JP6601668B2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
JP6601668B2
JP6601668B2 JP2015158618A JP2015158618A JP6601668B2 JP 6601668 B2 JP6601668 B2 JP 6601668B2 JP 2015158618 A JP2015158618 A JP 2015158618A JP 2015158618 A JP2015158618 A JP 2015158618A JP 6601668 B2 JP6601668 B2 JP 6601668B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
carrier
converter
side converter
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015158618A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017038477A (en
Inventor
貴之 渋谷
昇 小塩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2015158618A priority Critical patent/JP6601668B2/en
Publication of JP2017038477A publication Critical patent/JP2017038477A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6601668B2 publication Critical patent/JP6601668B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、並列運転される複数台の電力変換器を備えた電力変換装置、例えば、風力発電機を電力系統に連系するマスター電力変換器及びスレーブ電力変換器を備えた風力発電用電力変換装置において、電力変換器間のPWMキャリアを同期させる技術に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device including a plurality of power converters operated in parallel, for example, a power conversion for wind power generation including a master power converter and a slave power converter that link a wind power generator to a power system. The present invention relates to a technique for synchronizing PWM carriers between power converters in an apparatus.

近年、風力発電が普及し、発電効率の向上のために風力発電用電力変換装置の大容量化が進んでいる。この風力発電用電力変換装置において、風力発電機と電力系統との間に設置される電力変換器は発電機側コンバータと系統側インバータとを備えており、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より直流電圧に変換し、更に系統側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。   In recent years, wind power generation has become widespread, and the capacity of wind power generation power converters has been increasing in order to improve power generation efficiency. In this wind power generator, the power converter installed between the wind power generator and the power system includes a generator-side converter and a system-side inverter, and an AC voltage output from the wind power generator is obtained. It is converted into a DC voltage by a generator-side converter, and further converted into an AC voltage having a predetermined magnitude and frequency by a system-side inverter and supplied to the power system.

周知のように、系統側インバータの連系運転では、系統側インバータのスイッチング周波数と系統周波数とが非同期状態であると高調波電流が発生する。この高調波電流は系統電圧をひずませ、電気機器に高調波障害を発生させるため、系統側インバータのスイッチング周波数は系統周波数と同期させる必要がある。
なお、系統側インバータは通常、PWM(パルス幅変調)制御されるため、系統側インバータのスイッチング周波数と系統周波数とを同期させることを、PWM同期ともいう。また、PWM制御されるインバータ、コンバータ等のスイッチング周波数(キャリア周波数)を同期させることも、同様にPWM同期という。
As is well known, in the interconnected operation of the system-side inverter, a harmonic current is generated when the switching frequency of the system-side inverter and the system frequency are asynchronous. Since this harmonic current distorts the system voltage and causes harmonic disturbances in the electrical equipment, the switching frequency of the system-side inverter must be synchronized with the system frequency.
Since the system-side inverter is normally controlled by PWM (pulse width modulation), synchronizing the switching frequency of the system-side inverter with the system frequency is also referred to as PWM synchronization. Synchronizing the switching frequency (carrier frequency) of inverters, converters, etc. that are PWM controlled is also referred to as PWM synchronization.

一方、設備の大容量化のために、複数台、例えば2台の電力変換器を並列運転する場合には、各電力変換器の系統側インバータ同士も同期させる必要がある。また、電力変換器を多重化する場合、風力発電機を多重巻線構造にして各電力変換器を絶縁する方法が採られるが、インピーダンス結合の影響から発電機内にて各電力変換器が互いに干渉し合い、風力発電機の電流制御が不可能になる場合がある。
このため、発電機−電力変換器間にリアクトルを挿入するか、2台の発電機側コンバータをPWM同期させて干渉を緩和することが考えられるが、コストを低減する観点からはPWM同期させる方法が望ましい。従って、結果的には、2台の電力変換器を構成する発電機側コンバータ同士及び系統側インバータ同士を、何れもPWM同期させる必要がある。
On the other hand, in order to increase the capacity of facilities, when a plurality of, for example, two power converters are operated in parallel, it is necessary to synchronize the system-side inverters of each power converter. In addition, when power converters are multiplexed, a method is adopted in which the wind power generators are in a multi-winding structure and each power converter is insulated, but the power converters interfere with each other in the generator due to the influence of impedance coupling. As a result, current control of the wind power generator may become impossible.
For this reason, it is conceivable to reduce the interference by inserting a reactor between the generator and the power converter or by synchronizing the two generator-side converters with PWM, but from the viewpoint of reducing the cost, the PWM synchronization method Is desirable. Therefore, as a result, it is necessary to PWM-synchronize the generator-side converters and the system-side inverters that constitute the two power converters.

