JP4670867B2 - Current-controlled power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電流制御形電力変換装置に関する。 The present invention relates to a current control type power converter.
従来、電流制御形電力変換装置としては、直流側の電流センサ1つで線電流を検出するものがある(例えば、特開2004−282974号公報(特許文献1)参照)。 Conventionally, as a current control type power converter, there is one that detects a line current with one DC-side current sensor (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-282974 (Patent Document 1)).
この電流制御形電力変換装置は、原理的に線電流が検出できない位相があり、座標変換によりdq軸電流を求めるために三相電流の瞬時値を検出する電流センサを交流側に設ける必要がある。 This current control type power conversion device has a phase in which a line current cannot be detected in principle, and it is necessary to provide a current sensor for detecting an instantaneous value of a three-phase current on the AC side in order to obtain a dq axis current by coordinate conversion. .
このような、交流側に電流センサを設けた電流制御形電力変換装置では、電力系統に接続されるときに直流分を含んだ電流が系統側の変圧器に流れると、変圧器の偏磁を招くという問題がある。資源エネルギー庁の「系統連系技術要件ガイドライン」によれば、交流側の直流レベルを定格交流電流の1%程度以下にする必要がある。 In such a current control type power conversion device provided with a current sensor on the AC side, when a current including a DC component flows to the transformer on the system side when connected to the power system, the transformer is demagnetized. There is a problem of inviting. According to the Agency for Natural Resources and Energy's “Guidelines for Grid Connection Technology Requirements”, the DC level on the AC side must be about 1% or less of the rated AC current.
このため、上記交流側に電流センサを設けた電流制御形電力変換装置の電流制御には、直流分の検出が可能なDCCTを交流側に設ける必要があり、このようなDCCTのホール素子から出力される低い電圧信号は増幅器で増幅しなければならないため、振幅、オフセット、温度ドリフトについて高い精度で補償されたDCCTを用いる必要があり、コストが高くなるという問題がある。
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で交流側に用いられる電流センサの振幅,オフセットや温度ドリフトを補償でき、安価な電流センサを用いてコストを低減できる電流制御形電力変換装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a current control type power converter that can compensate for the amplitude, offset, and temperature drift of a current sensor used on the AC side with a simple configuration and can reduce the cost by using an inexpensive current sensor. There is.
上記課題を解決するため、この発明の電流制御形電力変換装置は、
三相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング素子を有し、三相交流電圧を直流電圧に変換するかまたは直流電圧を三相交流電圧に変換する変換部と、
上記変換部の交流側電流を検出する交流側電流検出部と、
上記変換部の直流側電流を検出する直流側電流検出部と、
上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流と上記直流側電流検出部により検出された上記直流側電流に基づいて、上記変換部を空間ベクトル変調法を用いたパルス幅変調により制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記直流側電流検出部により検出された上記直流側電流のうちの上記交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分と、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流の所定の相の電流分とに基づいて得られた振幅補正値により、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流の振幅誤差を補正すると共に、
上記直流側電流検出部により検出された上記直流側電流のうちの上記交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分の直流側オフセット成分と、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流の所定の相の電流分の交流側オフセット成分とに基づいて得られたオフセット補正値により、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流のオフセット誤差を補正することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a current control type power converter according to the present invention is
A converter that has six switching elements constituting a three-phase bridge circuit and converts a three-phase AC voltage into a DC voltage or converts a DC voltage into a three-phase AC voltage;
An AC side current detection unit that detects an AC side current of the conversion unit;
A DC side current detection unit for detecting a DC side current of the conversion unit;
Based on the AC side current detected by the AC side current detection unit and the DC side current detected by the DC side current detection unit, the conversion unit is controlled by pulse width modulation using a space vector modulation method. A control unit,
The control unit
Of the DC side current detected by the DC side current detection unit, a current corresponding to a current component of a predetermined phase of the AC side current, and the AC side current detected by the AC side current detection unit With the amplitude correction value obtained based on the current component of the predetermined phase, the amplitude error of the alternating current detected by the alternating current detector is corrected,
Of the DC-side current detected by the DC-side current detector, a DC-side offset component corresponding to a current component of a predetermined phase of the AC-side current and detected by the AC-side current detector Correcting an offset error of the AC side current detected by the AC side current detection unit by an offset correction value obtained based on an AC side offset component corresponding to a current of a predetermined phase of the AC side current. Features.
