JP4724844B2 - 交流交流直接電力変換器の制御装置 - Google Patents
交流交流直接電力変換器の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4724844B2 JP4724844B2 JP2005093489A JP2005093489A JP4724844B2 JP 4724844 B2 JP4724844 B2 JP 4724844B2 JP 2005093489 A JP2005093489 A JP 2005093489A JP 2005093489 A JP2005093489 A JP 2005093489A JP 4724844 B2 JP4724844 B2 JP 4724844B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- converter
- input
- phase
- current command
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
図9において、10は三相交流電源、20はインダクタンスLsにて表した系統インダクタンス、30はリアクトルLf及びコンデンサCfからなる入力フィルタ、40はマトリクスコンバータ、50は誘導電動機等の負荷、60は制御装置である。なお、系統インダクタンス20は、系統に設置されたトランスの漏れインダクタンスや配線インダクタンスによるものである。
すなわち、電圧検出手段61は、図9における検出端(マトリクスコンバータ40の各相入力端子R,S,T)の電圧vr,vs,vtを検出し、この電圧検出値vr,vs,vtを直交2軸の静止座標上の電圧検出値vα,vβに変換する。入力電流指令演算手段62は、電圧検出値vα,vβと瞬時有効電力指令p*及び瞬時無効電力指令q*を用いて、例えば特願2004−80302号(本件出願時において、未だ出願公開されていない)に開示されている手法により、数式1に従って直交2軸の静止座標上で表した入力電流指令iα *,iβ *を演算し、これらを三相各相の入力電流指令ir *,is *,it *に変換する。
PWMパターン演算手段64は、出力電圧指令vu *,vv *,vw *と三角波キャリアとを比較して、マトリクスコンバータ40を構成する半導体スイッチング素子のオンオフパターン(PWMパターン)を演算する。
図11は、マトリクスコンバータの入力側の二相(R,S相)と出力側の一相(U相)との間に接続された交流スイッチS1,S2の回路図、図12は、交流スイッチS1,S2及びこれらを構成するIGBT等のスイッチング素子S1a,S1b,S2a,S2bに対するパルスパターンの一例を示している。
いま、R相とU相との間に接続されている交流スイッチS1と、S相とU相との間に接続されている交流スイッチS2とのオンオフパターンについて考える。
まず、時刻t1でスイッチング素子S2bをオンし、次に時刻t2でS1aをオフし、時刻t3でS2aをオンし、時刻t4でS1bをオフする。このような転流パターンにより、スイッチング素子S1a,S2aの同時オンによる入力端の短絡は発生せず、さらに全てのスイッチング素子がオフして出力端が開放され、転流経路が消失する期間が存在しないため、スイッチング素子の故障を防ぐことができる。
上記の転流パターンは、R相、S相の入力電圧の大小関係に基づいて転流パターンを決定しているため、電圧転流と呼ばれている。
また、安定性を改善するためにフィルタを設けると、安定性は改善するが、マトリクスコンバータ40に入力される電圧位相と制御に用いる電圧検出値の位相との間に乖離が生じて出力電圧の制御性能が悪化すると共に、装置の体積増加やコストの上昇を招く。更に、コンバータ40の出力側に電動機等が接続されている場合にはトルクリプルや回転むらが発生し、電動機の過熱、効率低下等を引き起こすことになる。
前記変換器の電源側に接続されたフィルタリアクトルの電源側電圧を検出する第1の電圧検出手段と、
前記第1の電圧検出手段による電圧検出値の位相を前記変換器に入力される電圧の位相と同一になるように調節する位相調節手段と、
前記変換器の入力端の短絡及び出力端の開放を防ぐ半導体スイッチング素子の転流シーケンスを作成するために使用する電圧を、前記変換器と前記フィルタリアクトルとの間から検出する第2の電圧検出手段と、
前記位相調節手段の出力に基づいて前記変換器の入力電流指令を演算する演算手段と、
前記入力電流指令に応じて前記変換器の出力電圧を制御する手段と、を有するものである。
また、転流シーケンスの作成に用いる電圧の検出位置を入力電流指令演算用の電圧検出位置と分離することにより、変換器の入力電圧の実際値と検出値との位相差をなくして半導体スイッチング素子の短絡や開放を防止することができる。更に、入力電流指令を演算するための電圧の位相を変換器の入力電圧の実際値の位相と一致させることにより、出力電圧の制御性能を改善し、負荷への悪影響を防止することができる。
以上のように本発明によれば、外部フィルタ等を付加することもなく、制御系の安定性や出力電圧の制御性能を確保し、しかも変換器入力端の短絡や出力端の開放によるスイッチング素子の故障、負荷への悪影響を防止し得る安価な制御装置を提供することが可能である。
まず、図1は、本発明の第1参考形態を示す構成図である。図9と同一の部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明すると、図9、図10ではマトリクスコンバータ40の入力端子(以下、コンバータ入力端子ともいう)R,S,Tから検出した電圧を用いて制御装置60により入力電流指令を演算していたが、本参考形態では、フィルタリアクトルLfの電源側端子(以下、フィルタ入力端子という)R0,S0,T0から検出した電圧を用いて制御装置100により入力電流指令を演算している。
マトリクスコンバータ40に実際に入力される電圧は、図1におけるコンバータ入力端子R,S,Tの電圧であるが、入力フィルタ30の影響により、端子R,S,Tの電圧とフィルタ入力端子R0,S0,T0の電圧とは位相が異なっている。すなわち、図2に示すように、コンバータ入力端子R,S,Tの電圧はフィルタ入力端子R0,S0,T0の電圧に比べて位相が遅れている。
出力電圧制御性能の観点からは、入力電流指令をマトリクスコンバータ40への実際の入力電圧、つまりコンバータ端子R,S,Tの電圧から演算する方が望ましいが、実際には、端子R,S,Tの電圧はマトリクスコンバータ40がPWM制御を行っているためパルス状の高調波を多く含んだ波形であるのに対し、フィルタ入力端子R0,S0,T0の電圧は入力フィルタ30により平滑されるため正弦波状の電圧となる。
この図3において、aは、図1のようにフィルタ入力端子R0,S0,T0の電圧を用いて制御した場合の特性であり、bは、図9のようにコンバータ入力端子R,S,Tの電圧を用いて制御した場合である。横軸は、系統リアクタンスの、コンバータ40のインピーダンス(定格電圧を定格電流で除した値)に対する割合を示しており、横軸に沿って右側に進むほど系統リアクタンスが大きい状態である。縦軸は特性方程式の位相余有であって安定性の指標を示しており、値が大きいほど安定性が高い。
