JP5192258B2 - クランプ式電力変換装置 - Google Patents
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Description
前記直流部の中性点から、前記第1、第2のスイッチング素子の中点並びに前記第3、第4のスイッチング素子の中点に接続されたクランプダイオードと、交流電圧指令及び交流電流指令の少なくとも1つに基づいて前記スイッチング素子にゲート駆動信号を供給する制御手段とを具備し、前記制御手段は、有効分出力電力と正側直流電圧及び負側直流電圧から中性点電流を推定する中性点電流検出手段を有し、この中性点電流検出手段の出力に応じて前記交流電圧指令及び交流電流指令の少なくとも1つを補正して前記中性点の電位変動を抑制するようにし、
前記中性点電流検出手段は、前記有効分出力電力を前記直流部の両端の電圧の2乗で除算し、得られた結果を前記正側と負側の直流電圧の偏差を入力とするPI制御器の出力に乗算して得るようにしたことを特徴としている。
とする。電圧制御器11は有効電圧VDと電圧基準VD*、無効電圧VQと電圧基準VQ*の夫々の偏差が小さくなるように電流指令ID*及びIQ*を出力する。
Ic=I2−I1 … (1)
I1=Ep/Z1 … (2)
I2=En/Z2 … (3)
となる。ここで等価インピーダンスが正負バランスしていることを考慮すると、
Z1=Z2=Z/2 … (4)
となる。ただしZは総合負荷インピーダンスで、
Z1+Z2=Z … (5)
と定義される。以上から、次式が得られる。
ここで、総合負荷インピーダンスZと直流電圧と有効分電力Pとの関係を考慮すると、
P=E2/Z … (7)
ただし、EはPとN間の直流電圧(Ep+En)である。
Ic=2・P(En−Ep)/E2 … (8)
となる。従って、この式(8)を検出することにより中性点電流Icの検出が可能となることが分かる。図1における有効分電力演算器20の出力は式(8)のPに相当する。また、乗算器25の出力は式(8)のE2に相当する。
Ic=(2・P/E2) {Kp(Ep−En)+Ki0∫t (Ep−En)dt}…(9)
となる。ここでKpはPI制御の比例ゲイン、KiはPI制御の積分ゲインである。
2 平滑コンデンサ(負側)
3 クランプ式3レベル電力変換器
3A、3B、3C、3D スイッチング素子
3E、3F クランプダイオード
3S 変換器部の単相等価回路
4 電流検出器
5 電圧検出器
6、7 電圧検出器
10 制御回路
11 電圧制御器
12 DQ/UVW変換器
13 減算器
14 電流制御器
15 PWM回路
16A、16B UVW/DQ変換器
17A 上限リミッタ
17B 下限リミッタ
18 選択回路
19 ヒステリシスコンパレータ
20 有効分電力演算器
21 ゲイン
22 除算器
23 加算器
24 下限リミッタ
25 乗算器
26 減算器
27 PI制御器
28 乗算器
29 加算器
30 中性点電流検出回路
Claims (5)
- 正側及び負側の平滑コンデンサを直列接続した直流部と、
前記直流部の両端に並列接続され、夫々フライホイールダイオードが逆並列接続された第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子を直列接続し、その中点を交流端とする複数個の直列接続体と、
前記直流部の中性点から、前記第1、第2のスイッチング素子の中点並びに前記第3、第4のスイッチング素子の中点に接続されたクランプダイオードと、
交流電圧指令及び交流電流指令の少なくとも1つに基づいて前記スイッチング素子にゲート駆動信号を供給する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、
有効分出力電力と正側直流電圧及び負側直流電圧から中性点電流を推定する中性点電流検出手段を有し、この中性点電流検出手段の出力に応じて前記交流電圧指令及び交流電流指令の少なくとも1つを補正して前記中性点の電位変動を抑制するようにし、
前記中性点電流検出手段は、
前記有効分出力電力を前記直流部の両端の電圧の2乗で除算し、得られた結果を前記正側と負側の直流電圧の偏差を入力とするPI制御器の出力に乗算して得るようにしたことを特徴とする記載のクランプ式電力変換装置。 - 前記有効分出力電力は、
交流電圧及び交流電流を夫々2軸の有効分と無効分に変換し、電圧と電流の有効分同士及び無効分同士を乗算したものの加算値として求めるようにし、前記電流の有効分には上下限リミットとゼロ電流近傍におけるヒステリシス特性を持たせるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のクランプ式電力変換装置。 - 前記制御手段は、
交流電圧または直流部の電圧が所望の電圧となるように制御する電圧制御器と、
前記電圧制御器の出力を3相の電流指令に変換する変換器と、
前記3相の電流指令と3相のフィードバック電流の編差が小さくなるように3相の電圧指令を出力し、この3相の電圧指令に基づいて前記スイッチング素子にゲート駆動信号を供給するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクランプ式電力変換装置。 - 前記中性点電流検出手段の出力を負のフィードバックとして
前記3相電流指令を補正するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のクランプ式電力変換装置。 - 前記中性点電流検出手段の出力を正のフィードバックとして
前記3相電圧指令を補正するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のクランプ式電力変換装置。
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