上記構成の電流制御形電力変換装置によれば、空間ベクトル変調法によるパルス幅変調では、上記直流側電流検出部により検出された変換部の直流側電流の所定の位相区間おいて、変換部の交流側電流の所定の相の電流分に相当する電流が流れる。また、通常シャント抵抗が用いられる直流側電流検出部により検出される上記直流側電流は、振幅誤差,オフセットや温度ドリフトが少なく、上記交流側電流の所定の相の電流分に相当する電流を基準に用いることによって、上記交流側電流検出部により検出される上記交流側電流の所定の相の電流分に対して、振幅誤差とオフセット誤差を補正することが可能となる。したがって、簡単な構成で交流側に用いられる電流センサの振幅,オフセットや温度ドリフトを補償でき、安価な電流センサを用いてコストを低減できる。 According to the current-controlled power conversion device having the above configuration, in the pulse width modulation by the space vector modulation method, in the predetermined phase section of the DC side current of the conversion unit detected by the DC side current detection unit, the conversion unit A current corresponding to a predetermined phase of the AC side current flows. In addition, the DC current detected by the DC current detector that normally uses a shunt resistor has less amplitude error, offset, and temperature drift, and is based on a current corresponding to a current component of a predetermined phase of the AC current. As a result, the amplitude error and the offset error can be corrected with respect to the current component of a predetermined phase of the AC side current detected by the AC side current detection unit. Therefore, the amplitude, offset, and temperature drift of the current sensor used on the AC side can be compensated with a simple configuration, and the cost can be reduced by using an inexpensive current sensor.
また、一実施形態の電流制御形電力変換装置では、上記制御部は、起動時に、上記交流側電流の振幅誤差の補正または上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行う。 In the current control type power converter of one embodiment, the control unit performs at least one of the correction of the amplitude error of the AC side current and the correction of the offset error of the AC side current at the time of activation.
上記実施形態によれば、起動時に、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流の振幅誤差の補正またはオフセット誤差の補正の少なくとも一方を制御部が行うことによって、上記交流側電流の振幅,オフセットの温度ドリフトを解消できる。 According to the embodiment, at the time of start-up, the control unit performs at least one of the amplitude error correction or the offset error correction of the AC side current detected by the AC side current detection unit. Amplitude and offset temperature drift can be eliminated.
また、一実施形態の電流制御形電力変換装置では、上記制御部は、運転中に、上記交流側電流の振幅誤差の補正または上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行う。 In the current control type power converter of one embodiment, the control part performs at least one of correction of the amplitude error of the AC side current or correction of the offset error of the AC side current during operation.
上記実施形態によれば、運転中に、上記交流側電流検出部により検出された上記交流側電流の振幅誤差の補正またはオフセット誤差の補正の少なくとも一方を制御部が行うことによって、上記交流側電流の振幅,オフセットの温度ドリフトを解消できる。 According to the embodiment, during operation, the control unit performs at least one of the amplitude error correction or the offset error correction of the AC side current detected by the AC side current detection unit, thereby the AC side current. The temperature drift of the amplitude and offset can be eliminated.
以上より明らかなように、この発明の電流制御形電力変換装置によれば、簡単な構成で交流側に用いられる電流センサの振幅,オフセットや温度ドリフトを補償でき、安価な電流センサを用いてコストを低減できる。 As is clear from the above, according to the current control type power converter of the present invention, it is possible to compensate for the amplitude, offset and temperature drift of the current sensor used on the AC side with a simple configuration. Can be reduced.
また、一実施形態の電流制御形電力変換装置によれば、起動時に、上記交流側電流の振幅誤差の補正、または、上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行うことによって、上記交流側電流検出部の振幅,オフセットのばらつきを解消できる。 Further, according to the current control type power conversion device of one embodiment, at the time of start-up, by performing at least one of correction of the amplitude error of the AC side current or correction of the offset error of the AC side current, the AC current Variations in amplitude and offset of the side current detector can be eliminated.