ここで、電力変換装置におけるPWM同期に関する従来技術としては、特許文献1に記載されたものが知られている。
この従来技術は、タンデム運転される多重巻線電動機の巻線ごとにPWMインバータから駆動電流をそれぞれ供給する可変速駆動システムにおいて、電動機の速度検出信号を取り込む1台のインバータをマスターインバータ、他の全てのインバータをスレーブインバータとし、マスターインバータは、速度指令及び速度検出信号に応じた速度制御、電流制御、PWM制御を行うと共に、これらの制御における速度信号または位相信号と電流制御信号及びPWM同期基準信号を全てのスレーブインバータに一括してシリアル送信し、スレーブインバータは、受信したPWM同期基準信号に従って発振周波数を制御するPLL(phase looked loop)回路を用いて自己のPWM制御を行い、かつ、PWM制御に同期したタイミングで位相制御及び電流制御を行うものである。
Here, what was described in patent document 1 is known as a prior art regarding the PWM synchronization in a power converter device.
This prior art is a variable speed drive system that supplies a drive current from a PWM inverter for each winding of a multi-winding motor that is operated in tandem. One inverter that takes in a motor speed detection signal is a master inverter, All inverters are slave inverters, and the master inverter performs speed control, current control, and PWM control according to the speed command and speed detection signal, and the speed signal or phase signal, current control signal, and PWM synchronization reference in these controls. The slave inverter performs serial PWM transmission to all the slave inverters, and the slave inverter performs its own PWM control using a PLL (phase looked loop) circuit that controls the oscillation frequency according to the received PWM synchronization reference signal, and PWM Phase control and current control at timing synchronized with control And performs.

特開2007−295647号公報(段落[0023]〜[0052]図1)JP 2007-295647 A (paragraphs [0023] to [0052] FIG. 1)

この種の風力発電用電力変換装置では、単一の演算処理装置(マイクロコンピュータ)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(発電機側コンバータ及び系統側インバータ)を制御することが望ましく、しかも、前述したように、並列運転される2台の電力変換器の発電機側コンバータ同士及び系統側インバータ同士をPWM同期させることが求められる。   In this type of wind power converter, two converters (generator-side converter and system-side inverter) are controlled by a single processing unit (microcomputer) while sharing sampling frequencies such as voltage and current. In addition, as described above, it is required that the generator-side converters and the system-side inverters of the two power converters operated in parallel are PWM-synchronized.

複数台のコンバータ同士をPWM同期させる方法としては、特許文献1に記載されているように、PLL回路を用いてスイッチング周波数を制御することが有効である。しかしながら、2台の系統側インバータ同士をPLL制御によりPWM同期させた場合、系統側インバータとはスイッチング周波数が異なる2台の発電機側コンバータ同士のPWM同期を実現できない場合がある。   As a method for synchronizing a plurality of converters with PWM, as described in Patent Document 1, it is effective to control the switching frequency using a PLL circuit. However, when two system-side inverters are PWM-synchronized by PLL control, PWM synchronization between two generator-side converters having different switching frequencies from the system-side inverter may not be realized.

そこで、本発明の解決課題は、複数台の電力変換器におけるPLL制御による系統側インバータ同士のPWM同期に影響を及ぼすことなく、また、系統側インバータとの同期関係を保持しつつ発電機側コンバータ用キャリアのみを変化させることで、発電機側コンバータ同士のPWM同期を可能にした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 generator-side converter does not affect the PWM synchronization between the system-side inverters by PLL control in a plurality of power converters, and also maintains the synchronization relationship with the system-side inverter. An object of the present invention is to provide a power conversion device that enables PWM synchronization between generator-side converters by changing only the carrier for generator.

