JP6522140B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
[電力変換装置の概略構成]
図1は、実施の形態1によ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、主回路であるレグ回路8a,8b,8c(総称する場合または不特定のものを示す場合、レグ回路8と記載する)と、これらのレグ回路8を制御する制御装置5とを備える。
図2は、セル群6a,6b,6c,6dを構成する変換器セルの一例を示す回路図である。図2(a)に示す変換器セル1は、ハーフブリッジ構成を採用した例を示し、互いに直列接続された半導体スイッチング素子1a,1b(以下、単にスイッチング素子と称する場合がある)と、ダイオード1c,1dと、直流コンデンサ1eとを含む。ダイオード1c,1dは、スイッチング素子1a,1bとそれぞれ逆並列(並列かつ逆バイアス方向)に接続される。直流コンデンサ1eは、スイッチング素子1a,1bの直列接続回路と並列に接続され、直流電圧を平滑化する。スイッチング素子1a,1bの接続ノードは正側の入出力端子1pと接続され、スイッチング素子1bと直流コンデンサ1eの接続ノードは負側の入出力端子1nと接続される。
図3は、図1の制御装置5の構成図である。図3に示す制御装置5は、専用回路によって構成してもよいし、その一部または全部をFPGA(Field Programmable Gate Array)および/またはマイクロプロセッサによって構成してもよい。以下、図1および図3を参照して、制御装置5の構成と各要素の概略動作について説明する。
図4は、図3の循環電流制御部5bの詳細な構成図である。図4を参照して、循環電流制御部5bは、減算器5b9と、補償器5b18と、加算器5b19と、乗算器5b20,5b21とを含む。
次に、制御装置5の詳細な動作について説明する。
図1を参照して、U相のレグ回路8aの正側アーム13と負側アーム14との接続点が交流端子Nuであり、交流端子Nuは変圧器3に接続されている。したがって、交流端子Nuから変圧器3に向かって流れる交流電流Iacuは、電流検出器9aで計測された正側アーム13を流れる電流値Ipuから電流検出器9bで計測された負側アーム14を流れる電流値Inuを減算した電流値、すなわち、
Iacu=Ipu−Inu …(1)
に等しくなる。
Icomu=(Ipu+Inu)/2 …(2)
として演算できる。
Iacv=Ipv−Inv …(3)
Icomv=(Ipv+Inv)/2 …(4)
Iacw=Ipw−Inw …(5)
Icomw=(Ipw+Inw)/2 …(6)
Idc=Icomu+Icomv+Icomw …(7)
として演算できる。
Iccu=Icomu−Idc/3 …(8)
Iccv=Icomv−Idc/3 …(9)
Iccw=Icomw−Idc/3 …(10)
として演算できる。
直流制御部5dは、直流電圧検出器11a,11bで検出した直流電圧値Vdcp,Vdcnの差電圧から直流端子間電圧値Vdcを演算する。すなわち、直流端子間電圧値Vdcは、
Vdc=Vdcp−Vdcn …(11)
で与えられる。直流制御部5dは、算出した直流端子間電圧値Vdcと、電流演算部5aから出力された直流電流値Idcとから、セル1が出力すべき直流電圧を直流電圧指令値Vdcrefとして生成して出力する。
指令値合成部5eは、正側セル群6aが出力すべき電圧を、電圧指令値Vpref(Vprefu,Vprefv,Vprefw)として演算する。指令値合成部5fは、負側セル群6bが出力すべき電圧を、電圧指令値Vnref(Vnrefu,Vnrefv,Vnrefw)として演算する。各電圧指令値Vpref,Vnrefは、直流電圧指令値Vdcrefおよび交流電圧指令値Vacrefを相ごとに合成することによって得られる。
ゲート制御部5kは、指令値合成部5eで合成されたU相、V相、W相の電圧指令値Vprefu,Vprefv,Vprefwに基づいて、各相の正側セル群6aを構成するセル1のスイッチング素子に、対応するゲート信号Gpu,Gpv,Gpwを与える。ゲート制御部5mは、指令値合成部5fで合成されたU相、V相、W相の電圧指令値Vnrefu,Vnrefv,Vnrefwに基づいて、各相の負側セル群6bを構成するセル1のスイッチング素子に、対応するゲート信号Gnu,Gnv,Gnwを与える。
電流演算部5aで演算されたU相、V相、W相の循環電流値Iccu,Iccv,Iccwは、循環電流制御部5bに送られる。循環電流制御部5bは、循環電流値が循環電流指令値に一致するようにフィードバック制御する。このため、循環電流制御部5bには、循環電流指令値と循環電流値との偏差を増幅する補償器5b18が設けられる。ここで、循環電流指令値として通常は零電流が与えられるが、電力系統で不平衡が発生している場合は零でない値を与える場合もある。循環電流制御部5bは、セル群6c,6dが循環電流制御のために出力すべき電圧成分を、電圧指令値Vccref(U相用:Vccrefu、V相用:Vccrefv、W相用:Vccrefw)として出力する。