また、一実施形態の電流制御形電力変換装置によれば、運転中に、上記交流側電流の振幅誤差の補正、または、上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行うことによって、上記交流側電流検出部の振幅,オフセットの温度ドリフトを解消できる。 Further, according to the current control type power conversion device of one embodiment, during operation, by performing at least one of the correction of the amplitude error of the AC side current or the correction of the offset error of the AC side current, The temperature drift of the amplitude and offset of the AC side current detector can be eliminated.
以下、この発明の電流制御形電力変換装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the current control type power converter of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1はこの発明の実施の一形態の電流制御形電力変換装置の構成を示している。この電流制御形電力変換装置は、直流側から交流側に電流が流れる逆変換器として構成した例を示しているが、点線で示すように、直流電源Eの代わりに負荷Rを接続して、交流側から直流側に電流が流れる順変換器としても動作することができる。 FIG. 1 shows the configuration of a current-controlled power converter according to an embodiment of the present invention. This current control type power conversion device shows an example configured as an inverse converter in which a current flows from the DC side to the AC side, but as shown by a dotted line, a load R is connected instead of the DC power source E, It can also operate as a forward converter in which current flows from the AC side to the DC side.
この電流制御形電力変換装置は、図1に示すように、三相交流電源10のR相の出力端子をリアクトルLRを介して変換部の一例としてのパワーモジュール3の第1交流側端子に接続し、三相交流電源10のS相の出力端子をリアクトルLSを介してパワーモジュール3の第2交流側端子に接続し、三相交流電源10のT相の出力端子をリアクトルLTを介してパワーモジュール3の第3交流側端子に接続している。上記パワーモジュール3の正極側端子にコンデンサCの一端を接続し、コンデンサCの他端をシャント抵抗7を介して負極側端子に接続している。上記コンデンサCに直流電源Eを並列に接続している。
The current controlled power converter, as shown in FIG. 1, the first AC terminals of the
また、上記電流制御形電力変換装置は、三相交流電源10のR相電圧の位相を検出する位相検出部4と、リアクトルLRとリアクトルLSを夫々流れる電流を検出する交流側電流検出部の一例としての電流センサ1,2と、シャント抵抗7により検出される電流を表す信号を増幅する増幅器6と、上記位相検出部4からの信号と電流センサ1,2からの信号および増幅器6からの信号に基づいて、パワーモジュール3に制御信号を出力する制御回路5とを備える。上記位相検出部4と増幅器6と制御回路5で制御部11を構成している。上記シャント抵抗7と増幅器6で直流側電流検出部を構成している。
The current control type power converter includes a
上記パワーモジュール3は、スイッチング素子の一例としての6つのトランジスタQ1〜Q6により三相ブリッジ回路を構成している。
The
上記制御回路5は、図2に示す電圧ベクトルを順次選択する空間ベクトル変調法によりPWM変調でパワーモジュール3を制御する。ここで、60度毎に分割される6つのモードの領域内の位相角φにより、電圧ベクトルτ4,τ6,τ0の時比率は次の(1)〜(3)式により求められる。
T0:キャリア周期、ks:電圧制御率
The
T 0 : carrier cycle, ks: voltage control rate
また、表1は各モードの領域毎の電圧ベクトル、直流電流、逆変換のときの直流側に表れる線電流成分、順変換のときの直流側に表れる線電流成分、および、電圧ベクトルの出力時間を示している。 Table 1 shows the voltage vector, DC current, line current component appearing on the DC side during reverse conversion, line current component appearing on the DC side during forward conversion, and output time of the voltage vector for each mode area. Is shown.
