JP4842179B2 - Power conversion apparatus and control method thereof - Google Patents

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本発明は、電力変換装置及びその安定化方法に関し、特に交流を直流に変換する電力変換器を用いた、交流電気車の電圧制御系に関する。   The present invention relates to a power converter and a method for stabilizing the power converter, and more particularly to a voltage control system for an AC electric vehicle using a power converter that converts AC to DC.

従来、図4に示すように、交流電気車の電圧制御系において、フィルタコンデンサ7の両端電圧Ecfを制御目標値Ecf*一定に制御するためのコンバータ制御系11では、制御目標値Ecf*と検出器52で求められた両端電圧検出値Ecfの差に対して、電圧制御器61を通して2次電流実効値Isを求めている。2次電流実効値指令値Is*に正弦波発生器64の出力を乗じて、2次電流指令値is*とする。   Conventionally, as shown in FIG. 4, in a voltage control system for an AC electric vehicle, a converter control system 11 for controlling the voltage Ecf across the filter capacitor 7 to a constant control target value Ecf * is detected as a control target value Ecf *. The secondary current effective value Is is obtained through the voltage controller 61 with respect to the difference between the both-end voltage detection values Ecf obtained by the device 52. The secondary current effective value command value Is * is multiplied by the output of the sine wave generator 64 to obtain a secondary current command value is *.

算出した2次電流指令値is*と2次電流検出器50で検出された2次電流検出値isの差に対して、電流制御器66を通して2次電圧検出器51より検出したコンバータ電圧Ecを基準にしてPWM制御68を行い、コンバータ電力変換器3にゲートパルス信号PWM_Cを出力する。   For the difference between the calculated secondary current command value is * and the secondary current detection value is detected by the secondary current detector 50, the converter voltage Ec detected by the secondary voltage detector 51 through the current controller 66 is obtained. PWM control 68 is performed as a reference, and gate pulse signal PWM_C is output to converter power converter 3.

コンバータ電力変換器3では、PWM制御器68から出力されたゲートパルス信号PWM_Cに従い、コンバータ出力電流iconvが出力される。2次電流実効値指令値Is*に従い、iconvを出力しているが、コンバータ電力変換器3のスイッチング遅れや配線のインダクタンス成分の影響により、必ずしもis*=iconvとならない。コンバータ制御系11及びコンバータ電力変換器3では、コンバータ出力電流iconvの電流の向きによりフィルタコンデンサ電圧Ecfを変化させ、一定電圧に制御することができる。   In converter power converter 3, converter output current iconv is output in accordance with gate pulse signal PWM_C output from PWM controller 68. Although iconov is output according to the secondary current effective value command value Is *, is * = iconv is not always satisfied due to the switching delay of the converter power converter 3 and the influence of the inductance component of the wiring. In the converter control system 11 and the converter power converter 3, the filter capacitor voltage Ecf can be changed according to the direction of the converter output current iconv and controlled to a constant voltage.

従来技術では、コンバータ制御器11に含まれる電圧制御器61の応答性を低減させた場合、負荷変動などによりフィルタコンデンサ両端電圧Ecfが急激に変化した時に、両端電圧Ecfを一定に制御することができなくなる傾向にある。一方で、交流電源1に流れる帰線電流の高調波成分を低減するために電圧制御器61の応答性を低減させる手段が用いられることがあり、応答性を低減させ帰線電流の高調波成分を低減するのが好ましい。やみくもに応答性を低減するとコンバータ制御系11で考慮されていない実モデルの影響により、コンバータ制御系11が不安定となる。特に、コンバータ電力変換器3が回生動作を行っている場合(iconv<0の時)は、その影響が大きくコンバータ制御系11が不安定となる。   In the prior art, when the responsiveness of the voltage controller 61 included in the converter controller 11 is reduced, the voltage Ecf across the filter capacitor can be controlled to be constant when the voltage Ecf across the filter capacitor suddenly changes due to load fluctuation or the like. It tends to be impossible. On the other hand, means for reducing the responsiveness of the voltage controller 61 may be used to reduce the harmonic component of the return current flowing in the AC power supply 1, and the responsiveness is reduced to reduce the harmonic component of the return current. Is preferably reduced. If the responsiveness is reduced suddenly, the converter control system 11 becomes unstable due to the influence of the actual model not taken into account by the converter control system 11. In particular, when the converter power converter 3 is performing a regenerative operation (when iconv <0), the influence is large and the converter control system 11 becomes unstable.

