JP6183154B2 - Power converter for wind power generation - Google Patents

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本発明は、風力発電用電力変換装置における電磁騒音を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technique for suppressing electromagnetic noise in a power converter for wind power generation.

近年、風力発電機が普及し、郊外だけでなく住宅地や都心などにも風力発電施設の導入が進みつつある。この風力発電施設では、風力発電機から出力される交流電圧を発電機側コンバータにて直流電圧に変換し、更に系統側コンバータ（インバータ）により所定の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して電力系統に供給している。その際、発電機側コンバータは、ＰＷＭ制御によるスイッチング動作を行うので、発電機のインダクタンス成分に起因する電磁騒音が発生し、特にスイッチング周波数が可聴領域に存在する場合には健康や近隣施設への悪影響が懸念される。
ここで、電力変換装置における電磁騒音を抑制する従来技術としては、特許文献１，２に記載されたものが知られている。 In recent years, wind power generators have become widespread, and wind power generation facilities are being introduced not only in the suburbs but also in residential areas and city centers. In this wind power generation facility, the AC voltage output from the wind power generator is converted into a DC voltage by a generator side converter, and further converted into an AC voltage of a predetermined magnitude and frequency by a system side converter (inverter). Supply to the grid. At that time, since the converter on the generator side performs switching operation by PWM control, electromagnetic noise due to the inductance component of the generator is generated, and particularly when the switching frequency is in an audible region, There are concerns about adverse effects.
Here, what was described in patent documents 1, 2 is known as a prior art which suppresses the electromagnetic noise in a power converter device.

例えば、図５は特許文献１に記載された電動機駆動システムを示しており、直流電源６０１にコンバータ６０２を介して互いに並列接続されたインバータ６０３，６０４を、電子制御ユニット５００によりＰＷＭ制御することによって電動機（発電動機）ＭＧ１，ＭＧ２を駆動するものである。
図６は、電子制御ユニット５００の構成を示しており、各電動機ＭＧ１，ＭＧ２に対する電圧指令がパルス幅変調部７０１，７０２に入力されている。キャリア周波数制御部７０３は、互いに異なるキャリア周波数ｆ１，ｆ２を周期的に変化させて出力し、キャリア発生部７０４，７０５はキャリア周波数ｆ１，ｆ２に基づいてキャリア信号ＣＳ１，ＣＳ２をそれぞれ発生する。パルス幅変調部７０１，７０２は、電圧指令とキャリア信号ＣＳ１，ＣＳ２とをそれぞれ比較してインバータ６０３，６０４のスイッチング素子に対するゲートパルスを生成する。
この従来技術では、キャリア周波数ｆ１，ｆ２を異なる周波数領域に分散して周期的に変化させることにより、インバータ６０３，６０４のスイッチングに伴う電磁騒音を抑制している。 For example, FIG. 5 shows an electric motor drive system described in Patent Document 1, and inverters 603 and 604 connected in parallel to a DC power source 601 via a converter 602 are PWM-controlled by an electronic control unit 500. The motors (generators) MG 1 and MG 2 are driven.
FIG. 6 shows a configuration of the electronic control unit 500, and voltage commands for the electric motors MG 1 and MG 2 are input to the pulse width modulation units 701 and 702. The carrier frequency control section 703, and outputs by periodically changing the different carrier frequencies f 1, f 2 from each other, the carrier generation section 704 and 705 the carrier signal CS 1 based on the carrier frequency f 1, f 2, CS 2 Are generated respectively. Pulse width modulation sections 701 and 702 compare the voltage command with carrier signals CS 1 and CS 2 , respectively, and generate gate pulses for the switching elements of inverters 603 and 604.
In this prior art, the carrier noises f 1 and f 2 are dispersed in different frequency regions and periodically changed to suppress electromagnetic noise accompanying switching of the inverters 603 and 604.

更に、図７は特許文献２に記載された従来技術であり、直流電源８０１に接続されたインバータ８０２のＰＷＭ制御により電動機Ｍを駆動するシステムを示している。ここで、制御装置９００は、電流指令生成部９０１、ＰＩＤ制御部９０２、キャリア周波数生成部９０３、キャリア信号生成部９０４及びコンパレータ９０５等を備えている。
この従来技術においても、キャリア周波数生成部９０３がキャリア周波数ｆｃを離散的かつ周期的に変化させてインバータ８０２のスイッチング周波数を分散させることにより、電磁騒音を抑制している。 Further, FIG. 7 shows a system that drives the electric motor M by PWM control of an inverter 802 connected to a DC power supply 801, which is a conventional technique described in Patent Document 2. Here, the control device 900 includes a current command generation unit 901, a PID control unit 902, a carrier frequency generation unit 903, a carrier signal generation unit 904, a comparator 905, and the like.
In this prior art, by the carrier frequency generator 903 is discrete and periodically changes the carrier frequency f c disperse the switching frequency of the inverter 802, thereby suppressing electromagnetic noise.

再表２０１１／１３５６８７（段落［００３３］〜［００６６］、図３〜図９等）Table 2011/135687 (paragraphs [0033] to [0066], FIGS. 3 to 9 etc.) 特開２００８−９９４７５号公報（段落［０００８］〜［００２４］、図１〜図５等）JP-A-2008-99475 (paragraphs [0008] to [0024], FIGS. 1 to 5 and the like)

ここで、風力発電用電力変換装置においては、例えば発電機側コンバータを制御するためにその入力電圧、入力電流等の状態量を検出するサンプリング周期と、発電機側コンバータのスイッチング周波数とが同期していないと、スイッチングに伴うリプルを含んだ電流等を検出する際にリプルの中心点をサンプリングすることができず、その結果、状態量の検出値にオフセットが含まれて制御誤差が生じる。このことは、系統側コンバータの出力電圧、出力電流等をサンプリングする場合にも同様であり、発電機側コンバータ及び系統側コンバータの何れも、サンプリング周期とスイッチング周期とが同期していることが求められる。   Here, in the power converter for wind power generation, for example, in order to control the generator-side converter, the sampling period for detecting the state quantity such as the input voltage and the input current is synchronized with the switching frequency of the generator-side converter. Otherwise, the center point of the ripple cannot be sampled when detecting the current including the ripple accompanying switching, and as a result, the detected value of the state quantity includes an offset, resulting in a control error. This is the same when sampling the output voltage, output current, etc. of the system side converter, and both the generator side converter and the system side converter require that the sampling period and the switching period are synchronized. It is done.

また、発電機側コンバータと系統側コンバータとを備えた風力発電用電力変換装置では、一つのマイクロコンピュータ（演算処理装置）により、電圧、電流等のサンプリング周波数を共有しながら２台のコンバータを制御可能であることが望ましい。
その理由は、例えば電力系統または系統側コンバータの状態量を用いて発電機側コンバータの制御を補償する場合などに、各コンバータを個別のマイクロコンピュータによりそれぞれ制御する方式では、制御情報を通信等の手段を用いて共有する際に時間遅れが生じて制御に支障をきたすためである。また、風力発電システムにおいては、一般的に、瞬時停電などの系統擾乱時にも装置を停止させずに電力系統との連系を保つＦＲＴ（Fault Ride Through）制御を行っているので、擾乱発生時に制御モードを切り替える必要があるが、一つのマイクロコンピュータにより２台のコンバータを制御することができれば、制御モードのスムーズな切り替えも可能になる。 Moreover, in a wind power generation power conversion device equipped with a generator-side converter and a system-side converter, a single microcomputer (arithmetic processing device) controls two converters while sharing sampling frequencies such as voltage and current. It is desirable to be possible.
The reason for this is that, for example, when the control of the generator-side converter is compensated by using the state quantity of the power system or the system-side converter, the control information is communicated in a method in which each converter is controlled by an individual microcomputer. This is because a time delay occurs when sharing using the means, and the control is hindered. In addition, in wind power generation systems, FRT (Fault Ride Through) control is generally performed to maintain interconnection with the power system without stopping the system even during system disturbances such as instantaneous power outages. Although it is necessary to switch the control mode, if two converters can be controlled by a single microcomputer, the control mode can be switched smoothly.

前述したように、特許文献１，２には、２台または１台のインバータに対するキャリア周波数を変化させて電磁騒音を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、これらの騒音抑制技術を風力発電用電力変換装置にそのまま適用する場合には、以下のような問題が生じる。 As described above, Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for suppressing electromagnetic noise by changing the carrier frequency for two or one inverter.
However, when these noise suppression technologies are applied as they are to a wind power generator, the following problems arise.

すなわち、電磁騒音を抑制するためには、ＰＷＭ制御される発電機側コンバータのスイッチング周波数（キャリア周波数）を周期的に変化させることが有効であるが、その場合には、前述した理由により、発電機側コンバータのスイッチング周波数に同期させてサンプリング周波数も変化させなくてはならない。このため、制御装置が、一つのマイクロコンピュータを用いて、サンプリング周波数を共有しながら発電機側コンバータ及び系統側コンバータを制御する場合には、発電機側コンバータのスイッチング周波数の変化に応じて系統側コンバータのスイッチング周波数も変化させなくてはならず、系統電圧の歪を低減させるための同期ＰＷＭ制御を行うことができなくなるという問題がある。   That is, in order to suppress electromagnetic noise, it is effective to periodically change the switching frequency (carrier frequency) of the generator-side converter that is PWM controlled. The sampling frequency must be changed in synchronism with the switching frequency of the machine-side converter. For this reason, when the control device controls the generator-side converter and the system-side converter while sharing the sampling frequency using a single microcomputer, the system side according to the change in the switching frequency of the generator-side converter The switching frequency of the converter must also be changed, and there is a problem that synchronous PWM control for reducing distortion of the system voltage cannot be performed.

そこで、本発明の解決課題は、系統側コンバータの動作に影響を及ぼすことなく、発電機側コンバータのキャリア周波数のみを変化させて風力発電機による電磁騒音を抑制するようにした風力発電用電力変換装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the power conversion for wind power generation that suppresses electromagnetic noise caused by the wind power generator by changing only the carrier frequency of the power generator side converter without affecting the operation of the system side converter. To provide an apparatus.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、風力発電機から出力される交流電圧を直流電圧に変換する発電機側コンバータと、前記発電機側コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に連系させる系統側コンバータと、前記発電機側コンバータ及び前記系統側コンバータをＰＷＭ制御する制御装置と、前記発電機側コンバータの入力電圧・入力電流をサンプリングする手段と、前記系統側コンバータの出力電圧・出力電流をサンプリングする手段と、を備えた風力発電用電力変換装置において、
前記制御装置は、
前記発電機側コンバータをＰＷＭ制御するためのキャリア周波数を、前記発電機側コンバータ用のサンプリング周波数と同期させながら周期的に変化させて前記発電機側コンバータのスイッチング周波数を所定範囲内で分散させ、かつ、前記系統側コンバータをＰＷＭ制御するためのキャリア周波数を、前記系統側コンバータ用のサンプリング周波数と同期させるものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a generator-side converter that converts an alternating voltage output from a wind power generator into a direct-current voltage, and a direct-current voltage output from the generator-side converter. A system-side converter that converts the power into the power system, a control device that PWM-controls the generator-side converter and the system-side converter, and means for sampling the input voltage / input current of the generator-side converter; In the power converter for wind power generation, comprising means for sampling the output voltage and output current of the system side converter,
The controller is
The carrier frequency for PWM control of the generator-side converter is periodically changed while synchronizing with the sampling frequency for the generator-side converter, and the switching frequency of the generator-side converter is dispersed within a predetermined range, In addition, the carrier frequency for PWM control of the system side converter is synchronized with the sampling frequency for the system side converter.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した風力発電用電力変換装置において、前記制御装置は、前記発電機側コンバータ及び前記系統側コンバータをＰＷＭ制御するための一つの演算処理装置を備え、前記演算処理装置が、前記発電機側コンバータ用のサンプリング周波数と前記系統側コンバータ用のサンプリング周波数とを共有していることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the power converter for wind power generation according to claim 1, wherein the control device includes one arithmetic processing unit for PWM control of the generator side converter and the system side converter. The arithmetic processing unit shares the sampling frequency for the generator-side converter and the sampling frequency for the grid-side converter.

請求項３に係る発明は、請求項２に記載した風力発電用電力変換装置において、前記演算処理装置は、前記サンプリング周波数を生成するためのサンプリング用カウンタと、前記発電機側コンバータのキャリア周波数を生成するための変動用カウンタと、を備え、前記変動用カウンタによるカウント値と前記サンプリング用カウンタによるカウント値との比を変化させて前記発電機側コンバータのキャリア周波数を周期的に変化させることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the power conversion apparatus for wind power generation according to claim 2, wherein the arithmetic processing unit calculates a sampling counter for generating the sampling frequency and a carrier frequency of the generator-side converter. A fluctuation counter for generating, and periodically changing the carrier frequency of the generator-side converter by changing a ratio between the count value by the fluctuation counter and the count value by the sampling counter. Features.

請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載した風力発電用電力変換装置において、前記演算処理装置は、前記系統側コンバータ用のキャリアを前記電力系統の電圧に同期させる同期ＰＷＭ制御を行うことを特徴とする。
ここで、上記同期ＰＷＭ制御は、請求項５に記載するように、前記演算処理装置が、前記電力系統の電圧から算出した第３調波を前記系統側コンバータ用のキャリアに同期した第３調波データテーブル波形に同期させて行うものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power converter for wind power generation according to the second or third aspect, the arithmetic processing unit performs synchronous PWM control for synchronizing the carrier for the system-side converter with the voltage of the power system. It is characterized by performing.
Here, as described in claim 5, the synchronous PWM control is configured such that the arithmetic processing unit synchronizes the third harmonic calculated from the voltage of the power system with the carrier for the system-side converter. This is performed in synchronization with the wave data table waveform.

本発明によれば、発電機側コンバータをＰＷＭ制御するためのキャリア周波数を、発電機側コンバータ用のサンプリング周波数と同期させながら周期的に変化させることにより、発電機側コンバータのスイッチング周波数を所定範囲内で分散させて風力発電機による電磁騒音を抑制することができる。また、発電機側コンバータのキャリア周波数を変化させても系統側コンバータのキャリア周波数を変化させる必要がなく、系統側コンバータの動作に影響を及ぼさずに同期ＰＷＭ制御を行うことが可能である。
更に、発電機側コンバータと系統側コンバータとを一つの演算処理装置によって制御することにより、制御情報に時間遅れが生じる恐れもなく、ＦＲＴ制御における制御モードの切り替えもスムーズに行うことができる。 According to the present invention, the carrier frequency for PWM control of the generator-side converter is periodically changed while synchronizing with the sampling frequency for the generator-side converter, so that the switching frequency of the generator-side converter is in a predetermined range. It is possible to suppress electromagnetic noise caused by the wind power generator by dispersing them inside. Further, even if the carrier frequency of the generator-side converter is changed, there is no need to change the carrier frequency of the system-side converter, and synchronous PWM control can be performed without affecting the operation of the system-side converter.
Furthermore, by controlling the generator-side converter and the system-side converter with one arithmetic processing unit, there is no risk of time delay in the control information, and the control mode switching in the FRT control can be performed smoothly.

本発明の実施形態に係る風力発電用電力変換装置の構成図である。It is a lineblock diagram of a power converter for wind power generation concerning an embodiment of the present invention. サンプリング用カウンタの動作と系統側コンバータ用キャリア及び発電機側コンバータ用キャリアの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the operation | movement of a sampling counter, the carrier for system side converters, and the carrier for generator side converters. 本発明の実施形態における発電機側コンバータ用キャリアの変調方式の説明図である。It is explanatory drawing of the modulation system of the carrier for generator side converters in embodiment of this invention. 同期ＰＷＭ制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating synchronous PWM control. 特許文献１に記載された従来技術の構成図である。It is a block diagram of the prior art described in patent document 1. FIG. 特許文献１における主要部の構成図である。10 is a configuration diagram of a main part in Patent Document 1. FIG. 特許文献２に記載された従来技術の構成図である。It is a block diagram of the prior art described in patent document 2. FIG.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る風力発電用電力変換装置３０の構成図である。図１において、三相交流電圧を出力する風力発電機１には発電機側コンバータ２が接続され、その出力側には直流中間コンデンサ３が接続されている。直流中間コンデンサ３の両端は系統側コンバータ４の直流入力側に接続され、系統側コンバータ４の交流出力側には、フィルタリアクトル５及びフィルタコンデンサ６を介して電力系統１０が接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a wind power conversion device 30 according to this embodiment. In FIG. 1, a generator-side converter 2 is connected to a wind power generator 1 that outputs a three-phase AC voltage, and a DC intermediate capacitor 3 is connected to the output side thereof. Both ends of the DC intermediate capacitor 3 are connected to the DC input side of the system side converter 4, and the power system 10 is connected to the AC output side of the system side converter 4 via a filter reactor 5 and a filter capacitor 6.

発電機側コンバータ２及び系統側コンバータ４は、例えば還流ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成されている。ここで、系統側コンバータ４は、直流中間回路の直流電圧を三相交流電圧に変換して電力系統１０に連系するインバータ（逆変換器）として動作するが、ここでは広義に「コンバータ」と称している。   The generator-side converter 2 and the system-side converter 4 are configured, for example, by connecting three-phase bridges of semiconductor switching elements such as IGBTs having reflux diodes connected in reverse parallel. Here, the system side converter 4 operates as an inverter (inverse converter) connected to the power system 10 by converting the DC voltage of the DC intermediate circuit into a three-phase AC voltage. It is called.

また、発電機側コンバータ２及び系統側コンバータ４を制御する制御装置２０には、電圧検出器２１による発電機側電圧検出値ａと、電流検出器２２による発電機側電流検出値ｂと、電圧検出器２３による直流電圧検出値ｃと、電流検出器２４による系統側電流検出値ｄと、電圧検出器２５による系統側電圧検出値ｅと、が入力されており、これらに基づいて制御装置２０内のマイクロコンピュータ（図示せず）により生成された発電機側コンバータ電圧指令ｆが発電機側コンバータ２に与えられ、系統側コンバータ電圧指令ｇが系統側コンバータ４に与えられている。   The control device 20 that controls the generator-side converter 2 and the system-side converter 4 includes a generator-side voltage detection value a by the voltage detector 21, a generator-side current detection value b by the current detector 22, and a voltage. The DC voltage detection value c by the detector 23, the system side current detection value d by the current detector 24, and the system side voltage detection value e by the voltage detector 25 are input, and based on these, the control device 20. A generator side converter voltage command f generated by a microcomputer (not shown) is provided to the generator side converter 2, and a system side converter voltage command g is provided to the system side converter 4.

この実施形態では、制御装置２０内の一つのマイクロコンピュータによって発電機側コンバータ２及び系統側コンバータ４を制御しており、電圧、電流等のサンプリング周波数を両コンバータ２，４が共有している。前述したように、サンプリング周波数に対して発電機側コンバータ２のキャリア周波数及び系統側コンバータ４のキャリア周波数は同期関係にある。
図２は、サンプリング信号を生成するサンプリング用カウンタの動作と、ＰＷＭ制御用の系統側コンバータ用キャリア及び発電機側コンバータ用キャリアの関係を示す図である。 In this embodiment, the generator-side converter 2 and the system-side converter 4 are controlled by a single microcomputer in the control device 20, and both converters 2 and 4 share sampling frequencies such as voltage and current. As described above, the carrier frequency of the generator-side converter 2 and the carrier frequency of the system-side converter 4 are in a synchronous relationship with respect to the sampling frequency.
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the operation of the sampling counter that generates the sampling signal, the system-side converter carrier for PWM control, and the generator-side converter carrier.

図２において、系統側コンバータ４は、制御周期（電圧指令ｇの演算周期）１周期当たりのサンプリング回数が常に４回であり、系統側コンバータ４のキャリア周波数はサンプリング周波数の１／４となっている。
一方、発電機側コンバータ２については、サンプリング用カウンタに同期した変動用カウンタのカウント値に基づいて、制御周期（電圧指令ｆの演算周期）１周期当たりのサンプリング回数が、例えば６回→６回→７回→７回→８回→８回→６回→６回→……となるようにキャリア周波数を変化させる。図２では、上記のようにキャリア周波数を変化させるパターンを、キャリア変動パターン「６」，「７」，「８」，……として示し、各変動パターンにおけるサンプリング回数を下段に示してある。 In FIG. 2, in the system side converter 4, the number of times of sampling per control cycle (calculation cycle of the voltage command g) is always 4 times, and the carrier frequency of the system side converter 4 is 1/4 of the sampling frequency. Yes.
On the other hand, for the generator-side converter 2, the number of times of sampling per control cycle (the calculation cycle of the voltage command f) is, for example, 6 times → 6 times based on the count value of the fluctuation counter synchronized with the sampling counter. → 7 times → 7 times → 8 times → 8 times → 6 times → 6 times →... In FIG. 2, patterns for changing the carrier frequency as described above are shown as carrier fluctuation patterns “6”, “7”, “8”,..., And the number of samplings in each fluctuation pattern is shown in the lower part.

なお、図２では、便宜的に、発電機側コンバータ２のキャリアの１周期ごとにキャリア変動パターンが変化するように描かれているが、図３に示すように、例えば変動用カウンタのカウント値が０〜８９の範囲で変化する期間を変動用カウンタの１周期とし、キャリア変動パターン「６」の期間（カウント値＝０〜２９）ではキャリアが１０周期連続し、キャリア変動パターン「７」の期間（カウント値＝３０〜５７）ではキャリアが８周期連続し、キャリア変動パターン「８」の期間（カウント値＝５８〜８９）ではキャリアが８周期連続するように制御されて発電機側コンバータ２のキャリアが生成される。すなわち、発電機側コンバータ２のキャリアは、キャリア変動パターン「６」，「７」，「８」がそれぞれ複数周期連続しつつ遷移していくパターンが周期的に繰り返されることとなる。
ちなみに、サンプリング用カウンタは、基準クロック信号の１０００カウントを１サンプリング周期としているので、発電機側コンバータ２のキャリアの半周期は、キャリア変動パターン「６」の時が基準クロック信号の６０００カウント、「７」の時が同じく７０００カウント、「８」の時が同じく８０００カウントとなる。 In FIG. 2, for convenience, the carrier fluctuation pattern is drawn so as to change every one cycle of the carrier of the generator-side converter 2, but as shown in FIG. 3, for example, the count value of the fluctuation counter Is a period of the fluctuation counter, and in the period of the carrier fluctuation pattern “6” (count value = 0 to 29), the carrier continues for 10 periods, and the carrier fluctuation pattern “7” In the period (count value = 30 to 57), the carrier is controlled to be 8 periods, and in the period (count value = 58 to 89) of the carrier fluctuation pattern “8”, the carrier is controlled to be continued for 8 periods. The carrier is generated. That is, for the carrier of the generator-side converter 2, a pattern in which the carrier fluctuation patterns “6”, “7”, and “8” are transitioned while continuing for a plurality of periods is periodically repeated.
Incidentally, since the sampling counter uses 1000 counts of the reference clock signal as one sampling period, the half cycle of the carrier of the generator-side converter 2 is 6000 counts of the reference clock signal when the carrier variation pattern is “6”. “7” is also 7000 counts, and “8” is also 8000 counts.

上記のように、この実施形態では、サンプリング周波数に対して発電機側コンバータ２のキャリア周波数及び系統側コンバータ４のキャリア周波数を同期させながら、発電機側コンバータ２のキャリア周波数のみを変化させている。つまり、サンプリング周波数に対する発電機側コンバータ２のキャリア周波数の比を周期的に変化させることにより、発電機側コンバータ２のスイッチング周波数を所定範囲内で広範囲に分散させ、ＰＷＭ制御に伴う風力発電機１の電磁騒音を抑制するものである。   As described above, in this embodiment, only the carrier frequency of the generator-side converter 2 is changed while synchronizing the carrier frequency of the generator-side converter 2 and the carrier frequency of the system-side converter 4 with respect to the sampling frequency. . That is, by periodically changing the ratio of the carrier frequency of the generator-side converter 2 to the sampling frequency, the switching frequency of the generator-side converter 2 is widely dispersed within a predetermined range, and the wind power generator 1 accompanying PWM control is distributed. It suppresses electromagnetic noise.

ここで、図４は、系統電圧と系統側コンバータ用キャリア（ＰＷＭキャリア）とを同期させる同期ＰＷＭ制御の説明図であり、この同期ＰＷＭ制御は、系統電圧の歪を低減するために有効な制御方式として知られている。
まず、図１の制御装置２００は、電圧検出器２５により検出した系統電圧から第３調波波形を算出する。同時に、制御装置２００は、前記第３調波波形と系統側コンバータの制御周期から作成した第３調波データテーブル波形とを同期させる。この第３調波データテーブル波形は系統側コンバータ用キャリアと同期しているので、系統側コンバータ用キャリアを系統電圧に同期させることができる。 Here, FIG. 4 is an explanatory diagram of synchronous PWM control for synchronizing the system voltage and the system-side converter carrier (PWM carrier). This synchronous PWM control is effective control for reducing distortion of the system voltage. Known as a scheme.
First, the control device 200 of FIG. 1 calculates a third harmonic waveform from the system voltage detected by the voltage detector 25. At the same time, the control device 200 synchronizes the third harmonic waveform and the third harmonic data table waveform created from the control cycle of the system side converter. Since the third harmonic data table waveform is synchronized with the system-side converter carrier, the system-side converter carrier can be synchronized with the system voltage.

以上のように、本実施形態によれば、一つのマイクロコンピュータにより発電機側コンバータ２及び系統側コンバータ４のサンプリング周波数を共有すると共に、各コンバータ２，４のキャリア周波数を上記サンプリング周波数と同期させながら発電機側コンバータ２のキャリア周波数のみを周期的に変化させることにより、系統側コンバータ４の動作に影響を与えることなく電磁騒音を抑制することが可能である。   As described above, according to this embodiment, the sampling frequency of the generator-side converter 2 and the system-side converter 4 is shared by one microcomputer, and the carrier frequency of each of the converters 2 and 4 is synchronized with the sampling frequency. However, electromagnetic noise can be suppressed without affecting the operation of the system side converter 4 by periodically changing only the carrier frequency of the generator side converter 2.

１：風力発電機
２：発電機側コンバータ
３：直流中間コンデンサ
４：系統側コンバータ
５：フィルタリアクトル
６：フィルタコンデンサ
１０：電力系統
２０：制御装置
２１：電圧検出器
２２：電流検出器
２３：電圧検出器
２４：電流検出器
２５：電圧検出器
３０：風力発電用電力変換装置
ａ：発電機電圧検出値
ｂ：発電機側コンバータ出力電流検出値
ｃ：直流電圧検出値
ｄ：系統側コンバータ出力電流検出値
ｅ：系統電圧検出値
ｆ：発電機側コンバータ電圧指令
ｇ：系統側コンバータ電圧指令 1: wind power generator 2: generator side converter 3: DC intermediate capacitor 4: system side converter 5: filter reactor 6: filter capacitor 10: power system 20: control device 21: voltage detector 22: current detector 23: voltage Detector 24: Current detector 25: Voltage detector 30: Wind power generation power converter a: Generator voltage detection value b: Generator side converter output current detection value c: DC voltage detection value d: System side converter output current Detected value e: System voltage detected value f: Generator side converter voltage command g: System side converter voltage command

Claims (5)

風力発電機から出力される交流電圧を直流電圧に変換する発電機側コンバータと、前記発電機側コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換して電力系統に連系させる系統側コンバータと、前記発電機側コンバータ及び前記系統側コンバータをＰＷＭ制御する制御装置と、前記発電機側コンバータの入力電圧・入力電流をサンプリングする手段と、前記系統側コンバータの出力電圧・出力電流をサンプリングする手段と、を備えた風力発電用電力変換装置において、
前記制御装置は、
前記発電機側コンバータをＰＷＭ制御するためのキャリア周波数を、前記発電機側コンバータ用のサンプリング周波数と同期させながら周期的に変化させて前記発電機側コンバータのスイッチング周波数を所定範囲内で分散させ、かつ、前記系統側コンバータをＰＷＭ制御するためのキャリア周波数を、前記系統側コンバータ用のサンプリング周波数と同期させることを特徴とする風力発電用電力変換装置。 A generator-side converter that converts an alternating voltage output from a wind power generator into a direct-current voltage; a system-side converter that converts the direct-current voltage output from the generator-side converter into an alternating current voltage and connects to an electric power system; A control device that PWM-controls the generator-side converter and the system-side converter, means for sampling the input voltage / input current of the generator-side converter, and means for sampling the output voltage / output current of the system-side converter; In the power converter for wind power generation comprising
The controller is
The carrier frequency for PWM control of the generator-side converter is periodically changed while synchronizing with the sampling frequency for the generator-side converter, and the switching frequency of the generator-side converter is dispersed within a predetermined range, And the carrier frequency for carrying out PWM control of the said system side converter is synchronized with the sampling frequency for the said system side converters, The power converter device for wind power generation characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載した風力発電用電力変換装置において、
前記制御装置は、
前記発電機側コンバータ及び前記系統側コンバータをＰＷＭ制御するための一つの演算処理装置を備え、
前記演算処理装置が、前記発電機側コンバータ用のサンプリング周波数と前記系統側コンバータ用のサンプリング周波数とを共有していることを特徴とする風力発電用電力変換装置。 In the power converter for wind power generation according to claim 1,
The controller is
One arithmetic processing unit for PWM control of the generator side converter and the system side converter,
The power processing device for wind power generation, wherein the arithmetic processing unit shares the sampling frequency for the generator-side converter and the sampling frequency for the grid-side converter. 請求項２に記載した風力発電用電力変換装置において、
前記演算処理装置は、前記サンプリング周波数を生成するためのサンプリング用カウンタと、前記発電機側コンバータのキャリア周波数を生成するための変動用カウンタと、を備え、
前記変動用カウンタによるカウント値と前記サンプリング用カウンタによるカウント値との比を変化させて前記発電機側コンバータのキャリア周波数を周期的に変化させることを特徴とする風力発電用電力変換装置。 In the power converter for wind power generation according to claim 2,
The arithmetic processing unit includes a sampling counter for generating the sampling frequency, and a fluctuation counter for generating a carrier frequency of the generator-side converter,
A wind power generation power converter, wherein a carrier frequency of the generator-side converter is periodically changed by changing a ratio between a count value by the variation counter and a count value by the sampling counter. 請求項２または３に記載した風力発電用電力変換装置において、
前記演算処理装置は、
前記系統側コンバータ用のキャリアを前記電力系統の電圧に同期させる同期ＰＷＭ制御を行うことを特徴とする風力発電用電力変換装置。 In the power converter for wind power generation according to claim 2 or 3,
The arithmetic processing unit includes:
A power converter for wind power generation, wherein synchronous PWM control is performed to synchronize the carrier for the system side converter with the voltage of the power system. 請求項４に記載した風力発電用電力変換装置において、
前記演算処理装置は、
前記電力系統の電圧から算出した第３調波波形を前記系統側コンバータ用のキャリアに同期した第３調波データテーブル波形に同期させることにより、前記同期ＰＷＭ制御を行うことを特徴とする風力発電用電力変換装置。 In the power converter for wind power generation according to claim 4,
The arithmetic processing unit includes:
Wind power generation characterized in that the synchronous PWM control is performed by synchronizing a third harmonic waveform calculated from the voltage of the power system with a third harmonic data table waveform synchronized with the carrier for the system-side converter. Power converter.
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