例えば、モード1においては、電圧ベクトルV4,V6が選択され、電圧ベクトルV4ではR相上アーム(トランジスタQ1)がオンするため、R相の電流が直流側のシャント抵抗7に流れて、逆変換では正の電圧信号Irとして検出され、順変換では負の電圧信号-Irとして検出される。また、電圧ベクトルV6ではT相下アーム(トランジスタQ6)がオンするため、T相の電流が直流側のシャント抵抗7に流れて、逆変換では負の電圧信号-Itとして検出され、順変換では正の電圧信号Itとして検出される。このように、シャント抵抗7に発生する電圧信号を電圧ベクトルV4,V6の出力時間内にサンプリングすることにより、交流側の線電流を検出することができる。
For example, in the
このシャント抵抗7に発生する電圧信号のサンプリングは、トリガー信号により制御回路5のA/Dコンバータをスタートさせることにより行う。
Sampling of the voltage signal generated in the
図4は、二相変調波形における検出タイミングを示し、図5は、三相変調波形における検出タイミングを示している。 FIG. 4 shows the detection timing in the two-phase modulation waveform, and FIG. 5 shows the detection timing in the three-phase modulation waveform.
図4,図5に示すように、PWM出力は上記(1)〜(3)式より求まる通電時間をPWMカウンタで比較することにより得られ、検出可能な期間は、各電圧ベクトルの出力期間よりデッドタイムを除いた図中の傾斜部となる。このため、PWMカウンタと同期した別のA/Dトリガーカウンタを用いて、図中の式で得られる値と比較することにより、検出可能期間の中間でA/Dコンバータをスタートさせるトリガー信号を発生させることができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the PWM output is obtained by comparing the energization time obtained from the above equations (1) to (3) with a PWM counter, and the detectable period is from the output period of each voltage vector. It becomes an inclined part in the figure excluding the dead time. For this reason, using another A / D trigger counter synchronized with the PWM counter, the trigger signal for starting the A / D converter is generated in the middle of the detectable period by comparing with the value obtained by the equation in the figure Can be made.
図4では、A/Dトリガーカウンタが電圧ベクトルV0の出力時間τ0の中間τ0/2をカウントすると、直流電流i0をサンプリングし、A/Dトリガーカウンタが時間(τ0+τ4/2+td/2)をカウントすると、直流電流i1をサンプリングし、A/Dトリガーカウンタが時間(τ0+τ4+τ6/2+td/2)をカウントすると、直流電流i2をサンプリングする。 In FIG. 4, when the A / D trigger counter counts the middle τ0 / 2 of the output time τ0 of the voltage vector V0, the DC current i0 is sampled, and the A / D trigger counter counts the time (τ0 + τ4 / 2 + td / 2). When the DC current i1 is sampled and the A / D trigger counter counts time (τ0 + τ4 + τ6 / 2 + td / 2), the DC current i2 is sampled.
一方、図5では、A/Dトリガーカウンタが時間τ0/4をカウントすると、直流電流i0をサンプリングし、A/Dトリガーカウンタが時間(τ0/2+τ4/2+td/2)をカウントすると、直流電流i1をサンプリングし、A/Dトリガーカウンタが時間(τ0/2+τ4+τ6/2+td/2)をカウントすると、直流電流i2をサンプリングする。 On the other hand, in FIG. 5, when the A / D trigger counter counts the time τ0 / 4, the DC current i0 is sampled, and when the A / D trigger counter counts the time (τ0 / 2 + τ4 / 2 + td / 2), the DC current i1. When the A / D trigger counter counts time (τ0 / 2 + τ4 + τ6 / 2 + td / 2), the DC current i2 is sampled.
なお、電圧ベクトルV0,V7が選択される零ベクトル期間は、三相交流電源10とパワーモジュール3との間を環流するため、シャント抵抗7には電流は流れないが、ここでは、シャント抵抗7の信号を増幅する増幅器6のオフセットレベルをまず補正するために、他のベクトルと同様にサンプリングして、次の(4)式,(5)式により補正する。
During the zero vector period in which the voltage vectors V0 and V7 are selected, no current flows through the
なお、二相変調波形、三相変調波形において、図4,図5以外のベクトルパターンも選択できるが、上記(1)〜(3)式の通電時間に基づいて、制御回路5のA/Dコンバータへのトリガータイミングを設定すればよく、また、オフセット検出は電圧ベクトルV0,V7のいずれのタイミングで行ってもよい。
In the two-phase modulation waveform and the three-phase modulation waveform, vector patterns other than those shown in FIGS. 4 and 5 can be selected. However, the A / D of the
図3は表1と上記(1)〜(3)式に基づく線電流,出力時間および直流電流の波形を示している。電圧ベクトルV4の出力時間t4は位相角60度で最小となり、電圧ベクトルV6の出力時間t6は0度で出力時間が最小となることに留意し、出力時間t6からt4へのモードの遷移に伴い、同一のベクトルが選択される状態を用いると、120度期間の電流が検出できることになる。 FIG. 3 shows the waveforms of line current, output time and direct current based on Table 1 and the above equations (1) to (3). Note that the output time t4 of the voltage vector V4 is minimum at a phase angle of 60 degrees, the output time t6 of the voltage vector V6 is 0 degrees, and the output time is minimum, and accompanying the mode transition from the output time t6 to t4 If a state in which the same vector is selected is used, a current for a period of 120 degrees can be detected.