ゲート制御部5nは、乗算器5b20から出力されたU相、V相、W相の電圧指令値Vpref2u,Vpref2v,Vpref2wに基づいて、対応する相の正側セル群6cを構成するセル1のスイッチング素子に、対応するゲート信号Gp2u,Gp2v,Gp2wを与える。ゲート制御部5oは、乗算器5b21から出力されたU相、V相、W相の電圧指令値Vnref2u,Vnref2v,Vnref2wに基づいて、各相の負側セル群6dを構成するセル1のスイッチング素子に、対応するゲート信号Gn2u,Gn2v,Gn2wを与える。ゲート制御部5n,5oは、ゲート制御部5k,5mと同様にパルス幅変調方式によって動作させることができる。
以上のように実施の形態1の電力変換装置は、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
上記の実施の形態では、循環電流制御用でないセル群6a,6bを構成する各セル1と、循環電流制御のセル群6c,6dを構成する各セル1とが同一の構成である場合を示した。これと異なり、セル群6a,6bを構成する各セルとセル群6c,6dを構成する各セルとが異なる構成を有するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の効果を奏する。
図6は、実施の形態2による電力変換装置において循環電流制御部5bの構成を示す図である。電力変換装置の全体構成は図1で説明したものと同様であり、各セル1の構成は図2で説明したものと同様であるので、説明を繰返さない。さらに、制御装置5の構成は、循環電流制御部5bの構成を除いて図3で説明したものと同様であるので説明を繰返さない。
図6を参照して、実施の形態2の場合、循環電流制御部5bは、減算器5b9と、補償器5b18と、非線形伝達関数作用部5b22と、加算器5b23,5b24とを含む。
次に、循環電流制御部5bの詳細な動作について説明する。電流演算部5aで演算されたU相、V相、W相の循環電流値Iccu,Iccv,Iccwは、循環電流制御部5bに送られる。循環電流制御部5bは、循環電流値が循環電流指令値に一致するようにフィードバック制御する。このため、循環電流制御部5bには、循環電流指令値と循環電流値との偏差を増幅する補償器5b18が設けられる。非線形伝達関数作用部5b22は、補償器5b18の出力値(電圧指令値Vccref)に対して作用する(非線形演算を施す)。
ABS(x)≧Aのとき、y=K2・x−SIGN(x)・(K2−K1)・A …(12B)
上式において、K1<K2となるように定数K1,K2を設定すれば、補償器5b18の出力の大きさが定数A以上になると、補償器5b18の出力(入力x)に乗算されるゲインがK1からK2に増加する。この結果、非線形伝達関数作用部5b22は、循環電流を制御するための電圧指令値(出力y)をより大きく出力する。
実施の形態2の電力変換装置は、実施の形態1の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
上記の実施の形態では、循環電流制御用でないセル群6a,6bを構成する各セル1と、循環電流制御のセル群6c,6dを構成する各セル1とが同一の構成である場合を示した。これと異なり、セル群6a,6bを構成する各セルとセル群6c,6dを構成する各セルとが異なる構成を有するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の効果を奏する。
図8は、実施の形態3による電力変換装置において循環電流制御部5bの構成を示す図である。電力変換装置の全体構成は図1で説明したものと同様であり、各セル1の構成は図2で説明したものと同様であるので、説明を繰返さない。さらに、制御装置5の構成は、循環電流制御部5bの構成を除いて図3で説明したものと同様であるので説明を繰返さない。
図8の循環電流制御部5bは、非線形伝達関数作用部5b22に代えて非線形数学関数作用部5b25が用いられる点で図6の循環電流制御部5bと異なる。図8のその他の点は図6と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
上式(13)で表される関数は、補償器5b18の出力(入力x)の大きさが小さくなるほどその微係数が小さなり(入力に対する出力の比が小さくなり)、補償器5b18の出力の大きさが大きくなるほどその微係数が大きくなる(入力に対する出力の比が大きくなる)。定数A,Bは、非線形数学関数作用部5b25の入出力特性の調整に用いられる。
実施の形態3の電力変換装置は、実施の形態1の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
上記の実施の形態では、循環電流制御用でないセル群6a,6bを構成する各セル1と、循環電流制御のセル群6c,6dを構成する各セル1とが同一の構成である場合を示した。これと異なり、セル群6a,6bを構成する各セルとセル群6c,6dを構成する各セルとが異なる構成を有するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の効果を奏する。
図9は、実施の形態4による電力変換装置において循環電流制御部5bの構成を示す図である。電力変換装置の全体構成は図1で説明したものと同様であり、各セル1の構成は図2で説明したものと同様であるので、説明を繰返さない。さらに、制御装置5の構成は、循環電流制御部5bの構成を除いて図3で説明したものと同様であるので説明を繰返さない。
図9を参照して、循環電流制御部5bは、減算器5b9と、補償器5b18と、非線形数学関数作用部5b26と、非線形数学関数作用部5b27とを含む。減算器5b9および補償器5b18は、図6および図8で説明したものと同様であるので説明を繰返さない。
上式(14)で表される関数は、補償器5b18の出力(入力y)の大きさが小さくなるほどその関数値(出力z)が小さくなり、補償器5b18の出力(入力y)の大きさが大きくなるほどその関数値(出力z)が大きくなる。さらに、電圧補正値VpcorrまたはVncorr(入力x)が大きくなるほどその関数値(出力z)が大きくなり、それら(入力x)が小さくなるほどその関数値(出力z)が小さくなる。定数A,B(いずれも正数)は、非線形数学関数作用部5b26、5b27の入出力特性の調整に用いられる。
実施の形態4の電力変換装置は、実施の形態1の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
上記の実施の形態では、循環電流制御用でないセル群6a,6bを構成する各セル1と、循環電流制御のセル群6c,6dを構成する各セル1とが同一の構成である場合を示した。これと異なり、セル群6a,6bを構成する各セルとセル群6c,6dを構成する各セルとが異なる構成を有するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の効果を奏する。
図11は、実施の形態5による電力変換装置において循環電流制御部5bの構成を示す図である。電力変換装置の全体構成は図1で説明したものと同様であり、各セル1の構成は図2で説明したものと同様であるので、説明を繰返さない。さらに、制御装置5の構成は、循環電流制御部5bの構成を除いて図3で説明したものと同様であるので説明を繰返さない。
図11を参照して、実施の形態5の場合、循環電流制御部5bは、加算器5b1,5b3,5b5,5b7と、減算器5b2,5b4,5b6,5b8,5b9と、補償器5b18p,5b18nと、制限器5b13,5b17とを含む。補償器5b18pは、比例積分補償器であり、ゲイン回路5b10と、制限器付きの積分器5b11と、加算器5b12とを含む。同様に、補償器5b18nは、比例積分補償器であり、ゲイン回路5b14と、制限器付きの積分器5b15と、加算器5b16とを含む。
次に、循環電流制御部5bの詳細な動作について説明する。以下では、主として正側セル群6c用の電圧指令値Vpref2の生成について説明するが、負側セル群6d用の電圧指令値Vnref2の生成についても同様の説明が成り立つ。
実施の形態5の電力変換装置は、実施の形態1の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
上記の実施の形態では、循環電流制御用でないセル群6a,6bを構成する各セル1と、循環電流制御のセル群6c,6dを構成する各セル1とが同一の構成である場合を示した。これと異なり、セル群6a,6bを構成する各セルとセル群6c,6dを構成する各セルとが異なる構成を有するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の効果を奏する。
[電力変換装置の構成]
図13は、実施の形態6による電力変換装置の概略構成図である。図13の電力変換装置は、循環電流制御用のセル群6c,6dに設けられる各セル20の構成が、図1の電力変換装置の場合と異なる。具体的には、図13のセル群6c,6dに設けられた各変換器セル20は、自セルに設けられた直流コンデンサ1eの電圧(以下、セルコンデンサ電圧Vccellと称する)を検出し、検出値を制御装置5に送信するように構成される。図13のその他の構成は、図1の場合と同様であるので、説明を繰返さない。
図15は、図13の制御装置5の構成図である。図15に示す制御装置5は、電圧演算部5pと、コンデンサ電圧制御部5q,5rとをさらに含む点で図3の制御装置5と異なる。図15のその他の構成は図13の場合と同様であるので、以下では、図13の場合と同一または相当する要素には同一の参照符号を付して説明を繰返さない場合がある。
次に、制御装置5の詳細な動作について説明する。実施の形態1の図3の場合と共通する動作については説明を繰返さない。
実施の形態6の電力変換装置は、実施の形態1の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
実施の形態1の場合と同様に、各レグ回路8において、リアクトル7a,7bのうち、正側のリアクトル7aのみを設けてもよいし、負側のリアクトル7bのみを設けてもよい。負側のリアクトル7bのみを設けた場合には、循環電流制御用の正側セル群6cが不要になり、さらに、それに関係するゲート制御部5n、加算器5i、ゲイン回路5g、およびコンデンサ電圧制御部5qも不要となるので、制御装置5の構成を簡素化できる利点がある。同様に、正側のリアクトル7aのみを設けた場合には、循環電流制御用の負側セル群6dが不要になり、さらにそれに関係するゲート制御部5o、加算器5j、ゲイン回路5h、およびコンデンサ電圧制御部5rも不要になるので、制御装置5の構成を簡素化できる利点がある。
実施の形態7の電力変換装置の全体構成は図13で示した実施の形態6の場合と同様であるが、制御装置5の一部の構成および動作が実施の形態6の図15の場合と異なる。以下、図13、図16を参照して具体的に説明する。
図16は、実施の形態7による電力変換装置で用いられる制御装置5の構成図である。図16の制御装置5は、電圧指令値Vpref,Vnrefに比例した値に代えて、直流制御部5dが出力する直流電圧指令値Vdcrefが加算器5i,5jにそれぞれ入力される点で、図15の制御装置5と異なる。さらに、図16の制御装置5は、直流電流値Idcに代えて、交流電流値Iacu,Iacv,Iacwがコンデンサ電圧制御部5qに入力される点で、図15の制御装置5と異なる。さらに、図16の制御装置5は、直流電流値Idcに代えて、ゲイン回路5sによって−1を乗算することによって得られる逆極性の交流電流値−Iacu,−Iacv,−Iacwがコンデンサ電圧制御部5rに入力される点で、図15の制御装置5と異なる。図16のその他の構成は図15と同じであるので、以下では、図15の場合と同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない場合がある。
次に、図16の制御装置5の動作について説明する。実施の形態1の図3および実施の形態6の図15の場合と共通する動作については説明を繰返さない。
実施の形態7の電力変換装置は、実施の形態6の場合と同様に、電力変換装置の主たる目的である交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量(電流および電圧)を専用に制御する(すなわち、循環電流制御には用いられない)セル群6a,6bを備える。セル群6a,6bによって、循環電流制御の干渉を受けずに交流端子Nu,Nv,Nwおよび直流端子Np,Nnのそれぞれの電気量を確実に制御することができる。
実施の形態1の場合と同様に、各レグ回路8において、リアクトル7a,7bのうち、正側のリアクトル7aのみを設けてもよいし、負側のリアクトル7bのみを設けてもよい。負側のリアクトル7bのみを設けた場合には、循環電流制御用の正側セル群6cが不要になり、さらに、それに関係するゲート制御部5n、加算器5i、およびコンデンサ電圧制御部5qも不要となるので、制御装置5の構成を簡素化できる利点がある。同様に、正側のリアクトル7aのみを設けた場合には、循環電流制御用の負側セル群6dが不要になり、さらにそれに関係するゲート制御部5o、加算器5j、およびコンデンサ電圧制御部5rも不要になるので、制御装置5の構成を簡素化できる利点がある。
Claims (12)
- 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記交流回路の各相にそれぞれ対応し、共通の第1および第2の直流端子間に互いに並列に接続された複数のレグ回路を備え、
各前記レグ回路は、
互いにカスケード接続され、各々がエネルギー蓄積器を含む複数の変換器セルと、
前記複数の変換器セルと直列に接続された少なくとも1つのインダクタとを含み、
前記電力変換装置は、前記複数の変換器セルの動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記交流回路の交流電流および交流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の変換器セルが出力すべき交流電圧成分を表す第1の電圧指令値を生成する交流制御部と、
前記直流回路の直流電流および直流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の変換器セルが出力すべき直流電圧成分を表す第2の電圧指令値を生成する直流制御部と、
各前記レグ回路間を循環する循環電流に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記循環電流を抑制するために前記複数の変換器セルが出力すべき電圧を表す第3の電圧指令値を生成する循環電流制御部とを含み、
前記循環電流制御部は、前記第1、第2、および第3の電圧指令値を用いた非線形演算を行い、
各前記レグ回路の前記複数の変換器セルは、前記非線形演算の結果に従って動作する、電力変換装置。 - 各前記レグ回路は、前記交流回路の対応する相と電気的に接続される接続部を挟んで、高電位側の第1のアームと低電位側の第2のアームとに区分され、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値から前記第1の電圧指令値を減算することによって得られた値を係数倍した第1の値に、前記第3の電圧指令値に固定値を加算した値を乗算することによって第2の値を生成し、
前記第1のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第2の値に従って動作し、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値に前記第1の電圧指令値を加算することによって得られた値を係数倍した第3の値に、前記第3の電圧指令値に固定値を加算した値を乗算することによって第4の値を生成し、
前記第2のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第4の値に従って動作する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 各前記レグ回路は、前記交流回路の対応する相と電気的に接続される接続部を挟んで、高電位側の第1のアームと低電位側の第2のアームとに区分され、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値から前記第1の電圧指令値を減算することによって得られた値を係数倍した第1の値に、前記第3の電圧指令値に非線形伝達関数を作用させた値を加算することによって第2の値を生成し、
前記第1のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第2の値に従って動作し、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値に前記第1の電圧指令値を加算することによって得られた値を係数倍した第3の値に、前記第3の電圧指令値に非線形伝達関数を作用させた値を加算することによって第4の値を生成し、
前記第2のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第4の値に従って動作し、
前記非線形伝達関数は、入力が閾値を超えると入力に対する出力の比が増大するように構成される、請求項1に記載の電力変換装置。 - 各前記レグ回路は、前記交流回路の対応する相と電気的に接続される接続部を挟んで、高電位側の第1のアームと低電位側の第2のアームとに区分され、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値から前記第1の電圧指令値を減算することによって得られた値を係数倍した第1の値に、前記第3の電圧指令値に非線形数学関数を作用させた値を加算することによって第2の値を生成し、
前記第1のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第2の値に従って動作し、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値に前記第1の電圧指令値を加算することによって得られた値を係数倍した第3の値に、前記第3の電圧指令値に非線形数学関数を作用させた値を加算することによって第4の値を生成し、
前記第2のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第4の値に従って動作し、
前記非線形数学関数は、入力の大きさが増加するほど入力に対する出力の比が増大するように構成される、請求項1に記載の電力変換装置。 - 各前記レグ回路は、前記交流回路の対応する相と電気的に接続される接続部を挟んで、高電位側の第1のアームと低電位側の第2のアームとに区分され、
前記循環電流制御部は、前記第3の電圧指令値と、前記第2の電圧指令値から前記第1の電圧指令値を減算することによって得られた値を係数倍した第1の値とに、第1の非線形数学関数を作用させることよって第2の値を生成し、
前記第1のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第2の値に従って動作し、
前記循環電流制御部は、前記第3の電圧指令値と、前記第2の電圧指令値に前記第1の電圧指令値を加算することによって得られた値を係数倍した第3の値とに、第2の非線形数学関数を作用させることによって第4の値を生成し、
前記第2のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第4の値に従って動作し、
前記第1および第2の非線形数学関数の各々は、各入力の大きさが増加するほど各入力に対する出力の値が増加するとともに、出力の値が定められた範囲内に制限されるように構成される、請求項1に記載の電力変換装置。 - 各前記レグ回路は、前記交流回路の対応する相と電気的に接続される接続部を挟んで、高電位側の第1のアームと低電位側の第2のアームとに区分され、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値から前記第1の電圧指令値を減算することによって得られた値を係数倍した第1の値に第1の固定値を加算した第1の上限値と、前記第1の値から前記第1の固定値を減算した第1の下限値とによって前記第3の電圧指令値を制限することによって第2の値を生成し、
前記第1のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第2の値に従って動作し、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値に前記第1の電圧指令値を加算することによって得られた値を係数倍した第3の値に第2の固定値を加算した第2の上限値と、前記第3の値から前記第2の固定値を減算した第2の下限値とによって前記第3の電圧指令値を制限することによって第4の値を生成し、
前記第2のアームを構成する複数の変換器セルは、前記第4の値に従って動作する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記エネルギー蓄積器はコンデンサであり、
前記制御装置は、前記第1のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値とコンデンサ電圧の指令値との偏差に基づいて第1の電圧補正値を生成する第1のコンデンサ電圧制御部をさらに含み、
前記循環電流制御部は、前記第1の電圧補正値との線形結合によって補正された前記第1の値を用いて前記第2の値を生成し、
前記制御装置は、前記第2のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値とコンデンサ電圧の指令値との偏差に基づいて第2の電圧補正値を生成する第2のコンデンサ電圧制御部をさらに含み、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧補正値との線形結合よって補正された前記第3の値を用いて前記第4の値を生成する、請求項2〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1のコンデンサ電圧制御部は、前記第1のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値と前記コンデンサ電圧の指令値との偏差に、前記直流回路の直流電流値またはその極性を乗算することによって前記第1の電圧補正値を生成し、
前記第2のコンデンサ電圧制御部は、前記第2のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値と前記コンデンサ電圧の指令値との偏差に、前記直流回路の直流電流値またはその極性を乗算することによって前記第2の電圧補正値を生成する、請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記第1のコンデンサ電圧制御部は、前記第1のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値と前記コンデンサ電圧の指令値との偏差に、前記交流回路の交流電流値またはその極性を乗算することによって前記第1の電圧補正値を生成し、
前記第2のコンデンサ電圧制御部は、前記第2のアームを構成する複数の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値と前記コンデンサ電圧の指令値との偏差に、前記交流回路の交流電流値の極性を反転させたものまたは前記交流電流値の極性とは逆の極性を乗算することによって前記第2の電圧補正値を生成する、請求項7に記載の電力変換装置。 - 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記交流回路の各相にそれぞれ対応し、共通の第1および第2の直流端子間に互いに並列に接続された複数のレグ回路を備え、
各前記レグ回路は、
互いにカスケード接続され、各々がエネルギー蓄積器を含む複数の変換器セルと、
前記複数の変換器セルと直列に接続された少なくとも1つのインダクタとを含み、
前記複数の変換器セルは、
複数の第1の変換器セルと、
複数の第2の変換器セルとを含み、
前記電力変換装置は、前記複数の変換器セルの動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記交流回路の交流電流および交流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の第1の変換器セルが出力すべき交流電圧成分を表す第1の電圧指令値を生成する交流制御部と、
前記直流回路の直流電流および直流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の第1の変換器セルが出力すべき直流電圧成分を表す第2の電圧指令値を生成する直流制御部と、
各前記レグ回路間を循環する循環電流に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記循環電流を抑制するために前記複数の第2の変換器セルが出力すべき電圧を表す第3の電圧指令値を生成する循環電流制御部とを含み、
前記循環電流制御部は、前記第1、第2、および第3の電圧指令値を用いた非線形演算を行い、
各前記レグ回路の前記複数の第2の変換器セルは、前記非線形演算の結果に従って動作する、電力変換装置。 - 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記交流回路の各相にそれぞれ対応し、共通の第1および第2の直流端子間に互いに並列に接続された複数のレグ回路を備え、
各前記レグ回路は、
互いにカスケード接続され、各々がエネルギー蓄積器としてのコンデンサを含む複数の変換器セルと、
前記複数の変換器セルと直列に接続された少なくとも1つのインダクタとを含み、
前記複数の変換器セルは、
複数の第1の変換器セルと、
複数の第2の変換器セルとを含み、
前記電力変換装置は、前記複数の変換器セルの動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記交流回路の交流電流および交流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の第1の変換器セルが出力すべき交流電圧成分を表す第1の電圧指令値を生成する交流制御部と、
前記直流回路の直流電流および直流電圧に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記複数の第1の変換器セルが出力すべき直流電圧成分を表す第2の電圧指令値を生成する直流制御部と、
各前記レグ回路間を循環する循環電流に基づいて、前記レグ回路ごとに、前記循環電流を抑制するために前記複数の第2の変換器セルが出力すべき電圧を表す第3の電圧指令値を生成する循環電流制御部と、
前記複数の第2の変換器セルのコンデンサ電圧の代表値とコンデンサ電圧の指令値との偏差と、前記交流回路の交流電流値とを乗算した値に基づいて、電圧補正値を生成するコンデンサ電圧制御部とを含み、
前記循環電流制御部は、前記第2の電圧指令値と前記電圧補正値とを線形結合した値と、前記第3の電圧指令値との非線形演算を行い、
各前記レグ回路の前記複数の第2の変換器セルは、前記非線形演算の結果に従って動作する、電力変換装置。 - 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記交流回路の各相にそれぞれ対応した複数のレグ回路を備え、
各前記レグ回路は、各々がエネルギー蓄積器を有する複数の変換器セルを含み、
前記電力変換装置は、前記複数の変換器セルの動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記交流回路の交流電流および交流電圧に基づいて、第1の電圧指令値を生成する交流制御部と、
前記直流回路の直流電流および直流電圧に基づいて、第2の電圧指令値を生成する直流制御部と、
前記レグ回路間を循環する循環電流に基づいて、第3の電圧指令値を生成する循環電流制御部とを含み、
前記循環電流制御部は、前記第1、第2、および第3の電圧指令値を用いた非線形演算を行い、
前記複数の変換器セルの少なくとも1つは、前記非線形演算の結果に従って動作する、電力変換装置。
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