JP5833524B2 - Power converter and control device for power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置および電力変換装置の制御装置に関する。本発明は、特に、三相のハーフブリッジ形PWM(パルス幅変調)電力変換装置における電圧利用率の向上に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a control device for the power conversion device. The present invention particularly relates to an improvement in voltage utilization in a three-phase half-bridge PWM (pulse width modulation) power converter.
交流を直流に変換する三相のPWMコンバータあるいは直流を交流に変換するPWMインバータにおいて、出力交流電圧の線間電圧を正弦波に維持することを条件として、線間電圧では相殺される第3次の整数倍の高調波成分を正弦波の電圧指令値に重畳させて、各相アームの電圧指令値を生成する方法が提案されている。この方法によれば、正弦波変調方式に比較して電圧利用率が向上する。たとえば特開平10−164846号公報(特許文献1)に開示された電力変換装置の制御装置は、電流制御増幅器の出力に第3次の整数倍の高調波を重畳するための零相変調器を備える。 In a three-phase PWM converter that converts alternating current to direct current or a PWM inverter that converts direct current to alternating current, a third order that is offset by the line voltage is provided on condition that the line voltage of the output alternating voltage is maintained as a sine wave. A method of generating a voltage command value for each phase arm by superimposing a harmonic component that is an integral multiple of a sine wave voltage command value is proposed. According to this method, the voltage utilization rate is improved as compared with the sine wave modulation method. For example, a control device for a power conversion device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1664846 (Patent Document 1) includes a zero-phase modulator for superimposing a third-order integral multiple of harmonics on the output of a current control amplifier. Prepare.
図4は、特開平10−164846号公報に開示された、従来のコンバータ制御回路の機能ブロック図である。図4を参照して、三相交流電源201からの交流電力は、コンバータ204によって直流電力に変換される。ACコンデンサ202およびリアクトル203は、高調波を除去するフィルタ回路を構成する。コンバータ204は、図示しない電力半導体を備え、交流電力を直流電力に変換する。コンバータ204からの直流電力は、直流平滑コンデンサ205によって平滑化されて、図示しない負荷に供給される。
FIG. 4 is a functional block diagram of a conventional converter control circuit disclosed in JP-A-10-164846. Referring to FIG. 4, AC power from three-phase
電圧センサ207は、三相交流電源201の電圧を検出する。電圧センサ208は、直流平滑コンデンサ205の直流電圧を検出する。電流センサ209は、コンバータ204に入力される電流Icを検出する。
The
図5は、図4に示されたコンバータ204の構成例を示した図である。図5を参照して、コンバータ204は、たとえば3相のフルブリッジ変換回路であり、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの電力半導体(Qu〜Qz)を備える。三相の各相に対応して、ACコンデンサ202u,202v,202wが設けられるとともに、リアクトル203u,203v,203wが設けられる。正極線Pdcと負極線Ndcとの間には、直流平滑コンデンサ205p,205nが直列に接続される。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of
図4に戻り、コンバータ制御回路の動作について説明する。直流電圧設定回路210は、直流電圧基準Vdc*を出力する。減算器11は、直流電圧基準Vdc*と、電圧センサ8によって検出された直流電圧Vdcの検出値Vdc−との間の偏差を演算する。減算器11によって算出された偏差は、電圧制御器(AVR)212に入力される。
Returning to FIG. 4, the operation of the converter control circuit will be described. The DC
乗算器213は、三相交流の相ごとに、電圧制御器212の出力と電圧センサ208によって検出された交流電源電圧との積を算出する。これにより乗算器213は、正弦波の三相電流指令(Icu*,Icv*,Icw*)を生成する。減算器214は、電流指令値(Icu*〜Icw*)と、電流センサ209によって検出された電流の検出値(Icu−,Icv−,Icw−)を受けて、相ごとに電流指令値と検出値との間の偏差を算出する。各相の偏差は、相ごとの電流制御器(ACR)215に入力される。
The
加算器217は、各相の電流制御器215の出力と、零相電圧指令生成回路216からの電圧指令とを加算して、三相のPWM電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を生成する。この電圧指令値(Vu*〜Vw*)はPWM回路218へ入力される。PWM回路218は、三角波キャリア比較方式等の周知の方法に従って、コンバータ204内の電力半導体をオンオフさせるためのゲートパルス信号を生成して、そのゲートパルス信号をコンバータ204へと出力する。
The
ここで零相電圧指令値は、電流制御器(ACR)215からの基本正弦波電圧指令に対する第3次の整数倍の高調波である。PWM回路の三角波キャリアの振幅を±Vcとし、変調度をaとすると、零相電圧指令値は次式に従って表される
零相電圧指令値=2/√3a・Vc・1/6・sin(3θ)・・・(1)
θ:交流電源の電源電圧に同期した基本波基準位相
sinθの振幅が1であるのに対して、sinθ+(1/6)・sin(3θ)の最大値は31/2/2となるので、零相電圧指令値の最大値はa・Vcとなる。0≦a≦1の範囲でPWMが可能である。PWM電圧指令値のピーク電圧が零相電圧指令を重畳することによって下がる。したがって、零相電圧を重畳しない場合に比較して電圧利用率を(31/2/2−1)×100=約15%向上させることができる。
Here, the zero-phase voltage command value is a harmonic of the third integer multiple of the basic sine wave voltage command from the current controller (ACR) 215. When the amplitude of the triangular wave carrier of the PWM circuit is ± Vc and the modulation factor is a, the zero-phase voltage command value is expressed by the following equation: Zero-phase voltage command value = 2 / √3a · Vc · 1/6 · sin ( 3θ) (1)
θ: Fundamental wave reference phase synchronized with the power supply voltage of the AC power supply The amplitude of sinθ is 1, whereas the maximum value of sinθ + (1/6) · sin (3θ) is 3 1/2 / 2. The maximum value of the zero-phase voltage command value is a · Vc. PWM is possible in the range of 0 ≦ a ≦ 1. The peak voltage of the PWM voltage command value is lowered by superimposing the zero phase voltage command. Therefore, the voltage utilization factor can be improved by (3 1/2 / 2-1) × 100 = about 15% compared to the case where no zero-phase voltage is superimposed.
さらに、零相電圧指令値を基本波の第3次の整数倍の高調波としたので、線間電圧には第3次の高調波電圧が含まれない。したがって線間電圧を正弦波に維持できる。 In addition, since the zero-phase voltage command value is a third-order integral multiple of the fundamental wave, the line voltage does not include the third-order harmonic voltage. Therefore, the line voltage can be maintained as a sine wave.
上記の構成の場合、各相の電流指令値Ic*は、正弦波である。電圧制御器(AVR)212の出力をAとすると、各相の電流指令値Ic*は、次式のように表される。 In the case of the above configuration, the current command value Ic * for each phase is a sine wave. Assuming that the output of the voltage controller (AVR) 212 is A, the current command value Ic * of each phase is expressed by the following equation.
Icu*=A×√2×Vs×sin(θ) ・・・(2)
Icv*=A×√2×Vs×sin(θ−2/3π) ・・・(3)
Icw*=A×√2×Vs×sin(θ+2/3π) ・・・(4)
したがって、次式に示すように、電流指令には零相分は含まれない。
Icu * = A × √2 × Vs × sin (θ) (2)
Icv * = A × √2 × Vs × sin (θ−2 / 3π) (3)
Icw * = A × √2 × Vs × sin (θ + 2 / 3π) (4)
Therefore, as shown in the following equation, the current command does not include the zero phase component.
Icu*+Icv*+Icw*=0 ・・・(5)
ここで図4に示された構成は、零相電圧指令をフィードフォワードで電流指令値に重畳している。この構成および制御方法は、零相電圧を出力しても零相電流がコンバータ回路に流れない場合のみに適用できる。すなわち、上記方法は、図5に示したフルブリッジ回路にのみ適用可能な方法である。
Icu * + Icv * + Icw * = 0 (5)
Here, the configuration shown in FIG. 4 superimposes the zero-phase voltage command on the current command value by feedforward. This configuration and control method can be applied only when the zero-phase current does not flow to the converter circuit even when the zero-phase voltage is output. That is, the above method is applicable only to the full bridge circuit shown in FIG.
一方で、フルブリッジ回路はコモンモード電圧を発生させて、ノイズ原因となる漏洩電流の増加を招く。このため、コモンモード電圧を抑制するためのコンバータの回路として、三相ハーフブリッジ回路が適用される場合がある。 On the other hand, the full bridge circuit generates a common mode voltage, which causes an increase in leakage current that causes noise. For this reason, a three-phase half-bridge circuit may be applied as a converter circuit for suppressing the common mode voltage.
図6は、三相ハーフブリッジ回路の構成例を示した図である。図6を参照して、図5と同一部分は同一符号が付されている。図6に示した構成は、ACコンデンサ202u〜202wの接続点である中性相が中性相ライン206を介して、直流平滑コンデンサ205p,205nの接続点である中性点に接続されている点で、図5に示した構成と異なっている。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a three-phase half-bridge circuit. Referring to FIG. 6, the same parts as those in FIG. In the configuration shown in FIG. 6, the neutral phase that is the connection point of the
上記のように、三相ハーフブリッジ回路では、ACフィルタの中性相と、直流回路(直流平滑コンデンサ205p,205n)の中性点とが接続されているので、ACフィルタと直流平滑コンデンサ205とにより閉回路が形成されている。このため、上記の制御方法を適用した場合には、零相電圧によって、コンバータ204−ACフィルタ−中性相ライン206−直流平滑コンデンサ205のルートで零相電流成分が流れる。
As described above, in the three-phase half-bridge circuit, the neutral phase of the AC filter and the neutral point of the DC circuit (
したがって従来の制御方式を三相ハーフブリッジ回路に適用すると、上記(5)式が成立しないので、電流指令通りの電流が流れない。この結果、コンバータを制御できないという問題点があった。あるいは、零相成分電流が0になるようにコンバータが制御されるので、フィードフォワードで重畳された零相電圧を打ち消すように電流制御が働く。このため電圧利用率が上がらないという問題点があった。 Therefore, when the conventional control method is applied to a three-phase half-bridge circuit, the above equation (5) is not satisfied, and thus current according to the current command does not flow. As a result, there is a problem that the converter cannot be controlled. Alternatively, since the converter is controlled so that the zero-phase component current becomes zero, the current control works so as to cancel the zero-phase voltage superimposed by feedforward. Therefore, there is a problem that the voltage utilization rate does not increase.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ハーフブリッジ型の電力変換装置において電圧利用率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve voltage utilization in a half-bridge type power converter.
本発明のある局面において、電力変換装置100は、三相交流と直流との間で電力を変換する変換器と、三相交流の相ごとに設けられたリアクトルおよびコンデンサを含み、変換器から発生する高調波を除去するフィルタ回路と、変換器の直流側の正極と負極との間に直列に接続された複数のコンデンサを含み、フィルタ回路の中性相に接続される接続点を有する直流回路と、変換器を制御する制御回路とを備える。制御回路は、直流電圧基準値と、変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、三相電流指令値に零相電流指令値を加算して、変換器の電流指令値を生成する加算器と、加算器からの電流指令値と、変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、PWM電圧指令値に基づいて、変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを含む。
In one aspect of the present invention,
本発明の他の局面において、電力変換装置の制御装置が提供される。電力変換装置は、三相交流と直流との間で電力を変換する変換器と、三相交流の相ごとに設けられたリアクトルおよびコンデンサを含み、変換器から発生する高調波を除去するフィルタ回路と、変換器の直流側の正極と負極との間に直列に接続された複数のコンデンサを含み、フィルタ回路の中性相に接続される接続点を有する直流回路とを備える。制御装置は、直流電圧基準値と、変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、三相電流指令値に零相電流指令値を加算して、変換器の電流指令値を生成する加算器と、加算器からの電流指令値と、変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、PWM電圧指令値に基づいて、変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを備える。 In another aspect of the present invention, a control device for a power converter is provided. A power converter includes a converter that converts power between three-phase AC and DC, and a reactor and a capacitor provided for each phase of the three-phase AC, and a filter circuit that removes harmonics generated from the converter And a DC circuit including a plurality of capacitors connected in series between a positive electrode and a negative electrode on the DC side of the converter, and having a connection point connected to the neutral phase of the filter circuit. The control device generates a sine wave three-phase current command value based on a deviation between the DC voltage reference value and the detected DC voltage value of the converter and a three-phase AC voltage. Generation circuit, zero-phase current command generation circuit that generates a harmonic current value that is an integer multiple of the third order as the zero-phase current command value, and adds the zero-phase current command value to the three-phase current command value for conversion Current controller that generates a three-phase PWM voltage command value based on the deviation between the current command value from the adder and the detected value of the three-phase AC current of the converter And a PWM circuit for generating a control signal for PWM control of the converter based on the PWM voltage command value.
本発明によれば、ハーフブリッジ形PWM電力変換装置において電圧利用率を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a voltage utilization factor can be improved in a half bridge type PWM power converter.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の概略構成図である。図1を参照して、電力変換装置は、ACコンデンサ2u,2v,2wと、リアクトル3u,3v,3wと、コンバータ4と、直流平滑コンデンサ5p,5nと、中性相ライン6と、制御回路50とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the power converter includes
コンバータ4は、三相交流電源1からの三相交流を直流電力に変換する。コンバータ4から出力される直流電力は、たとえば図示しない負荷に供給される。 Converter 4 converts the three-phase alternating current from three-phase alternating current power supply 1 into direct-current power. The DC power output from the converter 4 is supplied to a load (not shown), for example.
コンバータ4は、IGBT等の電力半導体Qu,Qx,Qv,Qy,Qw,Qzを備える。電力半導体Qu,Qxは、正極線Pdcと負極線Ndcとの間に直列に接続されて、U相アームを構成する。電力半導体Qv,Qyは、正極線Pdcと負極線Ndcとの間に直列に接続されて、V相アームを構成する。電力半導体Qz,Qwは、正極線Pdcと負極線Ndcとの間に直列に接続されて、W相アームを構成する。 The converter 4 includes power semiconductors Qu, Qx, Qv, Qy, Qw, Qz such as IGBT. Power semiconductors Qu and Qx are connected in series between positive electrode line Pdc and negative electrode line Ndc to form a U-phase arm. Power semiconductors Qv and Qy are connected in series between positive electrode line Pdc and negative electrode line Ndc to form a V-phase arm. Power semiconductors Qz and Qw are connected in series between positive electrode line Pdc and negative electrode line Ndc to form a W-phase arm.
ACコンデンサ2u,2v,2wと、リアクトル3u,3v,3wとはフィルタ回路を構成し、コンバータ4から発生する高調波成分を除去する。リアクトル3uの一方端は、U相に対応する交流ラインを介して電力半導体Qu,Qxの接続点に接続される。リアクトル3uの他方端は、三相交流電源1側の交流ラインに接続される。リアクトル3vの一方端は、V相に対応する交流ラインを介して電力半導体Qv,Qyの接続点に接続される。リアクトル3vの他方端は、三相交流電源1側の交流ラインに接続される。リアクトル3wの一方端は、W相に対応する交流ラインを介して電力半導体Qw,Qzの接続点に接続される。リアクトル3wの他方端は、三相交流電源1側の交流ラインに接続される。
ACコンデンサ2uの一方端は、リアクトル3uの他方端に接続される。ACコンデンサ2vの一方端は、リアクトル3vの他方端に接続される。ACコンデンサ2wの一方端は、リアクトル3wの他方端に接続される。ACコンデンサ2u,2v,2wの他方端同士が互いに接続される。
One end of
直流平滑コンデンサ5p,5nは、直流回路を構成する。直流平滑コンデンサ5p,5nは、正極線Pdcと負極線Ndcとの間に直接に接続されて、コンバータ4から出力される直流電力を平滑化する。
The
中性相ライン6は、ACコンデンサ2u〜2wの接続点である中性相と、直流平滑コンデンサ5p,5nの接続点である中性点とを接続する。制御回路50は、PWM方式に従って、コンバータ4を構成する電力半導体Qu,Qx,Qv,Qy,Qw,Qzのスイッチングを制御する。すなわち、本発明の実施の形態では、三相ハーフブリッジ形PWM電力変換装置が実現される。
The
本発明の実施の形態に係る三相ハーフブリッジ形PWM電力変換装置の制御では、基本波の第3次の整数倍の電流指令を、コンバータ4の電流指令(正弦波電流指令)に重畳して電圧利用率を向上させる。本発明の実施の形態によれば、新たな部品を追加することなく、三相ハーフブリッジ型PWM電力変換装置の電圧利用率を向上させることができる。これにより、低ノイズかつ高効率の電力変換装置を達成することができる。以下に、各実施の形態に係るコンバータの制御について詳細に説明する。 In the control of the three-phase half-bridge PWM power converter according to the embodiment of the present invention, a current command that is a third integer multiple of the fundamental wave is superimposed on the current command (sine wave current command) of converter 4. Improve voltage utilization. According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the voltage utilization rate of the three-phase half-bridge type PWM power converter without adding new parts. Thereby, a low noise and highly efficient power converter device can be achieved. Hereinafter, the control of the converter according to each embodiment will be described in detail.
[実施の形態1]
図2は、本発明の実施の形態1に係る制御回路50の機能ブロック図である。図2を参照して、制御回路50は、直流電圧設定回路10と、減算器11と、電圧制御器(AVR)12と、乗算器13と、減算器14と、電流制御器(ACR)15と、PWM回路18と、零相電流指令生成回路19と、加算器20とを備える。直流電圧設定回路10と、減算器11と、電圧制御器(AVR)12と、乗算器13とは、正弦波の三相電流指令値(Icu*,Icv*,Icw*)を生成するための正弦波電流指令生成回路10Aを構成する。なお、図中の「///」は三相を示す記号である。
[Embodiment 1]
FIG. 2 is a functional block diagram of the
直流電圧設定回路10は、正極線Pdcと負極線Ndcとの間の直流電圧Vdcの基準となる直流電圧基準Vdc*を出力する。減算器11は、直流電圧基準Vdc*と、電圧センサ8によって検出された直流電圧Vdcの検出値Vdc−との間の偏差を演算する。減算器11によって算出された偏差は、電圧制御器(AVR)12に入力される。
The DC
乗算器13は、電圧制御器12の出力と、電圧センサ7によって検出された各相の交流電源電圧Vs−との積を算出する。これにより乗算器13は、正弦波の三相電流指令値(Icu*,Icv*,Icw*)を生成する。
The
零相電流指令生成回路19は、電圧センサ7によって検出された電源電圧Vsの検出値から、零相電流指令値Ic0*を生成する。加算器20は、正弦波の三相電流指令値(Icu*,Icv*,Icw*)に零相電流指令値Ic0*を加算して、電流指令値を生成する。
The zero-phase current
減算器14は、加算器20からの電流指令と、電流センサ9によって検出された電流の検出値(Icu−〜Icw−)との偏差を相ごとに生成して、相ごとの電流制御器15(ACR)に入力する。この各相の電流制御器の出力は、三相のPWM電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)としてPWM回路18へ入力される。PWM回路18は、三角波キャリア比較方式等の周知の方法に従って、コンバータ4内の電力半導体をオンオフさせるための制御信号(ゲートパルス信号)を生成して、その制御信号をコンバータ4へと出力する。
The
零相電流指令値Ic0*は、電圧利用率を向上させるために、正弦波の三相電流指令値(Icu*,Icv*,Icw*)に加算される。零相電流指令値Ic0*は、基本正弦波電圧に対する第3次の整数倍の高調波電圧と、ACコンデンサ2の容量とから決定される第3次の整数倍の高調波電流値である。零相電流指令生成回路19は、零相電流指令値Ic0*を以下の式(6)に従って求める。零相電流指令値Ic0*は、前記(1)式で求められる零相電圧値を得るための、ACコンデンサへの零相電流値である。
The zero-phase current command value Ic0 * is added to the sinusoidal three-phase current command values (Icu *, Icv *, Icw *) in order to improve the voltage utilization factor. The zero-phase current command value Ic0 * is a third-order integer multiple harmonic current value determined from a third-order integer multiple harmonic voltage with respect to the basic sine wave voltage and the capacity of the
Ic0*=2/√3a・Vc・1/6・2π・3・f・Cf・cos(3θ) ・・・(6)
ここで、
f:電源電圧Vsの周波数
Cf :ACコンデンサの容量
である。
Ic0 * = 2 / √3a · Vc · 1/6 · 2π · 3 · f · Cf · cos (3θ) (6)
here,
f: Frequency of power supply voltage Vs Cf: Capacity of AC capacitor.
したがって、加算器20から出力される各相の電流指令(Icu*,Icv*,Icw*)は、正弦波電流指令に零相電流指令を加算した以下の式(7)〜(9)により表される。Aは、電圧制御器(AVR)12の出力を表す。
Therefore, the current command (Icu *, Icv *, Icw *) of each phase output from the
Icu*=A×√2×Vs×sin(θ)+Ic0* ・・・(7)
Icv*=A×√2×Vs×sin(θ−2/3π)+Ic0* ・・・(8)
Icw*=A×√2×Vs×sin(θ+2/3π)+Ic0* ・・・(9)
以上のように、実施の形態1では、正弦波電流指令(Icu*,Icv*,Icw*)に第3次の整数倍の高調波電流Ic0*を重畳して、コンバータ4の電流指令を生成する。コンバータ電流に第3次の整数倍の高調波電流が流れて、ACコンデンサ2には、零相の第3次高調波電圧が重畳される。したがってACコンデンサ2の相電圧ピークが下がる。これにより零相電圧を重畳しない場合に比較して約15%電圧利用率を向上させることができる。
Icu * = A × √2 × Vs × sin (θ) + Ic0 * (7)
Icv * = A × √2 × Vs × sin (θ−2 / 3π) + Ic0 * (8)
Icw * = A × √2 × Vs × sin (θ + 2 / 3π) + Ic0 * (9)
As described above, in the first embodiment, the current command for converter 4 is generated by superimposing the third-order integer multiple harmonic current Ic0 * on the sine wave current command (Icu *, Icv *, Icw *). To do. A third-order integral multiple harmonic current flows through the converter current, and a zero-phase third-order harmonic voltage is superimposed on the
さらに、零相電流指令値を第3次の整数倍の高調波としたので線間電圧には第3次の高調波電圧が含まれなくなる。したがって線間電圧を正弦波に維持できる。 Furthermore, since the zero-phase current command value is a third-order harmonic, the line voltage does not include the third-order harmonic voltage. Therefore, the line voltage can be maintained as a sine wave.
[実施の形態2]
実施の形態1では、電圧利用率を向上させるために、必要とする3次電圧を発生させる零相電流指令値を、正弦波の三相電流指令値にフィードフォワードで加算することで求める。実施の形態2では、3次の電圧をフィードバックする制御を実行する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, in order to improve the voltage utilization factor, a zero-phase current command value that generates a required tertiary voltage is obtained by feed-forward addition to a sine wave three-phase current command value. In the second embodiment, control for feeding back a third-order voltage is executed.
図3は、本発明の実施の形態2に係る制御回路50の機能ブロック図である。図2および図3を参照して、実施の形態2では、零相電流指令生成回路19に代えて、零相電圧指令生成回路16と、減算器22と、電圧制御器(AVR)23と、零相電圧検出器24とが設けられる点で実施の形態1と異なる。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
零相電圧指令生成回路16は、上記(1)式に従って、零相電圧指令値Vs0*を生成する。零相電圧検出器24は、零相電圧Vs0−を検出する。具体的には、零相電圧検出器24は、電圧センサ21によって検出された3相の相電圧(Vs−と示す)の検出値同士を加算することによって、零相電圧Vs0−を検出する。
The zero-phase voltage
減算器22は、零相電圧指令値Vs0*と零相電圧Vs0−との間の偏差を生成する。この偏差は、電圧制御器(AVR)23に入力される。これによりフィードバック制御が行なわれる。この電圧制御器23の出力は、電圧利用率を向上するための零相電圧を発生させる零相電流指令となる。実施の形態1と同様に、加算器20において、正弦波の三相電流指令(Icu*,Icv*,Icw*)に零相電流指令値が加算される。これにより、電圧利用率を向上させる3次電圧を重畳することが可能となる。
The
以上のように、実施の形態2では、零相電圧をフィードバック制御するように制御回路50が構成される。これにより、実施の形態1に比べて、より精度の高い3次電圧を正弦波の電圧指令値に重畳することが可能となる。
As described above, in the second embodiment, the
なお、以上の実施の形態1、2では、交流を直流に変換するコンバータに関する制御を示した。ただし、コンバータに代えて、直流を交流に変換するインバータ回路にも、上記の実施の形態に係る制御を適用することができる。この場合にも上述の効果と同様の効果を得ることができる。 In the first and second embodiments, control related to a converter that converts alternating current into direct current is shown. However, the control according to the above embodiment can be applied to an inverter circuit that converts direct current to alternating current instead of the converter. In this case, the same effect as described above can be obtained.
また、図4の三相ハーフブリッジ変換回路では、ACコンデンサ2u〜2wの接続点である中性相を直流平滑コンデンサ5p、5nの接続点である中性点に接続している回路で示したが、中性相が直流回路の1点で接続されていればよい。したがって、フィルタ回路の中性相が、直流平滑コンデンサ5pあるいは5nで接続されたハーフブリッジ回路も本発明に適用可能である。
Further, in the three-phase half-bridge conversion circuit of FIG. 4, the neutral phase that is the connection point of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,201 三相交流電源、2,2u〜2w,202,202u〜202w コンデンサ、3u〜3w,203,203u〜203w リアクトル、4,204 コンバータ、5p,5n,205,205p,205n 直流平滑コンデンサ、6,206 中性相ライン、7,8,21,207,208 電圧センサ、9,209 電流センサ、10 直流電圧設定回路、10A 正弦波電流指令生成回路、11,14,22,214 減算器、12,23,212 電圧制御器(AVR)、13,213 乗算器、15,215 電流制御器(ACR)、16,216 零相電圧指令生成回路、18,218 PWM回路、19 零相電流指令生成回路、20,217 加算器、24 零相電圧検出器、50 制御回路、100 電力変換装置、Ndc 負極線、Pdc 正極線、Qu〜Qw,Qx〜Qz 電力半導体。 1,201 Three-phase AC power source, 2,2u-2w, 202,202u-202w capacitor, 3u-3w, 203,203u-203w reactor, 4,204 converter, 5p, 5n, 205,205p, 205n DC smoothing capacitor, 6, 206 neutral phase line, 7, 8, 21, 207, 208 voltage sensor, 9, 209 current sensor, 10 DC voltage setting circuit, 10A sine wave current command generation circuit, 11, 14, 22, 214 subtractor, 12, 23, 212 Voltage controller (AVR), 13, 213 multiplier, 15, 215 Current controller (ACR), 16, 216 Zero phase voltage command generation circuit, 18, 218 PWM circuit, 19 Zero phase current command generation Circuit, 20, 217 adder, 24 zero phase voltage detector, 50 control circuit, 100 power converter, Ndc Polar, Pdc positive line, Qu~Qw, Qx~Qz power semiconductor.
Claims (7)
前記三相交流の相ごとに設けられたリアクトルおよびコンデンサを含み、前記変換器から発生する高調波を除去するフィルタ回路と、
前記変換器の直流側の正極と負極との間に直列に接続された複数のコンデンサを含み、前記フィルタ回路の中性相に接続される接続点を有する直流回路と、
前記変換器を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
直流電圧基準値と、前記変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、前記三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、
第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、
前記三相電流指令値に前記零相電流指令値を加算して、前記変換器の電流指令値を生成する加算器と、
前記加算器からの前記電流指令値と、前記変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、
前記PWM電圧指令値に基づいて、前記変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを含む、電力変換装置。 A converter that converts power between three-phase AC and DC;
A filter circuit including a reactor and a capacitor provided for each phase of the three-phase alternating current, and removing harmonics generated from the converter;
A DC circuit including a plurality of capacitors connected in series between a positive electrode and a negative electrode on the DC side of the converter, and having a connection point connected to a neutral phase of the filter circuit;
A control circuit for controlling the converter,
The control circuit includes:
A sine wave current command generation circuit that generates a sine wave three-phase current command value based on a deviation between a DC voltage reference value and a detected value of the DC voltage of the converter and the three-phase AC voltage When,
A zero-phase current command generation circuit that generates a third-order integer multiple harmonic current value as a zero-phase current command value;
An adder for adding the zero-phase current command value to the three-phase current command value to generate a current command value for the converter;
A current controller that generates a three-phase PWM voltage command value based on a deviation between the current command value from the adder and a detected value of the three-phase alternating current of the converter;
And a PWM circuit that generates a control signal for PWM control of the converter based on the PWM voltage command value.
前記三相交流の電圧検出値に基づいて、零相電圧指令値を生成する零相電圧指令生成回路と、
前記三相交流の前記電圧検出値から、前記三相交流の零相電圧を検出する、零相電圧検出器と、
前記零相電圧指令値と、前記零相電圧の検出値との偏差から、前記零相電流指令値を生成する電圧制御器とを含む、請求項1に記載の電力変換装置。 The zero-phase current command generation circuit is
A zero-phase voltage command generation circuit that generates a zero-phase voltage command value based on the three-phase AC voltage detection value;
A zero-phase voltage detector for detecting the zero-phase voltage of the three-phase AC from the voltage detection value of the three-phase AC;
The power converter according to claim 1, further comprising: a voltage controller that generates the zero-phase current command value from a deviation between the zero-phase voltage command value and the detected value of the zero-phase voltage.
直流電圧基準値と、前記変換器の直流電圧の検出値との間の偏差、および、前記三相交流の電圧に基づいて、正弦波の三相電流指令値を生成する正弦波電流指令生成回路と、
第3次の整数倍の高調波電流値を、零相電流指令値として生成する零相電流指令生成回路と、
前記三相電流指令値に前記零相電流指令値を加算して、前記変換器の電流指令値を生成する加算器と、
前記加算器からの前記電流指令値と、前記変換器の三相交流電流の検出値との偏差に基づいて、三相のPWM電圧指令値を生成する電流制御器と、
前記PWM電圧指令値に基づいて、前記変換器をPWM制御するための制御信号を生成するPWM回路とを備える、電力変換装置の制御装置。 A converter that converts power between three-phase AC and DC, a filter circuit that includes a reactor and a capacitor provided for each phase of the three-phase AC, and removes harmonics generated from the converter; A controller for a power converter, comprising: a plurality of capacitors connected in series between a positive electrode and a negative electrode on the DC side of the capacitor; and a DC circuit having a connection point connected to a neutral phase of the filter circuit. There,
A sine wave current command generation circuit that generates a sine wave three-phase current command value based on a deviation between a DC voltage reference value and a detected value of the DC voltage of the converter and the three-phase AC voltage When,
A zero-phase current command generation circuit that generates a third-order integer multiple harmonic current value as a zero-phase current command value;
An adder for adding the zero-phase current command value to the three-phase current command value to generate a current command value for the converter;
A current controller that generates a three-phase PWM voltage command value based on a deviation between the current command value from the adder and a detected value of the three-phase alternating current of the converter;
And a PWM circuit that generates a control signal for PWM control of the converter based on the PWM voltage command value.
前記三相交流の電圧検出値に基づいて、零相電圧指令値を生成する零相電圧指令生成回路と、
前記三相交流の前記電圧検出値から、前記三相交流の零相電圧を検出する、零相電圧検出器と、
前記零相電圧指令値と、前記零相電圧の検出値との偏差から、前記零相電流指令値を生成する電圧制御器とを含む、請求項5に記載の電力変換装置の制御装置。 The zero-phase current command generation circuit is
A zero-phase voltage command generation circuit that generates a zero-phase voltage command value based on the three-phase AC voltage detection value;
A zero-phase voltage detector for detecting the zero-phase voltage of the three-phase AC from the voltage detection value of the three-phase AC;
The control device for a power converter according to claim 5, further comprising: a voltage controller that generates the zero-phase current command value from a deviation between the zero-phase voltage command value and the detected value of the zero-phase voltage.
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