上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、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インバータと、前記発電機側コンバータ及び前記系統側インバータを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、前記系統側イ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、を有する電力変換器を複数台備え、これら複数台の電力変換器が並列運転される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用キャリアの位相と前記系統側インバータ用キャリアの位相とを一致させてPWM制御するための単一の演算処理装置を備え、
前記演算処理装置は、
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インバータ用のサンプリング周波数とを共有し、
自己の発電機側コンバータ用キャリアを変化させることにより、並列運転される全ての電力変換器の発電機側コンバータ用キャリアの周波数と位相とをそれぞれ一致させると共に、
自己の系統側インバータ用キャリアの周波数及び位相を、PLL制御により他の電力変換器の系統側インバータ用キャリアの周波数及び位相とそれぞれ一致させ、かつ、自己の発電機側コンバータ用キャリアの位相を前記サンプリング周波数を有するサンプリング信号の位相と一致させた状態を保持しつつ、他の電力変換器の発電機側コンバータ用キャリアの位相と一致させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a generator-side converter that converts an AC voltage output from a generator into a DC voltage, and a DC voltage output from the generator-side converter into an AC voltage. A system-side inverter that converts and interconnects to the power system, a control device that PWM-controls the generator-side converter and the system-side inverter, means for sampling input voltage / input current of the generator-side converter, and In the power conversion device comprising a plurality of power converters having a means for sampling the output voltage and output current of the system-side inverter, and the plurality of power converters being operated in parallel,
The controller is
A single arithmetic processing unit for performing PWM control by matching the phase of the generator-side converter carrier and the phase of the system-side inverter carrier;
The arithmetic processing unit includes:
Sharing the sampling frequency for the generator-side converter and the sampling frequency for the system-side inverter,
By changing its own generator-side converter carrier, the frequency and phase of the generator-side converter carriers of all power converters operated in parallel are matched,
The frequency and phase of its own system-side inverter carrier are matched with the frequency and phase of the system-side inverter carrier of another power converter by PLL control, and the phase of its own generator-side converter carrier is While maintaining a state in which the phase of the sampling signal having the sampling frequency is matched, the phase is matched with the phase of the generator-side converter carrier of another power converter.

本発明によれば、並列運転される複数台の電力変換器の系統側イ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をすべてPWM同期させることができる。これにより、電力系統の高調波電流の抑制が可能になり、系統電圧のひずみを低減して電気機器に対する高調波障害を抑制することができる。また、多重巻線を有する発電機内のインピーダンス結合を抑制し、各電力変換器の相互干渉を軽減して発電機の所望の電流制御が可能になる等の効果を有する。   According to the present invention, the system-side inverter carrier and the generator-side converter carrier of a plurality of power converters operated in parallel can all be PWM-synchronized. Thereby, the harmonic current of the power system can be suppressed, the distortion of the system voltage can be reduced, and the harmonic disturbance to the electric equipment can be suppressed. In addition, the impedance coupling in the generator having multiple windings is suppressed, and the mutual interference between the power converters is reduced, so that the desired current control of the generator can be achieved.

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発電機側コンバータ用キャリア及び系統側イ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 generator side converters, and the carrier for system side inverters. 発電機側コンバータ用キャリアの同期外れのパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of the synchronization loss of the carrier for generator side converters. 本発明の実施形態においてPWM同期を行う際の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of performing PWM synchronization in embodiment of this invention.

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の構成図である。この風力発電用電力変換装置は、風力発電機1と電力系統20との間に並列に接続されたマスター電力変換器30とスレーブ電力変換器31とからなるものである。なお、両電力変換器30,31の構成は同一である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a wind power generation power converter according to this embodiment. This power converter for wind power generation comprises a master power converter 30 and a slave power converter 31 connected in parallel between the wind power generator 1 and the power system 20. The power converters 30 and 31 have the same configuration.

図1において、三相交流電圧を出力する風力発電機1にはマスター電力変換器30の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の両端は系統側インバータ4の直流入力側に接続され、系統側インバータ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。   In FIG. 1, a generator-side converter 2 of a master power converter 30 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 inverter 4, and the power system 10 is connected to the AC output side of the system side inverter 4 via the filter reactor 5 and the filter capacitor 6.

風力発電機1は、巻線が互いに絶縁されている多重巻線型の同期発電機であり、一方の巻線に前記マスター電力変換器30が接続され、他方の巻線にスレーブ電力変換器31が接続されている。更に、電力系統10に対しては、マスター電力変換器30及びスレーブ電力変換器31の出力側が非絶縁にて一括して接続されている。   The wind power generator 1 is a multi-winding synchronous generator in which windings are insulated from each other. The master power converter 30 is connected to one winding, and a slave power converter 31 is connected to the other winding. It is connected. Furthermore, the output side of the master power converter 30 and the slave power converter 31 is connected to the power system 10 in a lump without being insulated.

両電力変換器30,31内の発電機側コンバータ2及び系統側インバータ4は、何れもPWM制御されるものであり、コンバータ2及びインバータ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それぞれ構成されている。ここで、系統側インバータ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に連系させるように動作する。   The generator-side converter 2 and the system-side inverter 4 in both the power converters 30 and 31 are both PWM-controlled, and the converter 2 and the inverter 4 are, for example, IGBTs in which freewheeling diodes are connected in antiparallel. These semiconductor switching elements are configured by three-phase bridge connection. Here, the system-side inverter 4 operates so as to convert the DC voltage of the DC intermediate circuit into a three-phase AC voltage and connect it to the power system 10.