例えば、モード1でT相が検出できる電圧ベクトルV6については、位相角60度で出力時間t6は最大となり、次のモード2では出力時間t4であるから位相角0度で最大の出力時間が得られるため、2つのモードを通じて120度期間、連続して電流が検出できる。
For example, for the voltage vector V6 that can detect the T phase in
以上の動作は、図2の電圧ベクトルの図からも明らかであり、各頂点を中心として±60度の期間、各電圧ベクトルに相当する線電流が検出できる。 The above operation is also apparent from the voltage vector diagram of FIG. 2, and the line current corresponding to each voltage vector can be detected for a period of ± 60 degrees around each vertex.
図6にゲイン、オフセット検出波形を示している。 FIG. 6 shows gain and offset detection waveforms.
正弦波の全波整流平均値は次の(6)式で表される(Aは定数)。
The full wave rectified average value of the sine wave is expressed by the following equation (6) (A is a constant).
直流側のシャント抵抗7で検出される電流は、線電流の120度期間を除いた全波整流波形に相当するため、全波整流平均値Aavgを求めると、次の(7)式で表される。
Since the current detected by the
上記(7)式では、(6)式と比較すると、0.87倍程度の平均値が得られ、交流側の電流センサ1,2の振幅補正用の基準信号として十分なレベルの全波整流平均値Aavg(DC)を確保することができる。
In the above equation (7), an average value of about 0.87 times is obtained as compared with the equation (6), and full-wave rectification at a level sufficient as a reference signal for amplitude correction of the
以上の線電流の120度の期間において、交流側の電流センサ1,2についても同期してサンプリングすることにより全波整流平均値Aavg(AC)を求め、次の(8)式で振幅補正値としてのゲイン補正値ΔGを得る。
In the period of 120 degrees of the above line current, the AC
一方、オフセット電圧については、次の(9),(10)式により、直流側、交流側ともに半波毎の120度期間の半波整流平均値Havg+,Havg-を求め、次の(11)式の関係より、交流側電流オフセット成分Voffset(AC)と直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を夫々求める(図3参照)。
On the other hand, for the offset voltage, the half-wave rectified average values H avg + and H avg− for a 120-degree period for each half-wave are obtained on both the DC side and the AC side by the following equations (9) and (10). From the relationship of equation (11), an AC side current offset component V offset (AC) and a DC side current offset component V offset (DC) are obtained respectively (see FIG. 3).
なお、交流側については、運転中の検出電流と増幅器それぞれのオフセットの分離が困難であるため、交流側電流オフセット成分Voffset(AC)を信号より除去し、直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を加算する。 On the AC side, since it is difficult to separate the offset of the detected current and the amplifier during operation, the AC side current offset component V offset (AC) is removed from the signal, and the DC side current offset component V offset (DC ) Is added.