本発明は、電圧制御器61の応答性を低減させた場合においても、コンバータ制御系11を安定化させ、フィルタコンデンサ両端電圧Ecfを一定に制御する方法を実現する電力変換装置及びその安定化方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a power conversion device that realizes a method of stabilizing the converter control system 11 and controlling the voltage Ecf across the filter capacitor constant even when the responsiveness of the voltage controller 61 is reduced, and a stabilization method thereof The purpose is to provide.

電圧制御器61の応答性を低減させた場合、負荷変動等が発生しフィルタコンデンサ両端電圧Ecfが急激に変化した時に、両端電圧Ecfを一定に制御することが困難である。そこで、本発明は、コンバータ制御系11の安定化を目的として補償演算部10を設け、補償演算部10より2次電流補償量Is**を出力する。出力された2次電流補償量Is**と電力制御器61にて算出される2次電流実効値Isを乗ずることによって、コンバータ制御系11では考慮されていなかったコンバータ電力変換器3に存在する不安定要素が補償され、コンバータ電力変換器3の制御系が安定化しフィルタコンデンサ両端電圧Ecfを一定に制御することが可能となる。   When the responsiveness of the voltage controller 61 is reduced, it is difficult to control the both-end voltage Ecf to be constant when a load fluctuation or the like occurs and the filter-capacitor both-end voltage Ecf changes abruptly. Therefore, the present invention provides the compensation calculation unit 10 for the purpose of stabilizing the converter control system 11 and outputs the secondary current compensation amount Is ** from the compensation calculation unit 10. By multiplying the output secondary current compensation amount Is ** and the secondary current effective value Is calculated by the power controller 61, the converter power converter 3 that has not been considered in the converter control system 11 exists. The unstable element is compensated, the control system of the converter power converter 3 is stabilized, and the voltage Ecf across the filter capacitor can be controlled to be constant.

すなわち、本発明は、交流電源に接続される変圧器と、上記変圧器の巻線に接続され、交流を直流に変換するコンバータ電力変換器と、上記コンバータ電力変換器の直流側に接続され、フィルタコンデンサを有する直流ステージ回路と、上記直流ステージ回路に接続され、直流を交流に変換するインバータ電力変換器と、上記インバータ電力変換器に接続される交流電動機と、電圧制御部及び電流制御部及びPWM制御部を有し、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfを入力して上記フィルタコンデンサの両端電圧を一定に制御するコンバータ制御器と、を有する電力変換装置において、上記コンバータ制御器は、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧検出値Ecfとの最大値と、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*との最大値と、を除算して2次電流補償量を求める補償演算部をさらに備え、上記電圧制御部は、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfの差分に対する2次電流実効値を生成し、上記電流制御部は、上記2次電流実効値と上記2次電流補償量を乗算した値に正弦波を乗算して生成した2次電流指令値と2次電流検出値の差分値により電流制御を行う電力変換装置である。 That is, the present invention is connected to a transformer connected to an AC power source, a winding of the transformer, a converter power converter for converting AC to DC, and connected to a DC side of the converter power converter, A DC stage circuit having a filter capacitor; an inverter power converter connected to the DC stage circuit for converting DC to AC; an AC motor connected to the inverter power converter; a voltage control unit and a current control unit; has a PWM control unit, the power converter that having a, a converter controller for controlling the voltage across the constant of the filter capacitor to the input voltage across the control target value Ecf * and the voltage across the detection value Ecf of the filter capacitor in the apparatus, the converter controller, across electric voltage minimum and the filter capacitor that is assumed in the filter capacitor Compensation calculation for obtaining the secondary current compensation amount by dividing the maximum value of the detected value Ecf, the minimum voltage value assumed by the filter capacitor, and the maximum value of the voltage control target value Ecf * across the filter capacitor. The voltage control unit generates a secondary current effective value for a difference between the both-end voltage control target value Ecf * and the both-end voltage detection value Ecf of the filter capacitor, and the current control unit This is a power conversion device that performs current control based on a difference value between a secondary current command value generated by multiplying an effective value and the secondary current compensation amount by a sine wave and a secondary current detection value .

