JP6703643B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は3レベルコンバータ以外のマルチレベルコンバータを有する電力変換装置に適用可能であるが、実施例として3レベルコンバータにて説明する。
(1)入力である無効電流基準Ir*の絶対値が、デッドバンド幅値(=│D1│)を超える範囲では、入力に対する出力Ir1*は、入力に比例している。ここで入力に対する出力のゲインをKとすると、出力Ir1*は下式(2)で算出される。
Ir1*=K・Ir*
D2=K・D1
D1=D2/K・・・・・・・(2)
(2)入力が大きい値から小さい値に変化する場合:0≦入力≦│D1│の範囲では、出力=D2となる。
(3)入力が小さい値から大きい値に変化する場合:0≧入力≧−│D1│の範囲では、出力=−D2となる。
(1)0≦│Iqf│≦Idsでは、
D2=Ids・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
(2)Ids≦│Iqf│≦K2・Idsでは、
D2=(K2・Ids−Iqf)/(K2−1)・・・(4)
(3)K2・Ids≦│Iqf│では、
D2=0・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Ids:d軸電流基準設定で正の値とする。
K2:1以上の比例定数で例えば2とすることができる。
無効電力制御運転では切り替えスイッチ65は第1入力を出力として選択する。
よって、切り替えスイッチ65はリミッタ66の出力Ir2*を無効電流基準Id*として出力する。
非無効電力制御運転では切り替えスイッチ65は第2入力を出力として選択する。
よって、切り替えスイッチ65はデットバンド設定器62aの出力D2を無効電流基準Id*として出力する。
座標変換部81の出力であるq軸電流フィードバックIqfは有効電流帰還値の一例である。
座標変換部81の出力であるd軸電流フィードバックIdfは無効電流帰還値の一例である。
デッドバンド設定部62aは無効電流設定部の一例である。
デッドバンド設定部62aの出力であるデットバンド出力値D2は第1無効電流基準の一例である。
無効電力制御部50の出力である無効電流基準Ir*は第2無効電流基準の一例である。
デッドバンド部62の出力Ir1*は第3無効電流基準の一例である。
第1電流制御部出力であるd軸電圧基準Vd*は第1電圧指令の一例である。
平均値算出部47の出力である直流電圧フィードバックVDfはコンデンサの電圧の一例である。
逆座標変換部82の出力である電圧基準V*は3相交流の電圧指令の一例である。
d軸電流基準設定部から出力されるd軸電流基準設定Idsは第4無効電流基準の一例である。
d軸電流基準設定Idsは第1の値の一例である。比例定数K2とd軸電流基準設定Idsの積であるK2・Idsは第2の値の一例である。
3レベルコンバータ42の連続最大交流電流値は電流制限値の一例である。
2 変圧器
2a 電圧検出器
4 電力変換装置
10 負荷
40 主回路部
41、41a 電流検出部
42 3レベルコンバータ
43 PWM制御部
44a、44b 平滑コンデンサ
45 インバータ
46 PWM制御部
47 平均値算出部
48 位相検出回路
50 無効電力制御部
51 系統監視システム
52、63、71、73 減算回路
53 Var制御部
60 d軸電流制御部
62 デッドバンド部
62a デッドバンド設定部
64 第1電流制御部
66 リミッタ
72 電圧制御部
74 第2電流制御部
70 q軸電流制御部
81 座標変換部
82 逆座標変換部
83 差分検出器
9 電動機
Claims (8)
- 交流電源系統から3相交流電圧の供給を受けて電動機を駆動する電力変換装置であって、
3相交流電力を直流に変換するマルチレベルコンバータと、前記マルチレベルコンバータの直流出力に接続され、前記マルチレベルコンバータから出力された直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する3相交流電力を出力するインバータと、
前記直流出力に接続された複数のコンデンサと、
前記コンバータ及びインバータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記系統から前記マルチレベルコンバータに供給される3相交流電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部から出力された電流値を入力し有効電流相当の有効電流帰還値と無効電流相当の無効電流帰還値を出力する座標変換部と、
前記有効電流帰還値に基づき第1無効電流基準を生成して出力する無効電流設定器と、
第2無効電流基準に対し第1無効電流基準に基づき不感帯を設定し第3無効電流基準を出力するデッドバンド部と、
前記無効電流帰還値が前記第3無効電流基準に追従するよう制御し、
第1電圧指令を生成する第1電流制御部と、
前記コンデンサの電圧が、直流電圧基準に追従するように有効電流基準を生成する電圧制御部と、
前記有効電流基準に前記有効電流帰還値が追従するように制御し第2電圧指令を生成する第2電流制御部と、
前記第1電流制御部の出力値と前記第2電流制御部の出力値から3相交流の電圧指令を生成する逆座標変換部を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記デッドバンド部の不感帯は、
ヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記第2無効電流基準は、
電力系統に接続された負荷の無効電力に基づき生成されることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記第2無効電流基準は、
電力系統に接続された負荷の無効電力と前記マルチレベルコンバータの出力する無効電力の差分から生成されることを特徴とする請求項1又は請求項3記載の電力変換装置。 - 前記無効電流設定器は、
前記有効電流帰還値の絶対値が第1の値より小さい場合は第4無効電流基準を前記第1無効電流基準として出力し、
前記有効電流帰還値の絶対値が前記第1の値から第2の値までは、前記第1無効電流基準が第4無効電流基準から0又は微小値になるように前記有効電流帰還値の絶対値に依存して斬減した値として出力し、
前記有効電流帰還値の絶対値が前記第2の値以上では、前記第1無効電流基準を0又は微小値として出力することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記デッドバンド部の出力にリミッタを設け、前記有効電流帰還値の平方との前記リミッタの出力値の平方の和が前記マルチレベルコンバータの電流制限値の平方の和を越えないようにし、前記リミッタの出力値を第3無効電流基準とすることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記リミッタの出力と前記無効電流設定器の出力のどちらか一方を選択できる切り替えスイッチを備え、前記切り替えスイッチの出力を第3無効電流基準とすることを特徴とする請求項6記載の電力変換装置。 - 前記マルチレベルコンバータは、
3レベルコンバータであることを特徴とする請求項6記載の電力変換装置。
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