図7A, 図7Bに上記の電流検出法による制御部の構成を示している。図7Aは直流側から交流側に電流が流れる逆変換のときの制御部11Aを備えた電流制御形電力変換装置の構成を示し、図7Bは交流側から直流側に電流が流れる順変換のときの制御部11Bを備えた電流制御形電力変換装置の構成を示している。なお、図7A, 図7Bにおいて、図1に示す電流制御形電力変換装置と同一の構成部には同一参照番号を付している(ただし、リアクトルLr,Ls,Ltは省略してLとしている)。また、図7A, 図7Bでは、シャント抵抗7により検出された直流側の電流Idcを増幅する増幅器6を省略している。
7A and 7B show the configuration of the control unit based on the current detection method described above. FIG. 7A shows a configuration of a current control type power converter provided with a
図7Aに示すように、直流側から交流側に電流が流れる逆変換を行う電流制御形電力変換装置の制御部11Aは、有効電力指令値p*と有効電力pを減算する加減算器20と、加減算器20からの出力を比例積分して有効電流指令値Iq*を出力する電力制御器21と、電力制御器21からの有効電流指令値Iq*と無効電流指令値Id*=0に基づいて、電圧指令値Vi*を出力する非干渉電流制御部22と、非干渉電流制御部22からの電圧指令値Vi*に基づいてPWM制御信号をパワーモジュール3に出力する空間ベクトル変調部23と、空間ベクトル変調部23からのタイミング信号に基づいて、交流側の電流センサDCCT(図1の1,2)により検出された電流Ir,Isの校正処理を制限する最小パルス幅制限部24と、最小パルス幅制限部24からの制御信号と、シャント抵抗7により検出された直流側の電流Idcと、電流センサDCCTからの電流Ir,Isに基づいて、ゲイン補正値ΔGと交流側電流オフセット成分Voffset(AC)と直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を演算する電流校正部25と、電流校正部25からの交流側電流オフセット成分Voffset(AC)を電流Ir,Isから夫々減算する交流側電流オフセット補正部の一例としての減算器26と、減算器26の出力に電流校正部25からのゲイン補正値ΔGを乗算する交流側電流振幅補正部の一例としての乗算器27と、乗算器27の出力に電流校正部25からの直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を加算する交流側電流オフセット加算部の一例としての加算器28と、加算器28からの補正された電流Ir,Isに基づいて、二相/三相変換により有効電流Idと無効電流Idを非干渉電流制御部22に出力する座標変換器29とを有する。
As shown in FIG. 7A, the
上記電流校正部25は、第3のスイッチング状態のときにシャント抵抗7により検出された直流側電流をオフセット成分として用いて、第1,第2のスイッチング状態のときに上記直流側電流のオフセットを補正するオフセット補正部25aと、上記オフセット補正部25aによりオフセットが補正された上記直流側電流のうちの交流側電流の所定の相の電流分(電流Ir,Is)に対応する電流分と、上記交流側電流の所定の相の電流分(電流Ir,Is)に基づいて、上記交流側電流の所定の相の電流分(電流Ir,Is)の振幅を補正するための振幅補正値としてのゲイン補正値ΔGを演算する振幅補正値演算部25bと、上記オフセット補正部25aによりオフセットが補正された上記直流側電流のうちの上記交流側電流の所定の相の電流分(電流Ir,Is)に対応する電流分に基づいて、直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を演算する直流側電流オフセット成分演算部25cと、上記交流側電流の所定の相の電流分(電流Ir,Is)に基づいて、交流側電流オフセット成分Voffset(AC)を演算する交流側電流オフセット成分演算部25dとを有する。
The
一方、図7Bに示すように、交流側から直流側に電流が流れる順変換を行う電流制御形電力変換装置の制御部11Bは、図7Aに示す制御部11A加減算器20と電力制御器21の代わりに、電圧指令値Vdc*と電圧値Vdcを減算する加減算器30と、上記加減算器30からの出力を比例積分して有効電流指令値Iq*を出力する電圧制御器31を備えている。
On the other hand, as illustrated in FIG. 7B, the control unit 11B of the current control type power conversion device that performs forward conversion in which current flows from the AC side to the DC side includes the
上記図7A, 図7Bに示す電流制御形電力変換装置の検出タイミングでは、電圧制御率、キャリア周波数、デッドタイムにより、120度区間の両端は、電圧ベクトルの出力時間が短くなり、検出不能となる場合がある。このため、最小パルス幅で制限するブロックとして最小パルス幅制限部24を設け、電圧ベクトルの出力時間が最小パルス幅よりも短くなると、電流Ir,Isの補正を停止する。
At the detection timing of the current-controlled power converter shown in FIGS. 7A and 7B, the voltage vector output time is shortened at both ends of the 120-degree section due to the voltage control rate, carrier frequency, and dead time, and cannot be detected. There is a case. Thus, the minimum pulse
