JP5211952B2 - 電力変換装置の並列冗長システム - Google Patents
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Description
並列冗長システムにおいては、各電力変換装置の出力電流と負荷に供給される電流を比較し、並列接続した各電力変換装置の出力電流を均等にする制御が各電力変換装置で行われる。例えば、特許文献4では、複数台の電力変換装置の平均出力電流を計算し、平均出力電流と各電力変換装置の出力電流との差から装置間を流れる循環電流を求め、各電力変換装置の出力電圧を補正し、各電力変換装置の出力電流を均等にする方法が提案されている。
制御対象の出力電圧は、三相4線式非絶縁電力変換装置のスター結線された出力フィルタコンデンサ13の中性点を基準にした出力フィルタコンデンサの三相各電圧である。検出した三相電圧Vu、Vv、Vwは図2に示すように、ノーマル成分と零相成分に分離する。まず、三相和を加算器44で求め、加算器44の出力を比例ゲイン45で三分の一にして出力電圧零相成分Vzを抽出する。次に、減算器43u、43wを用いて各相電圧検出より出力電圧零相成分を除去して、各相のノーマル成分Vnu、Vnwを求める。ノーマル成分は三相和零であり、三相のうち一相は二相に従属であることから、V相電圧ノーマル成分は用いない。
(式1)
(式2)
(式3)
補正された周波数指令fと振幅指令|V|を用いて、式4の演算を行う三相出力電圧指令生成器28により三相出力電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が生成される。
(式4)
まず、三相横流ノーマル成分Icu、Icwに比例した電圧補正分を比例ゲイン31u、31w、で求め、その電圧補正分を加算器33u、33wで各相の出力電圧指令Vu*、Vw*に加算する。この部分が出力電圧ノーマル成分補正制御に相当する。次に加算器33u、33wの出力と検出した出力電圧のノーマル成分Vnu、Vnwとの差を減算器34u、34wにより求め、補償器32u、32wに入力する。続いて、加算器35u、35wにより補償器32u、32wの出力を出力電圧指令Vu*、Vw*に加算し、加算器35u、35wの出力をU相、W相アーム電圧指令Viu*、Viw*としている。
3、3A、3B・・・三相4線式非絶縁型電力変換装置
4、4A、4B・・・入力リアクトル
5、5A、5B・・・入力フィルタコンデンサ
6、6A、6B・・・入力フィルタリアクトル
7、7A、7B・・・順変換回路
8、8A、8B・・・直流コンデンサ 9、9A、9B・・・N相アーム
10、10A、10B・・・中性点出力リアクトル
11、11A、11B・・・逆変換回路
12、12A、12B・・・出力フィルタリアクトル
13、13A、13B・・・出力フィルタコンデンサ
14、14A、14B・・・出力リアクトル
15A、15B、16・・・電流検出器 17・・・三相負荷
18u、18v、18w・・・比例ゲイン
22、31u、31w、37、39、45・・・比例ゲイン
19u、19v、19w、20u、20v、20w、43u、43w・・・減算器
34u、34w、41・・・減算器
36・・・減算器
29、30、33u、33w、35u、35w、40、42・・・加算器
21、44・・・加算器
23、24、32u、32w、38・・・補償器 25・・・回転座標変換
26、27・・・三相二相変換 28・・・三相出力電圧指令生成器
46・・・比例ゲイン演算器
Claims (2)
- 三相交流電源に接続され、半導体スイッチング素子の高周波スイッチング動作により交流−直流変換を行う順変換器と、順変換器の直流回路の直流端子間に接続され、半導体スイッチング素子の高周波スイッチング動作により直流−交流変換を行い、三相交流電圧を出力する逆変換器と、ダイオードを逆並列接続した半導体スイッチング素子2個の直列回路からなり前記直流回路の直流端子間に接続されるN相アームと、から構成され、前記順変換器交流入力側のフィルタコンデンサおよび前記逆変換器交流出力側のフィルタコンデンサの接続方法を、各々スター結線とし、その中性点と前記N相アームの直列接続点とをリアクトルを介して接続してなる三相4線式非絶縁型電力変換装置が、複数台並列に接続されて運転される並列冗長システムにおいて、
前記電力変換装置が運転中か停止中かを示す情報を各電力変換装置間で共有する手段と、運転状態にある各電力変換装置が負荷に供給する電流を均等分担するように各電力変換装置の出力電流指令を決定する手段と、出力電流指令と実際に電力変換装置が出力している電流との差分を負荷に供給されずに他の電力変換装置との間で循環する横流として算出する手段と、前記横流をさらに零相成分と三相和零のノーマル成分とに分離する手段と、横流の各成分が零となるように、横流零相成分に従って零相電圧制御に補正を加える出力電圧零相成分補正制御を前記N相アームで行う手段と、横流ノーマル成分に従って三相出力電圧指令およびノーマル成分電圧制御に補正を加える出力電圧ノーマル成分補正制御を逆変換回路で行う手段と、を備えることを特徴とする三相4線式非絶縁型電力変換装置の並列冗長システム。 - 前記横流を零相成分と三相和零のノーマル成分とに分離する手段は、出力電流指令と電力変換装置が出力している電流との差分を横流として算出し、前記横流の三相分の和を1/3倍したものを横流零相成分とし、出力電流指令と電力変換装置が出力している電流との差分から前記横流零相成分を減算したものを横流ノーマル成分とすることを特徴とする請求項1に記載の三相4線式非絶縁型電力変換装置の並列冗長システム。
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