また、本発明は、交流電源に接続される変圧器と、上記変圧器の巻線に接続され、交流を直流に変換するコンバータ電力変換器と、上記コンバータ電力変換器の直流側に接続され、フィルタコンデンサを有する直流ステージ回路と、上記直流ステージ回路に接続され、直流を交流に変換するインバータ電力変換器と、上記インバータ電力変換器に接続される交流電動機と、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfを入力して上記フィルタコンデンサの両端電圧を一定に制御するコンバータ制御器と、を有する電力変換装置の制御方法において、上記コンバータ制御器は、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧検出値Ecfとの最大値と、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*との最大値と、を除算して2次電流補償量を求め、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfの差分に対する2次電流実効値を生成し、上記2次電流実効値と上記2次電流補償量を乗算した値に正弦波を乗算して生成した2次電流指令値と2次電流検出値の差分値により電流制御を行う電力変換装置の制御方法である。 Further, the present invention is connected to the transformer connected to the AC power source, the converter power converter connected to the winding of the transformer, and connected to the DC side of the converter power converter, a DC stage circuit having a filter capacitor, connected to the DC stage circuit, and the inverter power converter for converting direct current into alternating current, and an AC motor connected to the inverter power converter, the voltage across the above control Symbol filter capacitor a converter controller for controlling a constant voltage across the filter capacitor to input target values Ecf * and the voltage across the detection value Ecf, method of controlling a power converter that having a, the converter controller, the filter The maximum value of the minimum voltage assumed by the capacitor and the detected voltage Ecf at both ends of the filter capacitor; The maximum value and, dividing to the secondary current compensation amount of the voltage across the control target value Ecf * of the voltage minimum and the filter capacitor that is assumed in capacitor, the voltage across the control target value of the filter capacitor Ecf * and A secondary current effective value for the difference between the voltage detection values Ecf at both ends is generated, and a secondary current command value generated by multiplying a value obtained by multiplying the secondary current effective value and the secondary current compensation amount by a sine wave, and 2 It is a control method of the power converter which performs current control by the difference value of the next current detection value .

本発明によれば、コンバータ制御器11に補償演算部10を設け、2次電流指令補償量Is**を求めコンバータ電力変換器3の不安定要素を補償することにより、コンバータ制御器11を安定化させることができる。その結果、コンバータ制御器11に含まれる電圧制御器61の応答性を低減させ、負荷変動などによりフィルタコンデンサ両端電圧Ecfが急激に変化した時でも、両端電圧Ecfを一定に制御することができる。さらに、従来よりも応答性を低減させることができる為、交流電源1に流れる帰線電流の高調波成分を従来技術よりも低減することができる。 According to the present invention, the converter controller 11 is provided with the compensation calculation unit 10 to obtain the secondary current command compensation amount Is ** and compensate the unstable element of the converter power converter 3 to stabilize the converter controller 11. It can be made. As a result, the responsiveness of the voltage controller 61 included in the converter controller 11 can be reduced, and the both-ends voltage Ecf can be controlled to be constant even when the filter-capacitor both-ends voltage Ecf changes suddenly due to load fluctuations. Furthermore, since the responsiveness can be reduced as compared with the prior art, the harmonic component of the return current flowing through the AC power supply 1 can be reduced as compared with the prior art.

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の電力変換装置及びその安定化方法の実施例について、図面を用いて説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
Embodiments of a power conversion device and a stabilization method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1を説明する。図1は、本実施例の電力変換装置の回路構成を示す図である。本実施例における交流電車の電力変換装置は、交流電源1に接続される変圧器2と、変圧器2の巻線に接続されており交流を直流に変換するコンバータ電力変換器3と、コンバータ電力変換器3の直流側に接続され、フィルタコンデンサ7を含む直流ステージ回路に接続され、直流を交流に変換するインバータ電力変換器4と、インバータ電力変換器4に接続される交流電動機8と、速度検出器9と、コンバータ制御系11と、インバータ制御系12と、補償演算部10とで構成される。   Example 1 will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of the power conversion device according to the present embodiment. The power converter for an AC train in this embodiment includes a transformer 2 connected to an AC power source 1, a converter power converter 3 connected to a winding of the transformer 2 and converting AC to DC, and converter power. Inverter power converter 4 connected to the DC side of converter 3, connected to a DC stage circuit including filter capacitor 7, for converting DC to AC, AC motor 8 connected to inverter power converter 4, speed It comprises a detector 9, a converter control system 11, an inverter control system 12, and a compensation calculation unit 10.