電圧検出手段101は、フィルタ入力端子R0,S0,T0にて検出した各相の電圧vr0,vs0,vt0を直交2軸の静止座標上の電圧検出値vα,vβに変換し、入力電流指令演算手段102は、これらの電圧検出値vα,vβと瞬時有効電力指令p*、瞬時無効電力指令q*とを用いて、数式1により入力電流指令ir *,is *,it *を演算する。また、出力電圧指令演算手段103は、上記入力電流指令ir *,is *,it *からマトリクスコンバータ40の出力電圧指令vu *,vv *,vw *を演算する。以降の構成及び動作は図9と同様であるため、説明を省略する。
この参考形態では、図6に示すように、入力電流指令の演算に用いる電圧vr0,vs0,vt0をフィルタ入力端子R0,S0,T0から検出し、転流シーケンスにおいて電圧の大小関係を比較するための電圧vr,vs,vtをコンバータ入力端子R,S,Tから検出している。すなわち、用途に応じて電圧検出端を分離するものである。
この点に鑑み、本参考形態では、入力電流指令を演算するための電圧検出手段101の入力電圧をフィルタ入力端子R0,S0,T0から検出し、転流シーケンスの作成に用いる入力電圧をコンバータ入力端子R,S,Tから電圧検出手段106により検出する。これにより、第1参考形態と同様に入力電流指令の作成に当たって制御の安定性を確保できるほか、実際のマトリクスコンバータ40の入力電圧を転流シーケンスの作成に用いることによってスイッチング素子の短絡、開放を防止することが可能である。
更にこの実施形態では、電圧検出手段101の出力値の位相角を位相調節手段107により補正している。このように位相角を補正することで、検出電圧の位相角を実際のマトリクスコンバータ40に入力される電圧の位相角と同一にして入力電流指令を演算し、出力電圧の制御性能を向上させるものである。
図7の電圧検出手段101は、フィルタ入力端子R0,S0,T0から検出した電圧を直交する交流2軸成分の電圧vα0,vβ0に変換する。図8における位相演算手段107aは、電圧vα0,vβ0から数式2に基づいて入力位相角θを演算する。
20:系統インダクタンス
30:入力フィルタ
40:マトリクスコンバータ
50:負荷
100,100A:制御装置
101,106:電圧検出手段
102:入力電流指令演算手段
103:出力電圧指令演算手段
104:PWMパターン演算手段
105:マトリクスコンバータパルス生成手段
107:位相調節手段
107a:位相演算手段
107b,107d:座標変換手段
107c:加算手段
R0,S0,T0:フィルタ入力端子
R,S,T:コンバータ入力端子
U,V,W:出力端子
Lf:フィルタリアクトル
Cf:フィルタコンデンサ
Claims (1)
- 大形のエネルギーバッファを用いずに交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に直接変換する交流交流直接電力変換器の制御装置において、
前記変換器の電源側に接続されたフィルタリアクトルの電源側電圧を検出する第1の電圧検出手段と、
前記第1の電圧検出手段による電圧検出値の位相を前記変換器に入力される電圧の位相と同一になるように調節する位相調節手段と、
前記変換器の入力端の短絡及び出力端の開放を防ぐ半導体スイッチング素子の転流シーケンスを作成するために使用する電圧を、前記変換器と前記フィルタリアクトルとの間から検出する第2の電圧検出手段と、
前記位相調節手段の出力に基づいて前記変換器の入力電流指令を演算する演算手段と、
前記入力電流指令に応じて前記変換器の出力電圧を制御する手段と、
を有することを特徴とする交流交流直接電力変換器の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005093489A JP4724844B2 (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 交流交流直接電力変換器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005093489A JP4724844B2 (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 交流交流直接電力変換器の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006280063A JP2006280063A (ja) | 2006-10-12 |
JP4724844B2 true JP4724844B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=37214204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005093489A Expired - Fee Related JP4724844B2 (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 交流交流直接電力変換器の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4724844B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100978587B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-08-27 | (주)엔피엔 | 입력 역률 개선을 위한 매트릭스 컨버터의 출력 제어 방법및 출력 제어 장치 |
KR101062386B1 (ko) * | 2009-02-25 | 2011-09-08 | 울산대학교 산학협력단 | 매트릭스 컨버터의 역률 개선 방법 및 그에 따른 시스템 |
CN101924475B (zh) * | 2010-06-25 | 2012-11-14 | 华东理工大学 | 可控能量补充的单向矩阵变换器及其控制方法 |
CN104935179B (zh) * | 2015-05-22 | 2017-08-01 | 南京航空航天大学 | 一种电源电压不平衡时矩阵变换器的控制方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1198840A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータおよびその駆動方法 |
JP2001086751A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータの保護装置とその保護方法 |
JP2002354815A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータの入力電流制御方法とpwmサイクロコンバータ装置 |