発電機側コンバータ2及び系統側インバータ4をPWM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内の演算処理装置(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、系統側インバータ電圧指令gが系統側インバータ4に与えられている。   The control device 20 that performs PWM control of the generator-side converter 2 and the system-side inverter 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 voltage detection. DC voltage detection value c by the detector 23, system side current detection value d by the current detector 24, and 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 an arithmetic processing unit (not shown) is given to the generator-side converter 2, and a system-side inverter voltage command g is given to the system-side inverter 4.

この実施形態では、マスター電力変換器30及びスレーブ電力変換器31のそれぞれにおいて、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及び系統側インバータ4を制御しており、電圧、電流等の同一のサンプリング周波数を発電機側コンバータ2及び系統側インバータ4が共有している。このため、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インバータ4のキャリア周波数は同期関係にある。
なお、両電力変換器30,31の制御装置20,20同士は、マスタースレーブ間通信手段32により通信可能となっている。
In this embodiment, in each of the master power converter 30 and the slave power converter 31, the generator side converter 2 and the system side inverter 4 are controlled by one microcomputer in the control device 20, and the voltage, current, etc. The generator-side converter 2 and the system-side inverter 4 share the same sampling frequency. For this reason, the carrier frequency of the generator side converter 2 and the carrier frequency of the system side inverter 4 are in a synchronous relationship with respect to the sampling frequency.
Note that the control devices 20 and 20 of the power converters 30 and 31 can communicate with each other by the master-slave communication means 32.

以下、この実施形態の動作を、図2〜図4を参照しつつ詳述する。
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制御用の発電機側コンバータ用キャリア及び系統側インバータ用キャリアとの関係を示す図である。ここでは、サンプリング信号に対して系統側インバータ用キャリアは2倍の周期、発電機側コンバータ用キャリアは4倍の周期とする。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the operation of the sampling counter that generates the sampling signal, the generator-side converter carrier for PWM control, and the system-side inverter carrier. Here, the system-side inverter carrier has a double cycle and the generator-side converter carrier has a quadruple cycle with respect to the sampling signal.

図示するように、サンプリング用カウンタ及び系統側インバータ用キャリアはゼロを中心とした上下対称の波形であるのに対して、発電機側コンバータ用キャリアはゼロを基準とした上方向のみのキャリアである。このため、サンプリング用カウンタのピーク値に対して、サンプリング用カウンタに基づいて生成される系統側インバータ用キャリアのピーク値は2倍、同じく発電機側コンバータ用キャリアのピーク値は8倍となる。   As shown in the figure, the sampling counter and the system-side inverter carrier have a vertically symmetrical waveform centered on zero, whereas the generator-side converter carrier is a carrier only in the upward direction with respect to zero. . Therefore, the peak value of the system-side inverter carrier generated based on the sampling counter is doubled and the peak value of the generator-side converter carrier is eight times the peak value of the sampling counter.

いま、図2に示すごとく、マスター電力変換器30とスレーブ電力変換器31との間で、系統側インバータ用キャリア同士はPLL制御により同期がとられているが、発電機側コンバータ用キャリア同士は非同期である場合について考察する。
サンプリング用カウンタは系統側イ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と同期関係にあるので、サンプリング用カウンタを変化させると系統側イ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両者に影響が及ぶ。従って、両電力変換器30,31の発電機側コンバータ用キャリア同士を同期させるためにサンプリング用カウンタのピーク値を変化させると、両電力変換器30,31の系統側インバータ用キャリア同士の同期が外れてしまうことになる。
Now, as shown in FIG. 2, between the master power converter 30 and the slave power converter 31, the system-side inverter carriers are synchronized by PLL control, but the generator-side converter carriers are Consider the case of being asynchronous.
Since the sampling counter is in synchronization with the system-side inverter carrier and the generator-side converter carrier, changing the sampling counter affects both the system-side inverter carrier and the generator-side converter carrier. Therefore, when the peak value of the sampling counter is changed in order to synchronize the generator-side converter carriers of both power converters 30 and 31, synchronization between the system-side inverter carriers of both power converters 30 and 31 is achieved. It will come off.

すなわち、両電力変換器30,31の発電機側コンバータ用キャリア同士を同期させる(発電機側コンバータ同士をPWM同期させる)ために、サンプリング用カウンタのピーク値を変化させることはできない。
そこで、この実施形態では、スレーブ電力変換器31の発電機側コンバータ用キャリアを、サンプリング用カウンタのピーク値の整数倍で変化させることにより、両電力変換器30,31の発電機側コンバータ用キャリア同士を同期させる。
That is, the peak value of the sampling counter cannot be changed in order to synchronize the generator-side converter carriers of both power converters 30 and 31 (to synchronize the generator-side converters with each other by PWM synchronization).
Therefore, in this embodiment, the generator-side converter carrier of the slave power converter 31 is changed by an integer multiple of the peak value of the sampling counter, whereby the generator-side converter carrier of both the power converters 30 and 31 is changed. Synchronize each other.