単相交流電源である交流電源1からの交流電力は、変圧器2を介してコンバータ電力変換器3に交流電力を供給する。   AC power from the AC power source 1 that is a single-phase AC power source supplies AC power to the converter power converter 3 via the transformer 2.

コンバータ電力変換器3は、U相とV相の二相からなるフルブリッジ型で構成するものとする。コンバータ電力変換器3は、P側半導体スイッチ31PとN側半導体スイッチ31Nの二つの半導体スイッチから構成され、P側半導体スイッチ31Pは、変圧器2のP側端子とフィルタコンデンサ7のP側端子を接続し、N側半導体スイッチ31Nは、変圧器2のN側端子とフィルタコンデンサ7のN側端子に接続する。コンバータU相と同じ様に、コンバータV相では、P側半導体スイッチ32Pは、変圧器2のP側端子とフィルタコンデンサ7のP側端子を接続し、N側半導体スイッチ32Nは、変圧器2のN側端子とフィルタコンデンサ7のN側端子に接続する。   The converter power converter 3 is assumed to be configured as a full bridge type composed of two phases of a U phase and a V phase. The converter power converter 3 includes two semiconductor switches, a P-side semiconductor switch 31P and an N-side semiconductor switch 31N. The P-side semiconductor switch 31P includes a P-side terminal of the transformer 2 and a P-side terminal of the filter capacitor 7. The N-side semiconductor switch 31N is connected to the N-side terminal of the transformer 2 and the N-side terminal of the filter capacitor 7. As in the converter U phase, in the converter V phase, the P-side semiconductor switch 32P connects the P-side terminal of the transformer 2 and the P-side terminal of the filter capacitor 7, and the N-side semiconductor switch 32N is connected to the transformer 2 The N side terminal and the N side terminal of the filter capacitor 7 are connected.

コンバータ電力変換器3は、半導体スイッチ31P〜32Nの導通状態を制御することによって、変圧器2から供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ電力変換器3のP側端子は、フィルタコンデンサ7のP側端子およびインバータ電力変換器4のP側端子と接続する。コンバータ電力変換器3のN側端子は、フィルタコンデンサ7のN側端子およびインバータ電力変換器4のN側端子に接続され、コンバータ電力変換器3の供給する直流電力は、フィルタコンデンサ7によって平滑化されインバータ電力変換器4に供給される。   Converter power converter 3 converts the AC power supplied from transformer 2 into DC power by controlling the conduction state of semiconductor switches 31P to 32N. The P-side terminal of converter power converter 3 is connected to the P-side terminal of filter capacitor 7 and the P-side terminal of inverter power converter 4. The N-side terminal of the converter power converter 3 is connected to the N-side terminal of the filter capacitor 7 and the N-side terminal of the inverter power converter 4, and the DC power supplied from the converter power converter 3 is smoothed by the filter capacitor 7. And supplied to the inverter power converter 4.

コンバータ電力変換器3から出力されるコンバータ出力電流iconvは、2次電流検出値isと変調率Vcの積で表される。   Converter output current iconv outputted from converter power converter 3 is represented by the product of secondary current detection value is and modulation factor Vc.

