JP4844264B2 - 電力変換システム - Google Patents

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Description

この発明は、複数台の電力変換器を並列接続して構成される電力変換システムに関するものである。
通常、電力変換装置が出力できる最大電圧は直流電圧に依存するため、出力電圧指令が、電力変換装置が出力できる最大電圧より高い場合、指令値に応じた出力電圧波形が得られなくなり、電力変換装置の出力電圧波形が正弦波とならず、波形歪みが生じ、高調波電流等の不要成分を出力する。
図５は従来技術に示されたインバータ及び制御回路を簡略して記載したものである。図中、１は直流電源回路であり、例えば、交流入力電源と三相整流平滑回路から構成される。２は直流電圧回路１の直流出力端子１ａ、１ｂに接続された３相インバータ回路であり、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチと還流ダイオードから構成される。３は３相インバータ回路２の負荷である。
４は直流電源回路１の直流電圧値を検出する直流電圧検出器、５は負荷３に流す電流指令を生成する電流指令器、６は３相インバータ回路２の出力電圧の周波数指令を生成する周波数指令器、７は直流電圧検出値４ａ、電流指令値５ａ、周波数指令値６ａにもとづき出力電圧指令７ａを生成する出力電圧指令値演算器、８は出力電圧指令値演算器７の出力電圧指令７ａをＰＷＭ変調し、３相インバータ回路２に与えるゲートパルス指令を生成するＰＷＭパルス生成回路である。
また、図６は従来技術に示された出力電圧指令値演算器７の詳細図である。出力電圧指令演算器７は電流指令器５と出力周波数指令器６とインバータの直流電圧検出器４に接続され、これらの信号にもとづいてインバータの出力電圧指令７ａを演算し、ＰＷＭパルス生成回路８に送るものであり、直流電圧検出値４ａからインバータが出力できる最大電圧Ｖｍを演算する最大電圧演算手段７２と、最大電圧Ｖｍと負荷インピーダンス特性値から補正電流値を演算する補正電流演算手段７３と、補正電流値と電流指令値５ａの小さい方を選択する選択手段７１と、第１の乗算器７４、第２の乗算器７５と、換算係数発生手段７６とから構成される。
直流電圧が低下し、最大電圧Ｖｍと負荷インピーダンスと出力周波数から決まる補正電流値が電流指令値より低くなった場合、電流指令値は補正電流値が選択され、出力電圧指令が電力変換器が出力できる最大電圧より高くなることはなく、指令値に応じた出力電圧波形が得られる。
特開平１１−２０６１８５号公報（第１図、第３図）
従来の技術では、上記のように構成されているため、２台以上の電力変換器を並列に接続した場合には、個別に出力電圧が変化すると、電力変換器間で横流が流れるといった問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、２台以上の電力変換器が並列に接続された電力変換システムにおいて、直流電圧が低下した場合にも波形歪みの少ない近似正弦波を出力することができる電力変換器を得ることを目的とする。
この発明に係る電力変換システムにおいては、出力電圧指令に基づき出力電圧を制御する手段を有した電力変換器を少なくとも２台以上並列接続して構成されるものにおいて、各電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流電圧値が設定された電圧以下になったことを検出する比較手段と、並列接続された電力変換器のいずれかの直流電圧が設定された電圧以下になったことを検出して各電力変換器に対し出力電圧低減量を与える出力電圧低減指令手段とを備えたものである。
この発明によれば、２台以上の電力変換器が並列に接続された場合でも、直流電圧低下信号に応じて、並列接続された電力変換装置の出力電圧指令を一斉に低減できるため、電力変換装置間で横流が発生することはなく、出力電圧の波形歪みを抑制することができる。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１、図２に基づいて説明する。図１において、従来と同じものは同じ符号を付して説明する。
１００は電力変換装置である。この電力変換装置１００は、直流電力を供給する直流電源回路１、この直流電源回路１の直流端子１ａ、１ｂに接続され、直流電力を交流電力に変換する３相インバータ回路２、直流電源回路１の直流電圧値を検出する直流電圧検出器４、直流電圧値が設定された電圧以下になったことを検出する比較器１１、３相インバータ回路２の出力電圧周波数指令６ａ１を生成する出力周波数指令器６、出力電圧指令値１４ａ１と出力電圧値のフィードバック値の偏差から出力電圧指令値１０ａ１を演算する電圧制御器１０、３相インバータ回路２のゲートパルス指令を生成するＰＷＭパルス生成回路８、加算器１４により構成される。２００は電力変換装置１００と同じ要素で構成される別の電力変換装置である。電力変換装置１００、２００の出力はインダクタンス９１、９２を介して負荷３に接続される。
１２は電力変換装置１００と電力変換装置２００のいずれかの直流電圧が設定値以下になったことを検出するＯＲ回路、１３はＯＲ回路１２の検出信号１２ａに応じて出力電圧低減指令信号１３ａ１、１３ａ２を出力する出力電圧低減指令回路である。
次に、図２に基づき動作について説明する。
例えば、電力変換装置１００の直流電圧検出信号４ａ１が設定された検出レベルより低下した場合、比較器１１が直流電圧低下を検出し、直流電圧低下信号１１ａ１を出力する。ＯＲ回路１２は並列接続されている電力変換回路１００、２００のいずれかの直流電圧が設定値以下になったことを検出し、検出信号１２ａを出力する。出力電圧低減指令回路１３は、設定された直流電圧検出レベル時に出力できる最大電圧値と出力電圧指令ＶＬ＊の偏差αを低減する出力電圧低減指令信号１３ａ１、１３ａ２を電力変換回路１００、２００に対して出力する。電力変換装置１００、２００では出力電圧指令ＶＬ＊と出力電圧低減指令信号１３ａ１、１３ａ２を加算器１４にて加算し、電圧制御器１０に出力電圧指令値１４ａ１を出力する。
この実施の形態１では上記の構成としているため、２台以上の電力変換器が並列に接続された場合でも、直流電圧低下信号に応じて、並列接続された電力変換装置の出力電圧指令を一斉に低減できるため、電力変換装置間で横流が発生することはなく、出力電圧の波形歪みを抑制することができる。
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図３、図４に基づいて説明する。図３において、従来と同じものは同じ符号を付して説明する。
１００、２００は電力変換装置であるが、実施の形態１と異なる点は、比較器１１を省いた点である。また、１５は電力変換装置１００、２００から出力される直流電圧検出信号４ａ１、４ａ２の最小値を検出する最小値検出回路、１６は最小値検出回路１５の出力信号１５ａに応じて出力電圧低減指令信号１６ａ１、１６ａ２を演算する出力電圧低減指令回路である。
次に、図４に基づき動作について説明する。
例えば、電力変換装置１００の直流電圧検出信号４ａ１が電力変換装置２００の直流電圧検出信号４ａ２より小さい場合、最小値検出回路１５の出力信号１５ａは直流電圧検出信号４ａ１と同じ値を出力する。出力電圧低減指令回路１６は直流電圧最小値信号１５ａに基づき、出力可能な最大電圧と出力電圧指令ＶＬ＊の偏差βを低減する出力電圧低減指令信号１６ａ、１６ｂを電力変換回路１００、２００に対して出力する。電力変換装置１００、２００では出力電圧指令ＶＬ＊と出力電圧低減指令信号１６ａ１、１６ａ２を加算器１４にて加算し、電圧制御器１０に出力電圧指令値１４ａ１を出力する。
この実施の形態２では上記の構成としているため、２台以上の電力変換器が並列に接続された場合でも、直流電圧低下信号に応じて、並列接続された電力変換装置の出力電圧指令を線形に低減できるため、出力電圧の急変が少なくでき、電力変換装置間で横流が発生することはなく、出力電圧の波形歪みを抑制することができる。
この発明の実施の形態１における電力変換システムを示すシステム構成図である。 この発明の実施の形態１における電力変換システムの動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態２における電力変換システムを示すシステム構成図である。 この発明の実施の形態１における電力変換システムの動作を示す説明図である。 従来の電力変換装置を示すシステム構成図である。 従来の電力変換装置の出力電圧指令値演算器を示す詳細図である。
符号の説明
１：直流電源回路
２：３相インバータ回路
３：負荷
４：直流電圧検出器
５：電流指令器
６：出力周波数指令器
７：出力電圧指令値演算器
７１：選択手段
７２：最大電圧演算手段
７３：補正電流演算手段
７４：乗算器
７５：乗算器
７６：換算係数発生手段
８：ＰＷＭパルス生成回路
９１：インダクタンス
９２：インダクタンス
１０：電圧制御器
１１：比較器
１２：ＯＲ回路
１３：出力電圧低減指令回路
１４：加算器
１５：最小値検出回路
１６：出力電圧低減指令回路

Claims (2)

  1. 出力電圧指令に基づき出力電圧を制御する手段を有した電力変換器を少なくとも２台以上並列接続して構成される電力変換システムにおいて、前記各電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記直流電圧値が設定された電圧以下になったことを検出する比較手段と、前記並列接続された電力変換器のいずれかの直流電圧が設定された電圧以下になったことを検出して前記各電力変換器に対し出力電圧低減量を与える出力電圧低減指令手段とを備えたことを特徴とする電力変換システム。
  2. 出力電圧指令に基づき出力電圧を制御する手段を有した電力変換器を少なくとも２台以上並列接続して構成される電力変換システムにおいて、前記各電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記並列接続された各電力変換器の直流電圧値の最小値を検出する最小値検出手段と、前記直流電圧値の最小値に応じて前記各電力変換器に対し出力電圧低減量を与える出力電圧低減指令手段とを備えたことを特徴とする電力変換システム。
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