スレーブ電力変換器31において、発電機側コンバータ用キャリアのボトムの時点は系統側インバータ用キャリアのゼロクロス点と一致することから、同期外れのパターンは、全6パターンに限定することができ、更に、発電機側コンバータ用キャリアがボトムである時の系統側インバータ用キャリアのカウント方向(アップカウントまたはダウンカウント)に応じて3パターンずつに分けることができる。   In the slave power converter 31, since the bottom point of the generator-side converter carrier coincides with the zero-cross point of the system-side inverter carrier, the out-of-synchronization patterns can be limited to all six patterns. The pattern can be divided into three patterns according to the counting direction (up-count or down-count) of the system-side inverter carrier when the generator-side converter carrier is the bottom.

図3は、両電力変換器30,31の発電機側コンバータ用キャリア同士が非同期である時のパターン図である。なお、以下の説明及び図3においては、マスター電力変換器30の発電機側コンバータ用キャリアをマスター発電機側コンバータ用キャリアといい、スレーブ電力変換器31の発電機側コンバータ用キャリアをスレーブ発電機側コンバータ用キャリアというものとする。
(1)マスター発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に、系統側インバータ用キャリアが“ダウンカウント中”の場合(図3(A))
・パターン1:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が90度遅れ(スレーブ発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“アップカウント中”)の場合
・パターン2:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が180度遅れ(スレーブ発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“ダウンカウント中”)の場合
・パターン3:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が270度遅れ(スレーブ発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“アップカウント中”)の場合
FIG. 3 is a pattern diagram when the generator-side converter carriers of both power converters 30 and 31 are asynchronous. In the following description and FIG. 3, the generator-side converter carrier of the master power converter 30 is referred to as the master generator-side converter carrier, and the generator-side converter carrier of the slave power converter 31 is the slave generator. This is called a side converter carrier.
(1) When the master generator-side converter carrier is at the bottom and the system-side inverter carrier is “down-counting” (FIG. 3A)
Pattern 1: The phase of the slave generator-side converter carrier is delayed by 90 degrees with respect to the master generator-side converter carrier (when the slave generator-side converter carrier is at the bottom, the system-side inverter carrier is “up-counting” )) Pattern 2: The phase of the slave generator side converter carrier is 180 degrees behind the master generator side converter carrier (when the slave generator side converter carrier is at the bottom, the system side inverter carrier is Pattern 3: When the slave generator side converter carrier phase is 270 degrees behind the master generator side converter carrier (when the slave generator side converter carrier is at the bottom) The inverter carrier is “up counting”) If

(2)マスター発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に、系統側インバータ用キャリアが“アップカウント中”の場合(図3(B))
・パターン4:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が90度遅れ(スレーブ発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“ダウンカウント中”)の場合
・パターン5:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が180度遅れ(スレーブ発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“アップカウント中”)の場合
・パターン6:マスター発電機側コンバータ用キャリアに対して、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアの位相が270度遅れ(スレーブの発電機側コンバータ用キャリアボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“ダウンカウント中”)の場合
(2) When the master generator-side converter carrier is at the bottom and the system-side inverter carrier is “up counting” (FIG. 3B)
Pattern 4: The phase of the slave generator-side converter carrier is delayed by 90 degrees with respect to the master generator-side converter carrier (when the slave generator-side converter carrier is at the bottom, the system-side inverter carrier is “down-counting” )) Pattern 5: The phase of the slave generator side converter carrier is 180 degrees behind the master generator side converter carrier (when the slave generator side converter carrier is at the bottom, the system side inverter carrier is Pattern 6: The phase of the slave generator side converter carrier is 270 degrees behind the master generator side converter carrier (the system side when the slave generator side converter carrier bottom is at the bottom) The inverter carrier is “counting down”) If

この実施形態では、マスター発電機側コンバータ用キャリア及びスレーブ発電機側コンバータ用キャリアの各ボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向(アップカウントまたはダウンカウント)が一致している場合、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値を、サンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から6倍の状態に2周期間、変更する。
また、マスター及びスレーブ発電機側コンバータ用キャリアの各ボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向が異なる場合には、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値を、サンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から7倍の状態に2周期間、変更する。
In this embodiment, when the count direction (up count or down count) of the system side inverter carrier at each bottom of the master generator side converter carrier and the slave generator side converter carrier is the same, the slave generator side The peak value of the converter carrier is changed from two times the peak value of the sampling counter to six times for two cycles.
Further, when the count direction of the system-side inverter carrier at each bottom of the master and slave generator-side converter carriers is different, the peak value of the slave generator-side converter carrier is set to 8 times the peak value of the sampling counter. The state is changed from 7 to 7 times for 2 cycles.

図4は、上記の方法により、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値を2周期間変化させた時の波形を示しており、図4(A)はマスター発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“ダウンカウント中”の場合、図4(B)はマスター発電機側コンバータ用キャリアがボトムの時に系統側インバータ用キャリアが“アップカウント中”の場合である。   FIG. 4 shows a waveform when the peak value of the slave generator-side converter carrier is changed for two cycles by the above method, and FIG. 4 (A) shows that the master generator-side converter carrier is at the bottom. When the system-side inverter carrier is “down-counting” at times, FIG. 4B shows the case where the system-side inverter carrier is “up-counting” when the master generator-side converter carrier is at the bottom.

例えば、図4(A)では、スレーブ発電機側コンバータ用キャリア(パターン2)のボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向がダウンカウントであり、マスター発電機側コンバータ用キャリアのボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向と一致するので、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値をサンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から6倍の状態に2周期間、変更する。これにより、時刻Taにてマスター発電機側コンバータ用キャリアとスレーブ発電機側コンバータ用キャリアとの同期が完了する。   For example, in FIG. 4A, the count direction of the system-side inverter carrier at the bottom of the slave generator-side converter carrier (pattern 2) is down-count, and the system-side inverter at the bottom of the master generator-side converter carrier Since it coincides with the counting direction of the carrier for carrier, the peak value of the carrier for the slave generator side converter is changed from 8 times the peak value of the sampling counter to 6 times for 2 cycles. This completes the synchronization of the master generator side converter carrier and the slave generator side converter carrier at time Ta.

同様に、図4(B)では、スレーブ発電機側コンバータ用キャリア(パターン5)のボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向がアップカウントであり、マスター発電機側コンバータ用キャリアのボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向と一致するので、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値をサンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から6倍の状態に2周期間、変更する。これにより、時刻Tbにてマスター発電機側コンバータ用キャリアとスレーブ発電機側コンバータ用キャリアとの同期が完了する。   Similarly, in FIG. 4B, the count direction of the system-side inverter carrier at the bottom of the slave generator-side converter carrier (pattern 5) is up-count, and the system side at the bottom of the master generator-side converter carrier Since it coincides with the counting direction of the inverter carrier, the peak value of the slave generator-side converter carrier is changed from 8 times the peak value of the sampling counter to 6 times for 2 cycles. This completes the synchronization of the master generator side converter carrier and the slave generator side converter carrier at time Tb.

また、図4(A)では、スレーブ発電機側コンバータ用キャリア(パターン1)のボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向がアップカウントであり、マスター発電機側コンバータ用キャリアのボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向と異なるので、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値をサンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から7倍の状態に2周期間、変更する。これにより、時刻Taにてマスター発電機側コンバータ用キャリアとスレーブ発電機側コンバータ用キャリアとの同期が完了する。   In FIG. 4A, the count direction of the system-side inverter carrier at the bottom of the slave generator-side converter carrier (pattern 1) is up-count, and the system-side inverter at the bottom of the master generator-side converter carrier. Since it is different from the counting direction of the carrier for carrier, the peak value of the carrier for the slave generator side converter is changed for two periods from the state of 8 times the peak value of the sampling counter to the state of 7 times. This completes the synchronization of the master generator side converter carrier and the slave generator side converter carrier at time Ta.

同様に、図4(B)では、スレーブ発電機側コンバータ用キャリア(パターン4)のボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向がダウンカウントであり、マスター発電機側コンバータ用キャリアのボトムにおける系統側インバータ用キャリアのカウント方向と異なるので、スレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値をサンプリング用カウンタのピーク値の8倍の状態から7倍の状態に2周期間、変更する。これにより、時刻Tbにてマスター発電機側コンバータ用キャリアとスレーブ発電機側コンバータ用キャリアとの同期が完了する。   Similarly, in FIG. 4B, the count direction of the system-side inverter carrier at the bottom of the slave generator-side converter carrier (pattern 4) is down-count, and the system side at the bottom of the master generator-side converter carrier Since it differs from the counting direction of the inverter carrier, the peak value of the slave generator-side converter carrier is changed for two cycles from the state of 8 times the peak value of the sampling counter to the state of 7 times. This completes the synchronization of the master generator side converter carrier and the slave generator side converter carrier at time Tb.

以上のようにしてスレーブ発電機側コンバータ用キャリアのピーク値を変化させることにより、同期外れのパターン1,2,4,5については、マスター発電機側コンバータ用キャリアとスレーブ発電機側コンバータ用キャリアとを同期させることができる。   By changing the peak value of the slave generator-side converter carrier as described above, for the out-of-synchronization patterns 1, 2, 4, and 5, the master generator-side converter carrier and the slave generator-side converter carrier Can be synchronized.

また、パターン3については、一旦、図4(A)のパターン1と同様のキャリアパターンを実行すれば、時刻Ta’において、もともとマスター発電機側コンバータ用キャリアに対して位相が180度遅れていたパターン2と同じになる。このため、時刻Ta’以後に図4(A)のパターン2と同様のキャリアパターンを実行すれば、その後にマスター発電機側コンバータ用キャリアと同期させることができる。   For pattern 3, once the same carrier pattern as pattern 1 in FIG. 4A was executed, the phase was originally 180 degrees behind the master generator-side converter carrier at time Ta ′. Same as pattern 2. For this reason, if the carrier pattern similar to the pattern 2 of FIG. 4A is executed after the time Ta ′, it can be synchronized with the master generator side converter carrier thereafter.

同様にして、パターン6については、一旦、図4(B)のパターン4と同様のキャリアパターンを実行すれば、時刻Tb’において、もともとマスター発電機側コンバータ用キャリアに対して位相が180度遅れていたパターン5と同様になる。従って、時刻Tb’以後に図4(B)のパターン5と同様のキャリアパターンを実行すれば、その後にマスター発電機側コンバータ用キャリアと同期させることが可能である。   Similarly, for pattern 6, once the same carrier pattern as pattern 4 in FIG. 4B is executed, the phase is delayed by 180 degrees from the master generator side converter carrier at time Tb ′. It becomes the same as the pattern 5 which has been. Therefore, if a carrier pattern similar to the pattern 5 in FIG. 4B is executed after the time Tb ′, it can be synchronized with the master generator-side converter carrier thereafter.

以上のように本実施形態によれば、並列運転されるマスター電力変換器30及びスレーブ電力変換器31の系統側イ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をすべてPWM同期させることができ、電力系統10の高調波電流や系統電圧のひずみを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the system-side inverter carrier and the generator-side converter carrier of the master power converter 30 and the slave power converter 31 that are operated in parallel can be PWM-synchronized. Ten harmonic currents and system voltage distortion can be reduced.

本発明は、上記実施形態に限定されず、マスター電力変換器と複数台のスレーブ電力変換器とを並列運転する電力変換装置にも適用することができる。言い換えれば、並列運転される電力変換器の台数に制約はない。また、電力変換装置の用途は、風力発電用に何ら限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can also be applied to a power converter that operates a master power converter and a plurality of slave power converters in parallel. In other words, there is no restriction on the number of power converters operated in parallel. Moreover, the use of the power converter is not limited to wind power generation.

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 系統側インバータ
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
21,23,25 電圧検出器
22,24 電流検出器
30 マスター電力変換器
31 スレーブ電力変換器
32 マスタースレーブ間通信手段
a 発電機側電圧検出値
b 発電機側電流検出値
c 直流電圧検出値
d 系統側電流検出値
e 系統側電圧検出値
f 発電機側コンバータ電圧指令
g 系統側インバータ電圧指令
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Generator side converter 3 DC intermediate capacitor 4 System side inverter 5 Filter reactor 6 Filter capacitor 10 Electric power system 20 Controller 21,23,25 Voltage detector 22,24 Current detector 30 Master power converter 31 Slave Power converter 32 Master-slave communication means a Generator side voltage detection value b Generator side current detection value c DC voltage detection value d System side current detection value e System side voltage detection value f Generator side converter voltage command g System side Inverter voltage command

Claims (1)