上記構成の電流制御形電力変換装置によれば、簡単な構成で交流側の電流センサ1,2の振幅,オフセットや温度ドリフトを補償でき、安価な電流センサを用いてコストを低減することができる。
According to the current control type power converter having the above configuration, the amplitude, offset, and temperature drift of the AC
また、60度毎に異なる6つの電圧ベクトルを選択する空間ベクトル変調法を用いたパルス幅変調によってパワーモジュール3を制御する電流制御形電力変換装置において、第1,第2のスイッチング状態のときにシャント抵抗7,増幅器6により検出された直流側電流は、交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分を有している。この直流側電流のうちの交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分を利用して、電流センサ1,2により検出された上記交流電流のオフセットや振幅を補正することが可能となる。
In the current control type power converter that controls the
また、交流側電流オフセット成分Voffset(AC)を用いて交流側電流の所定の相の電流分のオフセットを補正した後に、振幅補正値ΔGを用いて交流側電流の所定の相の電流分である電流Ir,Isの振幅を補正し、振幅が補正された電流Ir,Isに直流側電流オフセット成分Voffset(DC)を加算することにより、増幅器のオフセットの分離が困難な電流センサ1,2により検出された交流側の電流Ir,Isの振幅,オフセットを補正できる。
Further, after correcting the offset of the current in the predetermined phase of the AC side current using the AC side current offset component V offset (AC) , the amplitude correction value ΔG is used to calculate the current in the predetermined phase of the AC side current. certain current I r, corrects the amplitude of I s, the current I r which amplitude is corrected by adding the dc side current offset component V offset (DC) to I s, is difficult current offset of the separation of the amplifier current I r of the detected AC side by
また、表1に示すように、第1,第2のスイッチング状態のときに直流側電流検出部(6,7)により検出された直流側電流のうちの隣接する2つの上記所定の120度区間の電流分は、上記所定の120度区間の交流側電流の所定の相の電流分に対応することにより、上記所定の120度区間で対応づけられた直流側電流の電流分と交流側電流の所定の相の電流分の夫々の平均値を求めることによって、振幅補正値を容易に演算できる。また、上記所定の120度区間で対応づけられた直流側電流の電流分と交流側電流の所定の相の電流分について、それぞれのオフセット成分を容易に演算することができる。 Moreover, as shown in Table 1, two adjacent 120 degree sections adjacent to each other among the DC side currents detected by the DC side current detection units (6, 7) in the first and second switching states. Current corresponding to the current of the predetermined phase of the AC side current of the predetermined 120 degree section, the current of the DC side current associated with the predetermined 120 degree section and the current of the AC side current An amplitude correction value can be easily calculated by obtaining an average value of currents of a predetermined phase. In addition, each offset component can be easily calculated for the current component of the DC side current and the current component of the predetermined phase of the AC side current associated with each other in the predetermined 120-degree section.