インバータ電力変換器4は、U、V,W相の三相から構成される三相交流変換器とする。インバータ電力変換器4のU相は、P側半導体スイッチ41PとN側半導体スイッチ41Nの二つの半導体スイッチから構成される。P側半導体スイッチ41Pはフィルタコンデンサ7のP側端子と交流電動機8のU相端子に接続され、N側半導体スイッチ41Nはフィルタコンデンサ7のN側端子と交流電動機8のU相端子に接続する。インバータ電力変換器4のV相は、P側半導体スイッチ42PとN側半導体スイッチ42Nの二つの半導体スイッチから構成される。P側半導体スイッチ42Pはフィルタコンデンサ7のP側端子と交流電動機8のV相端子に接続され、N側半導体スイッチ42Nはフィルタコンデンサ7のN側端子と交流電動機8のV相端子に接続する。インバータ電力変換器4のW相は、P側半導体スイッチ43PとN側半導体スイッチ43Nの二つの半導体スイッチから構成される。P側半導体スイッチ43Pはフィルタコンデンサ7のP側端子と交流電動機8のW相端子に接続され、N側半導体スイッチ43Nはフィルタコンデンサ7のN側端子と交流電動機8のW相端子に接続する。   The inverter power converter 4 is a three-phase AC converter composed of three phases of U, V, and W phases. The U phase of the inverter power converter 4 includes two semiconductor switches, a P-side semiconductor switch 41P and an N-side semiconductor switch 41N. The P-side semiconductor switch 41P is connected to the P-side terminal of the filter capacitor 7 and the U-phase terminal of the AC motor 8. The N-side semiconductor switch 41N is connected to the N-side terminal of the filter capacitor 7 and the U-phase terminal of the AC motor 8. The V phase of the inverter power converter 4 includes two semiconductor switches, a P-side semiconductor switch 42P and an N-side semiconductor switch 42N. The P-side semiconductor switch 42P is connected to the P-side terminal of the filter capacitor 7 and the V-phase terminal of the AC motor 8, and the N-side semiconductor switch 42N is connected to the N-side terminal of the filter capacitor 7 and the V-phase terminal of the AC motor 8. The W phase of the inverter power converter 4 is composed of two semiconductor switches, a P-side semiconductor switch 43P and an N-side semiconductor switch 43N. The P-side semiconductor switch 43P is connected to the P-side terminal of the filter capacitor 7 and the W-phase terminal of the AC motor 8, and the N-side semiconductor switch 43N is connected to the N-side terminal of the filter capacitor 7 and the W-phase terminal of the AC motor 8.

インバータ電力変換器4は、半導体スイッチ41P〜43Nの導通状態を制御することによって、コンバータ電力変換器3から供給される直流電力を、任意の交流電力に変換し交流電動機8を駆動する。   The inverter power converter 4 converts the DC power supplied from the converter power converter 3 into arbitrary AC power and drives the AC motor 8 by controlling the conduction state of the semiconductor switches 41P to 43N.

交流電動機8は、交流電気車を駆動するモータである。パルスジェネレータ9は、交流電動機の回転速度を検出し速度信号Frを出力する。   The AC motor 8 is a motor that drives an AC electric vehicle. The pulse generator 9 detects the rotational speed of the AC motor and outputs a speed signal Fr.

次に、実施例1におけるコンバータ電力変換器3の半導体スイッチ31P〜32Nの導通状態を制御するゲートパルス信号を生成するコンバータ制御系11の構成について説明する。コンバータ制御系11は、差分器(1)60と、電圧制御部61と、乗算器(1)62と、乗算器(2)63と、正弦波発生器64と、差分器(2)65と、電流制御部66と、差分器(3)67と、PWM制御部68とで構成される。   Next, the configuration of the converter control system 11 that generates a gate pulse signal that controls the conduction state of the semiconductor switches 31P to 32N of the converter power converter 3 according to the first embodiment will be described. The converter control system 11 includes a differencer (1) 60, a voltage control unit 61, a multiplier (1) 62, a multiplier (2) 63, a sine wave generator 64, a differencer (2) 65, , Current controller 66, subtractor (3) 67, and PWM controller 68.

コンバータ制御系11では、フィルタコンデンサ7の両端電圧Ecfを一定に制御する。制御目標値Ecf*と検出器52で求められた両端電圧検出値Ecfの差に対して、電圧制御器61を通して2次電流実効値Isを求めている。   The converter control system 11 controls the voltage Ecf across the filter capacitor 7 to be constant. The secondary current effective value Is is obtained through the voltage controller 61 with respect to the difference between the control target value Ecf * and the both-ends voltage detection value Ecf obtained by the detector 52.

図2は、実施例1における補償演算部10を説明する図であり、補償演算部10は、除算器(3)10aで構成されている。フィルタコンデンサ両端電圧制御目標値Ecfと検出値Ecf*より、2次電流補償量Is**を求め、コンバータ制御系11に出力する。   FIG. 2 is a diagram illustrating the compensation calculation unit 10 according to the first embodiment. The compensation calculation unit 10 includes a divider (3) 10a. A secondary current compensation amount Is ** is obtained from the filter capacitor both-end voltage control target value Ecf and the detected value Ecf *, and is output to the converter control system 11.

2次電流補償量Is**と2次電流実効値Isを乗算器(1)62で乗算し、2次電流実効値指令値Is*を求める。   The secondary current compensation value Is ** and the secondary current effective value Is are multiplied by the multiplier (1) 62 to obtain the secondary current effective value command value Is *.

2次電流実効値指令値Is*に正弦波発生器64の出力を乗じて、2次電流指令値is*とする。算出した2次電流指令値is*と2次電流検出器50で検出された2次電流検出値isの差に対して、電流制御器66にて電流制御を行う。差分器(3)67では、2次電圧検出器51より検出したコンバータ電圧Ecと前電流制御器66の出力操作量を減算し、コンバータU相電圧指令Vu,コンバータV相電圧指令Vvを出力する。   The secondary current effective value command value Is * is multiplied by the output of the sine wave generator 64 to obtain a secondary current command value is *. The current controller 66 performs current control on the difference between the calculated secondary current command value is * and the detected secondary current value is detected by the secondary current detector 50. The subtractor (3) 67 subtracts the converter voltage Ec detected by the secondary voltage detector 51 from the output operation amount of the previous current controller 66, and outputs a converter U-phase voltage command Vu and a converter V-phase voltage command Vv. .

PWM制御68を行い、コンバータU相電圧指令Vu,およびコンバータV相電圧指令Vvを入力し、フィルタコンデンサ両端電圧検出器52によって検出したフィルタコンデンサ電圧Ecfを基準としてPWM演算を行い、ゲートパルス信号PWM_Cを出力する。   PWM control 68 is performed, converter U-phase voltage command Vu and converter V-phase voltage command Vv are input, PWM calculation is performed with reference to filter capacitor voltage Ecf detected by filter capacitor both-end voltage detector 52, and gate pulse signal PWM_C Is output.

コンバータ電力変換器3では、PWM制御器68から出力されたゲートパルス信号PWM_Cに従い、半導体スイッチ31P〜32Nを入、切することによってコンバータ出力電流iconvが出力される。2次電流実効値指令値Is*に従い、iconvを出力しているが、コンバータ電力変換器3のスイッチング遅れや配線のインダクタンス成分の影響により、必ずしもIs*=iconvとならない。コンバータ制御系11およびコンバータ電力変換器3では、コンバータ出力電流iconvの電流の向きによりフィルタコンデンサ電圧Ecfを変化させ、一定電圧に制御する。   In converter power converter 3, according to gate pulse signal PWM_C output from PWM controller 68, semiconductor switches 31P to 32N are turned on and off to output converter output current iconv. Although iconov is output according to the secondary current effective value command value Is *, Is * = iconv is not necessarily satisfied due to the switching delay of the converter power converter 3 and the influence of the inductance component of the wiring. In the converter control system 11 and the converter power converter 3, the filter capacitor voltage Ecf is changed according to the direction of the converter output current iconv and controlled to a constant voltage.

インバータ制御系12では、速度信号Frとモータ電流Imから電圧指令を求め、フィルタコンデンサ電圧Ecfを基準としてPWM演算を行い、ゲートパルス信号PWM_Iを出力する。   The inverter control system 12 obtains a voltage command from the speed signal Fr and the motor current Im, performs a PWM calculation with the filter capacitor voltage Ecf as a reference, and outputs a gate pulse signal PWM_I.

実施例2を説明する。本実施例の電力変換装置は、実施例1と同様であるが、補償演算部10が相違する。実施例2では、図3に示す補償演算部10を設け、2次電流補償量Is**を算出する。補償演算部10では、フィルタコンデンサ両端電圧検出値Ecfとフィルタコンデンサ電圧最小値Ecf_minを最大値算出器(1)10bに入力し、フィルタコンデンサ両端電圧制御目標値Ecf*とフィルタコンデンサ電圧最小値Ecf_minを最大値算出器(2)10cに入力し、各々の最大値算出器10b、10cで算出した値を除算器(1)10aで除算して2次電流補償量Is**を求める。フィルタコンデンサ電圧最小値Ecf_minは、フィルタコンデンサ両端電圧検出値として、設定時に想定される下限値を使用する。これにより、フィルタコンデンサ両端電圧検出値Ecfとして0(ゼロ)Vを検出しても、除算による暴走を防ぐことができる。   A second embodiment will be described. The power conversion device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the compensation calculation unit 10 is different. In the second embodiment, the compensation calculation unit 10 shown in FIG. 3 is provided to calculate the secondary current compensation amount Is **. The compensation calculation unit 10 inputs the filter capacitor both-end voltage detection value Ecf and the filter capacitor voltage minimum value Ecf_min to the maximum value calculator (1) 10b, and sets the filter capacitor both-end voltage control target value Ecf * and the filter capacitor voltage minimum value Ecf_min. The value is inputted to the maximum value calculator (2) 10c, and the value calculated by each of the maximum value calculators 10b and 10c is divided by the divider (1) 10a to obtain the secondary current compensation amount Is **. As the filter capacitor voltage minimum value Ecf_min, a lower limit value assumed at the time of setting is used as the voltage detection value across the filter capacitor. Thereby, even if 0 (zero) V is detected as the detected voltage Ecf across the filter capacitor, runaway due to division can be prevented.

実施例1、2の電力変換装置の回路構成の説明図。Explanatory drawing of the circuit structure of the power converter device of Example 1,2. 実施例1における補償演算部の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a compensation calculation unit in the first embodiment. 実施例2における補償演算部の説明図。Explanatory drawing of the compensation calculating part in Example 2. FIG. 従来の電力変換装置の回路構成の説明図。Explanatory drawing of the circuit structure of the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 変圧器
3 コンバータ電力変換器
4 インバータ電力変換器
7 フィルタコンデンサ
8 交流電動機
9 パルスジェネレータ(速度検出器)
10 補償演算部
11 コンバータ制御系
12 インバータ制御系
31P コンバータU相P側半導体スイッチ
31N コンバータU相N側半導体スイッチ
32P コンバータV相P側半導体スイッチ
32N コンバータV相N側半導体スイッチ
41P インバータU相P側半導体スイッチ
41N インバータU相N側半導体スイッチ
42P インバータV相P側半導体スイッチ
42N インバータV相N側半導体スイッチ
43P インバータW相P側半導体スイッチ
43N インバータW相N側半導体スイッチ
50 2次電流検出器
51 2次電圧検出器
52 フィルタコンデンサ両端電圧検出器
53 モータ電流検出器
60 差分器1
61 電圧制御部
62 乗算器1
63 乗算器2
64 正弦波発生器
65 差分器2
66 電流制御部
67 差分器3
68 PWM制御部
Ep 1次電圧
Ec コンバータ電圧
Ecf フィルタコンデンサ両端電圧検出値
Ecf フィルタコンデンサ両端電圧制御目標値
Vc 変調率
Is 2次電流実効値
Is 2次電流実効値指令
Is** 2次電流補償量
iconv コンバータ出力電流
is 2次電流検出値
is 2次電流指令値
im 誘導機負荷電流
Fr ロータ回転周波数検出値
PMW_C コンバータゲートパルス信号
PWM_I インバータゲートパルス信号
1 AC Power Supply 2 Transformer 3 Converter Power Converter 4 Inverter Power Converter 7 Filter Capacitor 8 AC Motor 9 Pulse Generator (Speed Detector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Compensation calculating part 11 Converter control system 12 Inverter control system 31P Converter U phase P side semiconductor switch 31N Converter U phase N side semiconductor switch 32P Converter V phase P side semiconductor switch 32N Converter V phase N side semiconductor switch 41P Inverter U phase P side Semiconductor switch 41N Inverter U phase N side semiconductor switch 42P Inverter V phase P side semiconductor switch 42N Inverter V phase N side semiconductor switch 43P Inverter W phase P side semiconductor switch 43N Inverter W phase N side semiconductor switch 50 Secondary current detector 51 2 Secondary voltage detector 52 Voltage detector across filter capacitor 53 Motor current detector 60 Differential 1
61 Voltage Control Unit 62 Multiplier 1
63 Multiplier 2
64 sine wave generator 65 subtractor 2
66 Current control unit 67 Difference unit 3
68 PWM control unit Ep Primary voltage Ec Converter voltage Ecf Detected value Ecf across filter capacitor Ecf * Voltage control target value Vc across filter capacitor Modulation factor Is Secondary current effective value Is * Secondary current effective value command Is ** Secondary current Compensation amount iconv Converter output current is Secondary current detection value is * Secondary current command value im Induction machine load current Fr Rotor rotation frequency detection value PMW_C Converter gate pulse signal PWM_I Inverter gate pulse signal

Claims (2)

交流電源に接続される変圧器と、
上記変圧器の巻線に接続され、交流を直流に変換するコンバータ電力変換器と、
上記コンバータ電力変換器の直流側に接続され、フィルタコンデンサを有する直流ステージ回路と、
上記直流ステージ回路に接続され、直流を交流に変換するインバータ電力変換器と、
上記インバータ電力変換器に接続される交流電動機と、
電圧制御部及び電流制御部及びPWM制御部を有し、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfを入力して上記フィルタコンデンサの両端電圧を一定に制御するコンバータ制御器と、を有する電力変換装置において、
上記コンバータ制御器は、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧検出値Ecfとの最大値と、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*との最大値と、を除算して2次電流補償量を求める補償演算部をさらに備え、
上記電圧制御部は、上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfの差分に対する2次電流実効値を生成し、
上記電流制御部は、上記2次電流実効値と上記2次電流補償量を乗算した値に正弦波を乗算して生成した2次電流指令値と2次電流検出値の差分値により電流制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
A transformer connected to an AC power source;
A converter power converter connected to the winding of the transformer and converting AC to DC;
A DC stage circuit connected to the DC side of the converter power converter and having a filter capacitor;
An inverter power converter connected to the DC stage circuit for converting DC to AC;
An AC motor connected to the inverter power converter;
It has a voltage controller and the current control unit and a PWM control unit, the converter controller for controlling a constant voltage across the filter capacitor to the input voltage across the control target value Ecf * and the voltage across the detection value Ecf of the filter capacitor If, in the power conversion apparatus that have a,
The converter controller controls the maximum value of the minimum voltage assumed in the filter capacitor and the detected voltage Ecf across the filter capacitor, the minimum voltage assumed in the filter capacitor, and the voltage control across the filter capacitor. A compensation calculation unit that calculates a secondary current compensation amount by dividing the maximum value of the target value Ecf * with the target value Ecf *;
The voltage control unit generates a secondary current effective value for a difference between the both-end voltage control target value Ecf * of the filter capacitor and the both-end voltage detection value Ecf ,
The current control unit performs current control based on a difference value between a secondary current command value generated by multiplying the secondary current effective value and the secondary current compensation amount by a sine wave and a secondary current detection value. The power converter characterized by performing .
交流電源に接続される変圧器と、
上記変圧器の巻線に接続され、交流を直流に変換するコンバータ電力変換器と、
上記コンバータ電力変換器の直流側に接続され、フィルタコンデンサを有する直流ステージ回路と、
上記直流ステージ回路に接続され、直流を交流に変換するインバータ電力変換器と、
上記インバータ電力変換器に接続される交流電動機と、
記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfを入力して上記フィルタコンデンサの両端電圧を一定に制御するコンバータ制御器と、を有する電力変換装置の制御方法において、
上記コンバータ制御器は、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧検出値Ecfとの最大値と、上記フィルタコンデンサで想定される電圧最小値と上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*との最大値と、を除算して2次電流補償量を求め、
上記フィルタコンデンサの両端電圧制御目標値Ecf*と両端電圧検出値Ecfの差分に対する2次電流実効値を生成し、
上記2次電流実効値と上記2次電流補償量を乗算した値に正弦波を乗算して生成した2次電流指令値と2次電流検出値の差分値により電流制御を行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法
A transformer connected to an AC power source;
A converter power converter connected to the winding of the transformer and converting AC to DC;
A DC stage circuit connected to the DC side of the converter power converter and having a filter capacitor;
An inverter power converter connected to the DC stage circuit for converting DC to AC;
An AC motor connected to the inverter power converter;
A converter controller for controlling a constant voltage across the filter capacitor to the input voltage across the control target value Ecf * and the voltage across the detection value Ecf above SL filter capacitor, the control method of the power converter that having a,
The converter controller controls the maximum value of the minimum voltage assumed in the filter capacitor and the detected voltage Ecf across the filter capacitor, the minimum voltage assumed in the filter capacitor, and the voltage control across the filter capacitor. Divide the maximum value of the target value Ecf * and obtain the secondary current compensation amount,
A secondary current effective value for the difference between the both-end voltage control target value Ecf * of the filter capacitor and the both-end voltage detection value Ecf is generated;
Current control is performed using a difference value between a secondary current command value generated by multiplying a value obtained by multiplying the secondary current effective value and the secondary current compensation amount by a sine wave and a secondary current detection value. Control method of power converter.
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