JP5677724B2 - 変換器回路の動作方法およびこの方法を実行するための装置 - Google Patents
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Description
図1は変換器回路を動作するための本発明による方法を実行する本発明による装置の1実施形態を示している。図1に示されているように、変換器回路は多数の駆動可能な電力半導体スイッチを備え、3相のAC電圧システムに接続されている変換器2を有している。変換器回路は通常2以上のDC切換え電圧レベルを切換えるための任意の形態の変換器2(マルチレベル変換器回路)であることができることを述べておく。変換器回路を動作するための本発明による方法では、駆動可能な電力半導体スイッチは制御信号SRから形成される駆動信号SAにより駆動され、制御信号SRはシステム電流のH番目の高調波成分iNHをシステム電流設定点値iNHrefに調節することにより形成され、ここでH=1、2、3…である。本発明によれば、システム電流設定点値iNHrefはシステム電圧のH番目の高調波成分uNHを予め決定可能なシステム電圧設定点uNHrefへ調節することにより形成され、システム電圧のH番目の高調波成分uNHとシステム電圧設定点uNHrefからの制御差uNHdiffはH番目の高調波成分に関して決定されたシステムインピーダンスyNHにより加重されている。したがってシステム電圧の対応するH番目の高調波成分uNHはシステム電流設定点値iNHrefの形成に直接影響し、その結果システム電圧のH番目の高調波成分は所望の程度まで有効に減少されることができる。制御差がシステムインピーダンスにより加重されている結果として、システムインピーダンスyNHは制御装置の入力に直接影響し、それ故調節に直接影響するので、調節に関係する制御装置の制御装置パラメータの整合またはリセットと、さらに典型的に時間にわたって変化するシステムインピーダンスyNHによる制御装置の再設計は不要である利点がある。
/x=(xd+jxq)ejωt
ここで/xは通常、複素変数であり、xdは変数/xのパーク-クラーク変換のd成分であり、xqは変数/xのパーク-クラーク変換のq成分である。複素変数/xの基本波だけではなく、生じる複素変数/xの全ての高調波がパーク-クラーク変換で変換される利点がある。それ故H番目の高調波成分も含まれ、簡単な濾波により抽出されることができる。
/x=xα+jxβ
ここで/xは通常、複素変数であり、xα変数/xの空間ベクトル変換のα成分であり、xβは変数/xの空間ベクトル変換のβ成分である。
iNHref=iNHref,old+(uNH−uNHref)・yNH・k
システム電流設定点値iNHrefは各反復ステップで再形成され、iNHref,oldは先行する反復ステップのシステム電流設定点値であり、kは補正係数であり、これは有効に0.1から1の程度の大きさであるように選択される。しかしながら任意の他の制御特性も考えられることを述べておく。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備えた変換器(2)と、3相のAC電圧システム(1)を有し、駆動可能な電力半導体スイッチは制御信号(S R )から形成される駆動信号(S A )により駆動され、制御信号(S R )はシステム電流のH番目(H=1、2、3…である)の高調波成分(i NH )をシステム電流設定点値(i NHref )に調節することにより形成される変換器回路の動作方法において、
システム電流設定点値(i NHref )はシステム電圧のH番目の高調波成分(u NH )を予め決定可能なシステム電圧設定点値(u NHref )へ調節することにより形成され、システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )とシステム電圧設定点(u NHref )からの制御差(u NHdiff )はH番目の高調波成分に関して決定されたシステムインピーダンス(y NH )によって加重されることを特徴とする方法。
[2] H番目の高調波成分に関して、しきい値(u NHTol )方向へのシステム電圧の変化の絶対値(|Δu NH |)が監視され、
しきい値(u NHTol )が超過される度に、システムインピーダンス(y NH )が決定されることを特徴とする前記[1]記載の方法。
[3] システムインピーダンス(y NH )はH番目の高調波成分に関するシステム電圧の変化(Δu NH )とシステムの電流変化(Δi NH )から決定されることを特徴とする前記[1]記載の方法。
[4] システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )はシステム電圧(u Nd )と(u Nq )のパーク-クラーク変換から形成されることを特徴とする前記[1]乃至[3]のいずれか1項記載の方法。
[5] システム電圧値(u Nd 、u Nq )のパーク-クラーク変換はシステム電圧(u Nα 、u Nβ )の空間ベクトル変換から形成されることを特徴とする前記[4]記載の方法。
[6] システム電流のH番目の高調波成分(i NH )はシステム電流(i Nd 、i Nq )のパーク-クラーク変換から形成されることを特徴とする前記[1]乃至[5]のいずれか1項記載の方法。
[7] システム電流(i Nd 、i Nq )のパーク-クラーク変換はシステム電流(i Nα 、i Nβ )の空間ベクトル変換から形成されることを特徴とする前記[6]記載の方法。