また、起動時に、上記交流側電流振幅補正部である乗算器27による交流側電流の振幅の補正と、交流側電流オフセット補正部である減算器26と交流側電流オフセット加算部である加算器28よる交流側電流のオフセットの補正を行うことによって、交流側電流の振幅,オフセットのばらつきを解消できる。なお、起動時に、交流側電流の振幅の補正または交流側電流のオフセットの補正のいずれか一方のみを行ってもよい。
Further, at the time of start-up, the amplitude of the AC side current is corrected by the
また、運転中に、上記交流側電流振幅補正部である乗算器27よる交流側電流の振幅の補正と、交流側電流オフセット補正部である減算器26と交流側電流オフセット加算部である加算器28よる交流側電流のオフセットの補正を行うことによって、交流側電流の振幅,オフセットの温度ドリフトを解消できる。なお、運転中に、交流側電流の振幅の補正または交流側電流のオフセットの補正のいずれか一方のみを行ってもよい。
Further, during operation, the amplitude of the AC side current is corrected by the
1,2,DCCT…電流センサ
3…パワーモジュール
4…位相検出部
5…制御回路
6…増幅器
7…シャント抵抗
10…三相交流電源
11…制御部
20…加減算器
21…電力制御器
22…非干渉電流制御部
23…空間ベクトル変調部
24…最小パルス幅制限部
25…電流校正部
25a…オフセット補正部
25b…振幅補正値演算部
25c…直流側電流オフセット成分演算部
25d…交流側電流オフセット成分演算部
26…減算器
27…乗算器
28…加算器
29…座標変換器
30…加減算器
31…電圧制御器
C…コンデンサ
L,LR,LS,LT…リアクトル
Q1〜Q6…トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記変換部(3)の交流側電流を検出する交流側電流検出部(1,2)と、
上記変換部(3)の直流側電流を検出する直流側電流検出部(6,7)と、
上記交流側電流検出部(1,2)により検出された上記交流側電流と上記直流側電流検出部(6,7)により検出された上記直流側電流に基づいて、上記変換部(3)を空間ベクトル変調法を用いたパルス幅変調により制御する制御部(11,11A,11B)と
を備え、
上記制御部(11,11A,11B)は、
上記直流側電流検出部(6,7)により検出された上記直流側電流のうちの上記交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分と、上記交流側電流検出部(1,2)により検出された上記交流側電流の所定の相の電流分とに基づいて得られた振幅補正値により、上記交流側電流検出部(1,2)により検出された上記交流側電流の振幅誤差を補正すると共に、
上記直流側電流検出部(6,7)により検出された上記直流側電流のうちの上記交流側電流の所定の相の電流分に対応する電流分の直流側オフセット成分と、上記交流側電流検出部(1,2)により検出された上記交流側電流の所定の相の電流分の交流側オフセット成分とに基づいて得られたオフセット補正値により、上記交流側電流検出部(1,2)により検出された上記交流側電流のオフセット誤差を補正することを特徴とする電流制御形電力変換装置。 A conversion unit (3) having six switching elements constituting a three-phase bridge circuit and converting a three-phase AC voltage into a DC voltage or converting a DC voltage into a three-phase AC voltage;
An AC current detector (1, 2) for detecting an AC current of the converter (3);
A DC side current detector (6, 7) for detecting a DC side current of the converter (3);
Based on the AC side current detected by the AC side current detection unit (1, 2) and the DC side current detected by the DC side current detection unit (6, 7), the conversion unit (3) is A control unit (11, 11A, 11B) controlled by pulse width modulation using a space vector modulation method,
The control unit (11, 11A, 11B)
Of the DC-side current detected by the DC-side current detector (6, 7), a current corresponding to a current component of a predetermined phase of the AC-side current, and the AC-side current detector (1, 2). the amplitude correction value obtained on the basis of the current component of a predetermined phase of the detected the ac side current by), the detected the ac side current by the ac side current detection unit (1, 2) the amplitude error While correcting
Of the DC side current detected by the DC side current detector (6, 7), a DC side offset component corresponding to a current component of a predetermined phase of the AC side current, and the AC side current detection By the offset correction value obtained based on the AC side offset component for the current of the predetermined phase of the AC side current detected by the unit (1, 2), the AC side current detection unit (1, 2) A current control type power conversion device, wherein an offset error of the detected AC side current is corrected .
上記制御部(11,11A,11B)は、起動時に、上記交流側電流の振幅誤差の補正または上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする電流制御形電力変換装置。 The current control type power converter according to claim 1,
The controller (11, 11A, 11B) performs at least one of correction of the amplitude error of the AC side current or correction of the offset error of the AC side current at the time of start-up. .
上記制御部(11,11A,11B)は、運転中に、上記交流側電流の振幅誤差の補正または上記交流側電流のオフセット誤差の補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする電流制御形電力変換装置。 In the current control type power converter according to claim 1 or 2,
The controller (11, 11A, 11B) performs at least one of correction of an amplitude error of the AC side current and correction of an offset error of the AC side current during operation. apparatus.
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