so-called V / F constant control, independent excitation current and torque current. Of course, the present invention can also be applied to vector control and sensorless vector control.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can suppress an imbalance in inverter output phase voltage when a DC voltage imbalance occurs between single-phase inverters.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a power conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a power conversion device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a power conversion device according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (5)
前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の整流回路と、
前記整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相インバータをY接続して成る3相インバータ装置と、
前記夫々の単相インバータの出力電圧を制御する制御回路とから構成され、
前記制御回路は、前記単相インバータの直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の相電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、
前記補正手段は、
前記3台の単相インバータに供給される直流出力電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、
この検出された直流出力電圧の最大値を選択する最大値選択手段と、
この最大値を前記直流電圧検出手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、
この係数演算手段の出力と各相の電圧指令値を乗じて前記各単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。An input transformer having a plurality of secondary windings;
Three sets of rectifier circuits formed by connecting a plurality of unit rectifiers connected to the secondary winding in a one-to-one relationship;
A three-phase inverter device formed by converting each DC output voltage of the rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase inverters constituting each phase;
A control circuit that controls the output voltage of each of the single-phase inverters,
Wherein the control circuit have a respective inhibit correcting means imbalance of the phase voltage of the three-phase inverter device due to an imbalance of the DC voltage of the single-phase inverter,
The correction means includes
DC voltage detection means for detecting each DC output voltage supplied to the three single-phase inverters;
Maximum value selection means for selecting the maximum value of the detected DC output voltage;
Coefficient computing means for computing the coefficient by dividing the maximum value by the output of the DC voltage detecting means;
A power conversion apparatus comprising correction value output means for multiplying the output of the coefficient calculation means by the voltage command value of each phase and outputting a correction voltage command value to each single-phase inverter .
前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の整流回路と、
前記整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相インバータをY接続して成る3相インバータ装置と、
前記夫々の単相インバータの出力電圧を制御する制御回路とから構成され、
前記制御回路は、前記単相インバータの直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の相電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、
前記補正手段は、
前記3台の単相インバータに供給される直流出力電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、
この直流電圧検出手段の出力に含まれる高周波数成分を夫々除去する高周波成分除去手段と、
この高周波成分除去手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、
この最大値選択手段の出力を前記高周波成分除去手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、
この係数演算手段の出力の上限値を夫々制限する上限値制限手段と、
この上限値制限手段の出力と各相の電圧指令値を乗じて前記各単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 An input transformer having a plurality of secondary windings;
Three sets of rectifier circuits formed by connecting a plurality of unit rectifiers connected to the secondary winding in a one-to-one relationship;
A three-phase inverter device formed by converting each DC output voltage of the rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase inverters constituting each phase;
A control circuit that controls the output voltage of each of the single-phase inverters,
The control circuit has correction means for respectively suppressing the phase voltage imbalance of the three-phase inverter device due to the DC voltage imbalance of the single-phase inverter,
The correction means includes
DC voltage detection means for detecting each DC output voltage supplied to the three single-phase inverters;
High frequency component removing means for removing high frequency components included in the output of the DC voltage detecting means, respectively;
Maximum value selecting means for selecting the maximum value of the output of the high frequency component removing means,
Coefficient calculating means for calculating the coefficient by dividing the output of the maximum value selecting means by the output of the high frequency component removing means;
Upper limit limiting means for limiting the upper limit of the output of the coefficient calculating means,
A power conversion apparatus comprising : a correction value output means for multiplying the output of the upper limit value limiting means and the voltage command value of each phase to output a correction voltage command value to each single-phase inverter .