[8] システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )の予め決定可能なシステム電圧設定点値(u NHref )への調節は、比例/積分特性にしたがって行われることを特徴とする前記[1]乃至[7]のいずれか1項記載の方法。
[9] システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )の予め決定可能なシステム電圧設定点値(u NHref )への調節することは、反復的に速示特性にしたがって行われることを特徴とする前記[1]乃至[7]のいずれか1項記載の方法。
[10] 複数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する変換器(1)を備え、3相のAC電圧システムに接続されている変換器回路を動作する方法を実行する装置において、
制御信号(S R )を発生するために使用される制御装置(4)は駆動信号(S A )を形成するための駆動回路(3)を介して駆動可能な電力半導体スイッチに接続されており、制御装置(4)はシステム電流のH番目の高調波成分(i NH )をシステム電流設定点値(i NHref )に調節することにより制御信号(S R )を形成する第1の制御装置(5)を有しており、ここでH=1、2、3…であり、
前記制御装置(4)は、システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )を予め決定可能なシステム電圧設定点(u NHref )へ調節することによりシステム電流設定点値(i NHref )を形成する第2の制御装置(6)を有し、システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )とシステム電圧設定点値(u NHref )からの制御差(u NHdiff )はH番目の高調波成分に関して決定されたシステムインピーダンス(y NH )により加重されていることを特徴とする装置。
[11] 前記制御装置(4)はシステム電圧(U Nα 、U Nβ )の空間ベクトル変換からシステム電圧(U Nd 、U Nq )のパーク-クラーク変換を形成し、システム電圧(U Nd 、U Nq )のパーク-クラーク変換からシステム電圧のH番目の高調波成分(U NH )を形成するための第1の計算装置(7)を有していることを特徴とする前記[10]記載の装置。
[12] 前記制御装置(4)は、システム電圧(U Nα 、U Nβ )の空間ベクトル変換を形成するための第2の計算装置(8)を有している前記[11]記載の装置。
[13] 前記制御装置(4)はシステム電流(i Nd 、i Nq )の空間ベクトル変換からシステム電流(i Nd 、i Nq )のパーク-クラーク変換を形成し、システム電流(i Nd 、i Nq )のパーク-クラーク変換からシステム電流のH番目の高調波成分(i NH )を形成するための第3の計算装置(9)を具備していることを特徴とする前記[10]乃至[12]のいずれか1項記載の装置。
[14] 前記制御装置(4)はさらにシステム電流(i Nα 、i Nβ )の空間ベクトル変換を形成するための第4の計算装置(10)を有していることを特徴とする前記[13]記載の装置。
[15] システム電圧のH番目の高調波成分(u NH )を予め決定可能なシステム電圧設定点値(u NHref )へ調節するための第2の制御装置(6)は別の1つの制御装置(11)を具備していることを特徴とする前記[10]乃至[14]のいずれか1項記載の装置。
Claims (15)
- 複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備えた変換器(2)と、3相のAC電圧システム(1)を有し、駆動可能な電力半導体スイッチは制御信号(SR)から形成される駆動信号(SA)により駆動され、制御信号(SR)はAC電圧システム電流のH番目(H=1、2、3…である)の高調波成分(iNH)をAC電圧システム電流設定点値(iNHref)に調節することにより形成される変換器回路の動作方法において、
AC電圧システム電流設定点値(iNHref)はAC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)を予め決定可能なAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)へ調節することにより形成される際に、AC電圧システム電流設定点値(i NHref )は、AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)とAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)からの制御差(uNHdiff)がH番目の高調波成分(u NH )に関して決定されたAC電圧システムインピーダンス(yNH)によって加重されて形成されることを特徴とする方法。 - H番目の高調波成分に関して、しきい値(uNHTol)方向へのAC電圧システム電圧の変化の絶対値(|ΔuNH|)が監視され、
しきい値(uNHTol)が超過される度に、AC電圧システムインピーダンス(yNH)が決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - AC電圧システムインピーダンス(yNH)はH番目の高調波成分に関するAC電圧システム電圧の変化(ΔuNH)とAC電圧システム電流の変化(ΔiNH)から決定されることを特徴とする請求項2記載の方法。
- AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)はAC電圧システム電圧(uNd 、uNq)のパーク-クラーク変換から形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法。
- AC電圧システム電圧(uNd、uNq)のパーク-クラーク変換はAC電圧システム電圧(uNα、uNβ)の空間ベクトル変換から形成されることを特徴とする請求項4記載の方法。
- AC電圧システム電流のH番目の高調波成分(iNH)はAC電圧システム電流(iNd、iNq)のパーク-クラーク変換から形成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の方法。
- AC電圧システム電流(iNd、iNq)のパーク-クラーク変換はAC電圧システム電流(iNα、iNβ)の空間ベクトル変換から形成されることを特徴とする請求項6記載の方法。
- AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)を予め決定可能なAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)へ調節することは、比例/積分特性にしたがって行われることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の方法。
- AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)を予め決定可能なAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)へ調節することは、反復的に速示特性にしたがって行われることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の方法。
- 複数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する変換器(2)を備え、3相のAC電圧システムに接続されている変換器回路を動作する方法を実行する装置において、
制御信号(SR)を発生するために使用される制御装置(4)は駆動信号(SA)を形成するための駆動回路(3)を介して駆動可能な電力半導体スイッチに接続されており、制御装置(4)はAC電圧システム電流のH番目の高調波成分(iNH)をAC電圧システム電流設定点値(iNHref)に調節することにより制御信号(SR)を形成する第1の制御装置(5)を有しており、ここでH=1、2、3…であり、
前記制御装置(4)は、AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)を予め決定可能なAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)へ調節することによりAC電圧システム電流設定点値(iNHref)を形成する第2の制御装置(6)を有し、AC電圧システム電流設定点値(i NHref )は、AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)とAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)からの制御差(uNHdiff)がH番目の高調波成分(u NH )に関して決定されたAC電圧システムインピーダンス(yNH)により加重されて形成されることを特徴とする装置。 - 前記制御装置(4)はAC電圧システム電圧(UNα、UNβ)の空間ベクトル変換からAC電圧システム電圧(UNd、UNq)のパーク-クラーク変換を形成し、AC電圧システム電圧(UNd、UNq)のパーク-クラーク変換からAC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(UNH)を形成するための第1の計算装置(7)を有していることを特徴とする請求項10記載の装置。
- 前記制御装置(4)は、AC電圧システム電圧(UNα、UNβ)の空間ベクトル変換を形成するための第2の計算装置(8)を有している請求項11記載の装置。
- 前記制御装置(4)はAC電圧システム電流(iNα 、iNβ )の空間ベクトル変換からAC電圧システム電流(iNd、iNq)のパーク-クラーク変換を形成し、AC電圧システム電流(iNd、iNq)のパーク-クラーク変換からAC電圧システム電流のH番目の高調波成分(iNH)を形成するための第3の計算装置(9)を具備していることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項記載の装置。
- 前記制御装置(4)はAC電圧システム電流(iNα、iNβ)の空間ベクトル変換を形成するための第4の計算装置(10)を有していることを特徴とする請求項13記載の装置。
- AC電圧システム電圧のH番目の高調波成分(uNH)を予め決定可能なAC電圧システム電圧設定点値(uNHref)へ調節するための第2の制御装置(6)は別の1つの制御装置(11)を具備していることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項記載の装置。
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