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インバータと、前記発電機側コンバータ及び前記系統側インバータを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、前記系統側イ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、を有する電力変換器を複数台備え、これら複数台の電力変換器が並列運転される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用キャリアの位相と前記系統側インバータ用キャリアの位相とを一致させてPWM制御するための単一の演算処理装置を備え、
前記演算処理装置は、
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インバータ用のサンプリング周波数とを共有し、
自己の発電機側コンバータ用キャリアを変化させることにより、並列運転される全ての電力変換器の発電機側コンバータ用キャリアの周波数と位相とをそれぞれ一致させると共に、
自己の系統側インバータ用キャリアの周波数及び位相を、PLL制御により他の電力変換器の系統側インバータ用キャリアの周波数及び位相とそれぞれ一致させ、かつ、自己の発電機側コンバータ用キャリアの位相を前記サンプリング周波数を有するサンプリング信号の位相と一致させた状態を保持しつつ、他の電力変換器の発電機側コンバータ用キャリアの位相と一致させることを特徴とする電力変換装置。
A generator-side converter that converts an AC voltage output from the generator into a DC voltage; a system-side inverter that converts the DC voltage output from the generator-side converter into an AC voltage and connects to an electric power system; and A control device that PWM-controls the generator-side converter and the system-side inverter; 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 inverter; In a power conversion device comprising a plurality of power converters having a plurality of power converters operated in parallel,
The controller is
A single arithmetic processing unit for performing PWM control by matching the phase of the generator-side converter carrier and the phase of the system-side inverter carrier;
The arithmetic processing unit includes:
Sharing the sampling frequency for the generator-side converter and the sampling frequency for the system-side inverter,
By changing its own generator-side converter carrier, the frequency and phase of the generator-side converter carriers of all power converters operated in parallel are matched,
The frequency and phase of its own system-side inverter carrier are matched with the frequency and phase of the system-side inverter carrier of another power converter by PLL control, and the phase of its own generator-side converter carrier is A power conversion device, wherein a phase of a sampling signal having a sampling frequency is matched with a phase of a generator-side converter carrier of another power converter while maintaining a state of matching with a phase of a sampling signal having a sampling frequency .
JP2015158618A 2015-08-11 2015-08-11 Power converter Active JP6601668B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015158618A JP6601668B2 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015158618A JP6601668B2 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017038477A JP2017038477A (en) 2017-02-16
JP6601668B2 true JP6601668B2 (en) 2019-11-06

Family

ID=58047390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015158618A Active JP6601668B2 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6601668B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877402A (en) * 2017-04-20 2017-06-20 哈尔滨理工大学 The double pwm converter system coordination control methods of double-fed wind power generator group
CN107508454B (en) * 2017-07-28 2023-02-10 中车大连电力牵引研发中心有限公司 Converter cabinet level parallel connection method and system
JP7305437B2 (en) * 2019-06-06 2023-07-10 株式会社東芝 Electric vehicle power supply
CN113193883B (en) * 2021-04-25 2022-08-26 西安迅湃快速充电技术有限公司 Communication carrier control method and system for parallel electronic power converter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320964A (en) * 2003-04-21 2004-11-11 Hitachi Ltd Power conversion system
JP2012231607A (en) * 2011-04-26 2012-11-22 Fuji Electric Co Ltd Aerogeneration device
JP6183154B2 (en) * 2013-10-30 2017-08-23 富士電機株式会社 Power converter for wind power generation
JP6189720B2 (en) * 2013-11-12 2017-08-30 株式会社日立製作所 Inverter control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017038477A (en) 2017-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gong et al. Modulated model predictive control for MMC-based active front-end rectifiers under unbalanced grid conditions
CN107425758B (en) Method and system for controlling a motor control device
JP5391541B2 (en) Power conversion apparatus and method, and multiphase AC motor system
JP4934703B2 (en) Power converter
WO2016059684A1 (en) Drive and control mechanism for multiple-winding motor
JP6601668B2 (en) Power converter
Park et al. Practical implementation of PWM synchronization and phase-shift method for cascaded H-bridge multilevel inverters based on a standard serial communication protocol
JP2014509824A (en) Grid-connected inverter, inverter device, and method for operating the inverter device
JP5606846B2 (en) Power converter
JP5593362B2 (en) Multi-phase motor drive
WO2016035217A1 (en) Electric power conversion system
Abarzadeh et al. A modified static ground power unit based on active natural point clamped converter
Laakkonen Distributed ControlArchitecture of Power Electronics Building-Block-Based Frequency Converters
JP2008099436A (en) Power converter
Jacobina et al. Open-end winding permanent magnet synchronous generator system with reduced controlled switch count
Keerthipati et al. UPSC SVPWM controlled multi‐level inverter topology for multiple pole‐pair induction motor drive for minimising torque ripple
JP5593361B2 (en) Multi-phase motor drive
Cho et al. A reliable suppression method of high frequency circulating current in parallel grid connected inverters
JP6183154B2 (en) Power converter for wind power generation
WO2016024499A1 (en) Neutral point potential control method for single phase npc inverter
KR101695503B1 (en) Apparatus for controlling multilevel inverter
CN103219742B (en) Three-phase grid-connected inverter
Jin et al. Communication-based distributed control of the stacked polyphase bridges converter
JP7293744B2 (en) power converter
JP5849632B2 (en) Power converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6601668

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250