前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の中性点を有する3レベル整流回路と、
この3レベル整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相3レベルインバータをY接続して成る3相インバータ装置と、
前記単相3レベルインバータの出力電圧を夫々制御する制御回路とから構成され、
前記制御回路は、前記単相3レベルインバータの正側及び負側の直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の出力電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、
前記補正手段は、
前記3レベルインバータに供給される正側及び負側直流電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、
この直流電圧検出手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、
この最大値選択手段の出力を前記直流電圧検出手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、
各相の電圧指令値の正値を抽出する正値抽出手段と、
各相の電圧指令値の負値を抽出する負値抽出手段と、
前記係数演算手段の出力と前記正値抽出手段の出力の積、及び前記係数演算手段の出力と前記負値抽出手段の出力の積を加算して前記各3レベル単相インバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 An input transformer having a plurality of secondary windings;
A three-level rectifier circuit having three sets of neutral points formed by connecting a plurality of unit rectifiers connected in a one-to-one relationship to the secondary winding in series;
A three-phase inverter device configured by converting each DC output voltage of the three-level rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase three-level inverters constituting each phase;
A control circuit for controlling the output voltage of the single-phase three-level inverter,
The control circuit has correction means for respectively suppressing imbalances in the output voltages of the three-phase inverter device caused by imbalances in positive and negative DC voltages of the single-phase three-level inverter;
The correction means includes
DC voltage detecting means for respectively detecting positive and negative DC voltages supplied to the three-level inverter;
Maximum value selection means for selecting the maximum value of the output of the DC voltage detection means;
Coefficient calculating means for calculating the coefficient by dividing the output of the maximum value selecting means by the output of the DC voltage detecting means;
A positive value extracting means for extracting a positive value of the voltage command value of each phase;
Negative value extraction means for extracting the negative value of the voltage command value of each phase;
The product of the output of the coefficient calculation means and the output of the positive value extraction means, and the product of the output of the coefficient calculation means and the output of the negative value extraction means are added to correct the voltage command to each of the three-level single-phase inverters. A power conversion apparatus comprising correction value output means for outputting values .
前記2次巻線に1対1で接続される単位整流器を複数台直列接続して成る3組の中性点を有する3レベル整流回路と、
この3レベル整流回路の夫々の直流出力電圧を交流電圧に変換し、各相を構成する3台の単相3レベルインバータをY接続して成る3相インバータ装置と、
前記単相3レベルインバータの出力電圧を夫々制御する制御回路とから構成され、
前記制御回路は、前記単相3レベルインバータの正側及び負側の直流電圧の不均衡に起因する前記3相インバータ装置の出力電圧の不均衡を夫々抑制する補正手段を有し、
前記補正手段は、
前記3レベルインバータに供給される正側及び負側直流電圧を夫々検出する直流電圧検出手段と、
この直流電圧検出手段の出力の高周波数成分を夫々除去する高周波成分除去手段と、
この高周波成分除去手段の出力の最大値を選択する最大値選択手段と、
この最大値選択手段の出力を前記高周波成分除去手段の出力で除して夫々係数を演算する係数演算手段と、
この係数演算手段の出力の上限値を制限する上限値制限手段と、
各相の電圧指令値の正値を抽出する正値抽出手段と、
各相の電圧指令値の負値を抽出する負値抽出手段と、
前記係数演算手段の出力と前記正値抽出手段の出力の積、及び前記係数演算手段の出力と前記負値抽出手段の出力の積を加算して前記各3レベルインバータへの補正電圧指令値を夫々出力する補正値出力手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 An input transformer having a plurality of secondary windings;
A three-level rectifier circuit having three sets of neutral points formed by connecting a plurality of unit rectifiers connected in a one-to-one relationship to the secondary winding in series;
A three-phase inverter device configured by converting each DC output voltage of the three-level rectifier circuit into an AC voltage and Y-connecting three single-phase three-level inverters constituting each phase;
A control circuit for controlling the output voltage of the single-phase three-level inverter,
The control circuit has correction means for respectively suppressing imbalances in the output voltages of the three-phase inverter device caused by imbalances in positive and negative DC voltages of the single-phase three-level inverter;
The correction means includes
DC voltage detecting means for respectively detecting positive and negative DC voltages supplied to the three-level inverter;
High frequency component removing means for removing high frequency components of the output of the DC voltage detecting means, respectively;
Maximum value selecting means for selecting the maximum value of the output of the high frequency component removing means,
Coefficient calculating means for calculating the coefficient by dividing the output of the maximum value selecting means by the output of the high frequency component removing means;
Upper limit limiting means for limiting the upper limit of the output of the coefficient calculating means;
A positive value extracting means for extracting a positive value of the voltage command value of each phase;
Negative value extraction means for extracting the negative value of the voltage command value of each phase;
The product of the output of the coefficient calculation means and the output of the positive value extraction means, and the product of the output of the coefficient calculation means and the output of the negative value extraction means are added to obtain a corrected voltage command value for each of the three-level inverters. A power conversion device comprising correction value output means for outputting each .
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