JP2003244960A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-29 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータ |
JP2004229492A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-08-12 | Hitachi Ltd | マトリクスコンバータの制御装置 |
JP2004248430A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 交流−交流電力変換器の制御装置 |
JP2005073380A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換器の制御装置 |
JP2005269805A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 交流交流電力変換器の制御装置 |
-
2005
- 2005-03-29 JP JP2005093489A patent/JP4724844B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1198840A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータおよびその駆動方法 |
JP2001086751A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータの保護装置とその保護方法 |
JP2002354815A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータの入力電流制御方法とpwmサイクロコンバータ装置 |
JP2003244960A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-29 | Yaskawa Electric Corp | Pwmサイクロコンバータ |
JP2004229492A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-08-12 | Hitachi Ltd | マトリクスコンバータの制御装置 |
JP2004248430A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 交流−交流電力変換器の制御装置 |
JP2005073380A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換器の制御装置 |
JP2005269805A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 交流交流電力変換器の制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006280063A (ja) | 2006-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9543851B2 (en) | Matrix converter | |
US6556464B2 (en) | PWM converter system | |
JP4905777B2 (ja) | 交流交流直接変換器の制御装置 | |
JP4901517B2 (ja) | 交流電動機制御装置 | |
US20200412292A1 (en) | Power conversion apparatus | |
JP6655680B2 (ja) | インバータ制御装置 | |
US20170272006A1 (en) | Power conversion apparatus; motor driving apparatus, blower, and compressor, each including same; and air conditioner, refrigerator, and freezer, each including at least one of them | |
KR20190136501A (ko) | 인버터 제어장치 | |
JP6379730B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4724844B2 (ja) | 交流交流直接電力変換器の制御装置 | |
US11303224B2 (en) | Inverter device with high follow-up capability | |
WO2020105133A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2014138526A (ja) | インバータ制御装置およびインバータ制御装置を備える圧縮機 | |
JP4893152B2 (ja) | 交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法 | |
JP4019263B2 (ja) | 交流−交流直接変換形電力変換装置 | |
JP2007166749A (ja) | 交流交流直接変換器の制御装置 | |
JP4277186B2 (ja) | 電力変換器の制御装置 | |
JP4846205B2 (ja) | Pwmインバータの制御方法 | |
KR20180075282A (ko) | 고압인버터 전력셀의 직류단 전압 제어장치 | |
US11843327B2 (en) | Power conversion device with current hysteresis band control | |
JP7523693B2 (ja) | 電力変換器の制御部および電力変換装置 | |
JP2006141175A (ja) | 交流交流直接変換器の電動機制御装置 | |
US20240097595A1 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP6695028B2 (ja) | 整流回路装置 | |
CN111819781B (zh) | 整流电路装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080313 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101214 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110214 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110309 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110322 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |