JP5154359B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5154359B2 JP5154359B2 JP2008257164A JP2008257164A JP5154359B2 JP 5154359 B2 JP5154359 B2 JP 5154359B2 JP 2008257164 A JP2008257164 A JP 2008257164A JP 2008257164 A JP2008257164 A JP 2008257164A JP 5154359 B2 JP5154359 B2 JP 5154359B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gradation
- output
- current
- power supply
- correction value
- 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 - Lifetime
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/20—Active power filtering [APF]
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
以下、この発明の実施の形態1について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1によるアクティブフィルタの主回路構成を示した図であり、より具体的には、単相電源1と単相負荷2との間に並列に接続される電力変換装置3をアクティブフィルタに用いたものである。
図に示すように、電力変換装置3は、複数個(この場合3個)の単相インバータ41〜43を直列に接続して構成した多重インバータで、フィルタ回路5を備えて単相電源1に対して並列に接続される。
各単相インバータ4はそれぞれ独立した直流電源6を備え、図示された極性に充電された直流電源6の電圧を、出力端子91と92の間に任意の期間で出力することができる。具体的には直流電圧をVとした場合、スイッチング素子71〜74のオンオフの組合せによって{−V,0,V}の電圧値を単相インバータ4の出力端子間に印加することができる。ゲート駆動回路81〜84はそれぞれのスイッチング素子71〜74をオン、オフさせるためスイッチング素子71〜74のゲート、ソース間に所定の電圧を印加するための回路である。ゲート駆動回路81〜84の構成としては、制御回路とパワー回路の絶縁が必要であるため、パルストランス回路や、フォトカプラを用いた回路が用いられる。
このため、後述する制御装置を備えて、各単相インバータ41〜43の出力電圧を適宜選択する階調制御により、所望の階段波形の出力電圧を得ることができ、小さなフィルタ回路5でも滑らかな交流波形が出力できる。
ここでは、電力変換装置3を用いたアクティブフィルタにより、負荷2が発生する高調波成分電流を打ち消すような高調波補償電流を電力変換装置3から発生させ、高調波成分を含有した電流が電源側に流出することを抑制し、電源電流を高調波成分の無いほぼ正弦波電流とする。
図3は、図1で示したアクティブフィルタに、電力変換装置3を駆動する制御装置の詳細構成を付加して図示したものである。制御装置は、電源電圧に基づいて出力電圧の基本階調を演算して基本階調信号18aを出力する基本階調演算部としてのCPU10(Central Processing Unit)と、CPU以外の外部回路で構成される。外部回路は、上記基本階調(基本階調信号18a)を補正するための階調補正値を演算して階調補正信号55aを出力する階調補正演算部と、上記基本階調を上記階調補正値(階調補正信号55a)にて補正して電力変換装置3の出力電圧階調指令56aを演算する出力階調演算回路56と、該出力電圧階調指令56aに基づいて各単相インバータ41〜43への制御信号を出力するインバータ制御演算回路57とを備える。
また、階調補正信号55aを出力する階調補正演算部は、電力変換装置3の出力電流(以下、インバータ電流Iaと称す)が、負荷電流ILに基づいて演算される高調波補償基準電流24aに追従するように階調補正信号55aを出力するもので、レベルシフト回路25〜28、ヒステリシスコンパレータとなるコンパレータ29〜32、マルチプレクサ33〜38、フリップフロップ51〜53、減算器54、および加算器55を備える。
このように生成された高調波補償基準電流24aに追従するように、電圧変換装置3の出力電流であるインバータ電流Iaを制御することで、図4に示すように、負荷電流ILの高調波成分はインバータ電流Iaにより相殺され、正弦波形の電源電流ISが得られる。
図5は、図4のインバータ電流Ia波形におけるA部分を拡大した部分拡大図である。
図3に示すように、生成された高調波補償基準電流24aに基づいて、レベルシフト回路25〜28を用いて、図5に示すような4つの閾値25a〜28a(閾値A、閾値B、閾値C、閾値D)を設定する。また、閾値Aより大きい領域を領域I、閾値Aと閾値Bとの間の領域を領域II、閾値Bと閾値Cとの間を領域III、閾値Cと閾値Dとの間を領域IV、閾値Dより小さい領域を領域Vとする。
インバータ電流Iaの制御としては、図5に示すように、インバータ電流Iaが領域IIIの範囲内、即ち、閾値Bと閾値Cとを往復するように、ヒステリシスコンパレータ30、31を用いて、電力変換装置3の出力電圧(出力電圧階調指令56a)を選択する。ここでは出力電圧階調指令56aとして、CPU10から出力される基本階調18aに階調補正値55aとして0もしくは+1を加算する。なお、この場合、CPU10から出力される基本階調18aは、図6に示すように電源電圧波形に内接するように整数部だけを絶対値で出力したものとする。これにより、電源電圧の極性が正の場合、階調補正値55aを0としてインバータ電流Iaを減少させ、階調補正値55aを+1としてインバータ電流Iaを増加させることができる。また、電源電圧の極性が負の場合は、階調補正値55aを0としてインバータ電流Iaを増加させ、階調補正値55aを+1としてインバータ電流Iaを減少させることができる。
CPU10からの電源電圧極性信号22aにより、上述したようにマルチプレクサ33〜38では、マルチプレクサ入力の上段が出力される。ここで、インバータ電流Iaが減少し、領域IIIから領域IVへ移行するとする。このときコンパレータ31の出力信号Y3がLからHへと変化し、マルチプレクサ33からはH信号が出力される。この信号がフリップフロップ51のセット端子に入力され、出力端子(Q)からはH信号が出力される。このとき、階調補正値51aは+1となる。他のフリップフロップ52、53から出力される信号はLであり、減算器54および加算器55を通して、階調補正値55aは階調補正値51aの値である+1となる。
階調補正値55aが0となると、インバータ電流Iaは減少する。インバータ電流Iaは領域IIIの範囲となり、フリップフロップ51はセット端子、リセット端子共にLとなるため、状態は保持され(階調補正値55aは0)、領域IVに移行するまで減少を続ける。その後は同様の原理で階調補正値55aが+1になり、インバータ電流Iaは増加の方向へ変化する。
このように、階調補正値55aは、図7中の矢印59で示すように推移して、基本階調18aに階調補正値55aである0もしくは+1を交互に加算した出力電圧階調指令56aを生成して、インバータ電流Iaを領域IIIの範囲内、即ち、閾値Bと閾値Cとを往復するように制御する。
電源電圧の極性が正で、インバータ電流Iaが領域IIIから領域IVに移行したときは、先に説明したように、階調補正値55aが+1になる。このとき、CPU10から出力される基本階調18aに1階調が加算される。しかし、電源電圧の時間変化率が正のとき、サンプリングに時間遅れが生じると、階調値が不足するときがある。このときのインバータ電流Iaと出力電圧(出力電圧階調指令56a)との関係について、図9に示す。
図10に示すように、電圧変化率が負の場合は、基本階調値切替タイミングが遅れているため、切り換えるべき時点61a以降の遅れ時間の間は、インバータ電流Iaが増加して閾値Bを超えた時点62aで階調補正値55aを0としても、出力電圧階調指令56aが電源電圧より大きいためインバータ電流Iaが増加し続ける。このため、閾値Aを超える時点63aで、即ち、インバータ電流Iaが領域IIから領域Iへと移行すると、コンパレータ29からH信号が出力され、マルチプレクサ35からH信号が出力される。この信号がフリップフロップ52のセット端子に入力され、出力端子(Q)からはH信号が出力される。この信号は、CPU10からの基本階調18aの出力遅れを補正するための階調ずれ補正値52aであり、減算器54によって階調補正値51aから減算される。この場合、階調補正値51a(0)から階調ずれ補正値52a(+1)を減算して、階調補正値55aは−1となる。
その後は同様の原理でインバータ電流Iaが領域IIIの範囲で増減するように階調補正を行う。
また、インバータ電流Iaを高調波補償基準電流24aに追従するように制御するのに、制御装置は、電源電圧に基づいて出力電圧の基本階調18aを出力する基本階調演算部のみをCPU10で構成し、階調補正信号55aを出力する階調補正演算部と、電力変換装置3の出力電圧階調指令56aを演算する出力階調演算回路56と、各単相インバータ41〜43への制御信号を出力するインバータ制御演算回路57とは、CPU以外の外部回路で構成した。このため、CPU10の負担を軽減させることができ、安価なCPU10でも対応可能となり、制御装置のコスト低減が図れる。また、階調補正信号55aを出力する階調補正演算部では、ヒステリシスコンパレータ29〜32を用い、高速、高精度に、インバータ電流Iaを高調波補償基準電流に追従するように制御できる。また、CPU10のサンプリング間隔が比較的大きい場合でも、階調ずれ補正値52a、53aを演算して補正できるようにしたため、安価なCPU10でも、高速、高精度で信頼性の高い高調波抑制制御が行える。
上記実施の形態1では、インバータ電流Iaを高調波補償基準電流24aに追従するように制御したが、図12に示すように、CPU10から出力された離散系の負荷電流基本波成分をフィルタ23で平滑した基準電流(負荷電流基本波成分)に追従するように、電源電流ISを制御しても良い。
なお、上記実施の形態1では、負荷電流ILは、バンドパスフィルタ13により高調波成分を除去して負荷電流ILの基本波成分を抽出してCPU10に入力したが、この場合、CPU10内で負荷電流ILの基本波成分を抽出するようにした。
この場合も、実際には電力変換装置3の出力階調制御により、インバータ電流Iaを変化させて電源電流ISを制御しているため、結果的には上記実施の形態1と同様に、インバータ電流Iaが高調波成分を打ち消す高調波補償基準電流に追従するように制御されるものとなり、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
6 直流電源、10 CPU、18a 基本階調信号、24a 高調波補償基準電流、
25a〜28a 閾値A〜D、29〜32 ヒステリシスコンパレータ、
51a 階調補正値、52a,53a 階調ずれ補正値、54 減算器、55 加算器、55a 階調補正信号、56 出力階調演算回路、57 インバータ制御演算回路、
71〜74 スイッチング素子、IL 負荷電流、Ia インバータ電流。
Claims (5)
- 交流電源と負荷との間に並列に接続され、直流電源からの直流電力を交流に変換する単相インバータの交流側を複数直列接続して成る単相インバータ群と、
上記複数の単相インバータの中から選択された所定の組み合わせによる各発生電圧の総和により上記単相インバータ群の出力電圧を階調制御し、上記交流電源からの電源電流を補正する出力電流を出力させる制御装置とを備え、
上記制御装置は、
上記交流電源の電源電圧に基づいて上記出力電圧の基本階調を演算する基本階調演算部と、
上記出力電流が目標電流に追従するように上記基本階調を補正するための階調補正値を演算する階調補正演算部と、
上記基本階調を上記階調補正値にて補正して上記単相インバータ群の出力電圧階調を演算する出力階調演算部と、
上記出力電圧階調に基づいて、上記単相インバータ群内の上記各単相インバータの出力の組み合わせを決定して上記単相インバータ群への制御信号を出力するインバータ制御演算部とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 上記基本階調は、上記交流電源の電源電圧波形に内接あるいは外接するように決定することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記基本階調演算部をCPUで構成し、上記階調補正演算部、上記出力階調演算部および上記インバータ制御演算部を上記CPUよりも演算速度が高速な外部論理回路で構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 上記各単相インバータの入力となる直流電圧値は異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 上記出力電圧階調の各レベルの電圧は等間隔に並ぶものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008257164A JP5154359B2 (ja) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008257164A JP5154359B2 (ja) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | 電力変換装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004255286A Division JP4234082B2 (ja) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009017782A JP2009017782A (ja) | 2009-01-22 |
JP5154359B2 true JP5154359B2 (ja) | 2013-02-27 |
Family
ID=40357982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008257164A Expired - Lifetime JP5154359B2 (ja) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5154359B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101841156B (zh) * | 2010-05-24 | 2012-05-23 | 山东山大华天科技股份有限公司 | 交错滞环跟踪补偿电流发生器及其控制方法 |
CN103117669B (zh) * | 2013-03-11 | 2014-12-10 | 山东华天电气有限公司 | 三电平滞环电流跟踪逆变器及其控制方法 |
WO2015196214A1 (en) | 2014-06-20 | 2015-12-23 | General Electric Company | Apparatus and method for control of multi-inverter power converter |
BR112019026382A2 (pt) * | 2017-06-12 | 2020-07-21 | Tae Technologies, Inc. | controladores de corrente por histerese multinível de múltiplos quadrantes e métodos para controle dos mesmos |
CN109358680B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-10-30 | 湖南工业大学 | 三相交流稳压装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2554261B2 (ja) * | 1987-07-24 | 1996-11-13 | 三菱電機株式会社 | アクテイブフイルタ装置 |
JPH07212977A (ja) * | 1994-01-24 | 1995-08-11 | Nissin Electric Co Ltd | 無効電力補償装置 |
JPH1189242A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Yaskawa Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2004064830A (ja) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP3651796B2 (ja) * | 2002-08-05 | 2005-05-25 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
JP3967657B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2007-08-29 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2008
- 2008-10-02 JP JP2008257164A patent/JP5154359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009017782A (ja) | 2009-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3062428B1 (en) | Inverter phase current reconstruction apparatus and methods | |
KR100655917B1 (ko) | Pwm 펄스 제어방법 | |
US7485987B2 (en) | Power converting device | |
US8817499B2 (en) | Control method and system for reducing the common-mode current in a power converter | |
US20180331632A1 (en) | Circulating current injection control | |
WO2007129456A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6134733B2 (ja) | 多相変換器システムおよび方法 | |
JP5154359B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US10050531B1 (en) | Direct flux control power converter | |
US9705422B2 (en) | System and method for soft switching power inversion | |
Loh et al. | Modular hysteresis current control of hybrid multilevel inverters | |
JP6396135B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5270272B2 (ja) | インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム、このインバータ制御回路を実現するためのプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体 | |
JP4234082B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2023099680A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6946041B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2008048537A (ja) | 交流−交流電力変換装置 | |
WO2019097835A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4498891B2 (ja) | 半導体電力変換装置 | |
JP2015035869A (ja) | マルチレベル電力変換装置およびマルチレベル電力変換装置の制御方法 | |
JP2007097394A (ja) | 電力変換器 | |
JP2008295135A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4448294B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6468046B2 (ja) | Pwm電力変換器の並列運転方法および並列運転装置 | |
JP3053945B2 (ja) | 中性点クランプ式電力変換器の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120412 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121205 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5154359 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |