JP6756975B2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents
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Description
上記の高調波成分を低減する手段の一つとして、いわゆるアクティブフィルタが知られている。
この場合の対策として、特許文献1には、補償電流iCの指令値を進相させて電流制御器の演算遅れ時間を解消するようにしたアクティブフィルタ制御装置が記載されている。
図7において、509は高調波成分抽出部、509aは負荷電流iSを回転座標系のd,q軸成分id,iqに変換するdq変換器、509bは変圧器(電圧検出器)、509cは位相検出器、509d,509eはd,q軸成分id,iqの高調波成分をそれぞれ抽出するためのハイパスフィルタ、509fは逆dq変換器、510はLCフィルタ、511は電流検出器、512は遅延部、513は減算器である。
このようにして見かけ上、進相させた波形b(補償電流指令値IC1 *)に基づいてインバータ505dが系統に補償電流iCを注入することにより、系統の高調波成分を抑制している。
前記制御装置の内部にdq直交回転座標を定義し、前記dq直交回転座標のd軸の位相を前記電源系統の位相とし、かつ、d軸に直交する方向の軸をq軸とすると共に、
前記電源系統の交流信号のd軸成分及びq軸成分から直流成分を除去して任意次数の高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、
前記高調波抽出手段により抽出した高調波成分の位相をγ軸の位相とし、かつ、γ軸に直交する方向の軸をδ軸としたγδ直交回転座標において、抽出された高調波成分のγ軸成分から求めた位相補正ベクトルをδ軸に加算してδ軸成分を求め、前記γ軸成分及び前記δ軸成分を、前記γ軸成分のベクトルより位相が進んだ補償信号ベクトルの各成分として出力する位相調整演算手段と、
前記位相調整演算手段から出力された各成分を座標変換して前記高調波補償信号を生成する手段と、を備えたものである。
これにより、従来技術に比べて、高調波補償信号の一層正確な位相補正を可能にし、電源系統に存在する高調波成分を確実に抑制して電力変換器の誤動作等を防止することができる。
なお、以下の実施形態は、負荷電流検出値isensが電源系統の基本波成分とN次高調波成分とを含んでいる場合のものである。また、以下では電流検出値の位相を補正する場合について説明するが、本発明は電圧検出値の位相を補正する場合にも適用可能である。
図1において、dq変換器1は、三相の負荷電流検出値isensをd軸,q軸負荷電流ISd,ISqに座標変換する。d軸及びq軸は直交回転座標を構成する制御軸であり、d軸の位相は系統電圧位相θvsに等しくとり、q軸はd軸から90°進み方向の軸とする。このd,q軸上では、負荷電流検出値isensの基本波成分が直流成分、高調波成分が(N−1)次の交流成分となる。なお、dq変換器1では、cos・sin演算器7により求めたcosθvs,sinθvsが座標変換に用いられる。
γδ変換器3は、d軸,q軸負荷電流高調波成分ISh1d,ISh1qをγ軸,δ軸負荷電流高調波成分ISh1γ,ISh1δに座標変換する。γ軸及びδ軸も直交回転座標を構成する制御軸であり、γ軸の位相は高調波負荷電流ISh1γδ(ISh1γ,ISh1δのベクトル和)の位相とし、δ軸はγ軸から90°進み方向の軸とする。よって、高調波負荷電流ISh1γδはγ軸負荷電流高調波成分ISh1γのみとなり、δ軸負荷電流高調波成分ISh1δは零となる。このγδ軸変換器3の機能については、後に詳述する。
位相調整演算器4は、γ軸負荷電流高調波成分ISh1γ(=ISh1γδ)をそのままγ軸電流成分Iβγとして出力すると共に、位相補正ベクトル演算器4aが数式1によって求めた位相補正ベクトル(δ軸ベクトル)Iαδを加算器4bによってδ軸負荷電流高調波成分ISh1δ(=0)に加算することにより、δ軸電流成分Iβδ(=Iαδ)を出力する。
[数1]
Iαδ=ISh1γ×tanθcmp
これにより、図2に示す如く、ISh1γ(=Iβγ)より位相補正量θcmpだけ位相が進んだ補償信号ベクトルIβγδ(Iβγ,Iβδの合成ベクトル)を生成することができる。
更に、逆dq変換器6では、cos・sin演算器8により求めたcosθvs,sinθvsを用いて、逆γδ変換器5から出力されたd軸,q軸負荷電流Iβd,Iβqを、高調波補償信号としての三相の高調波補償電流icmpに変換する。この演算は、dq変換器1とは逆の処理によって行う。
なお、高調波補償電流icmpは、図示されていないインバータに対して出力電流指令値として与えられる。
図3は、γδ変換前のd軸,q軸負荷電流高調波成分ISh1d,ISh1qの関係を示し、図4は、γδ変換結果を示している。
このため、従来技術に比べて、演算遅れ時間に影響されることなく正確に系統の高調波を補償することが可能である。
図5は、第2実施形態の構成を示すブロック図であり、図1における各部と同一機能を有する部分には同一の符号を付してある。
この第2実施形態は、図1の第1実施形態に対して、位相補正処理により発生する振幅誤差を補正するための第1振幅補正器9,第2振幅補正器10を逆γδ変換器5の前後に設けたものである。
[数3]
増加率=√{(ISh1γ 2+Iβδ 2)/ISh1γ 2}
よって、第1振幅補正器9において、上記増加率の逆数を補償信号ベクトルIβγδに乗算してベクトルIβ1γδの各成分Iβ1γ,Iβ1δを生成することにより、振幅誤差を補正している。
2:高調波抽出器
3:γδ変換器
4:位相調整演算器
4a:位相補正ベクトル演算器
4b:加算器
5:逆γδ変換器
6:逆dq変換器
7,8:cos・sin演算器
9:第1振幅補正器
10:第2振幅補正器
Claims (3)
- 電源系統の交流信号に含まれる任意次数の高調波成分を検出し、検出された高調波成分を抑制するための高調波補償信号を生成して前記電源系統に接続された電力変換器に指令値として与えるようにした制御装置において、
前記制御装置の内部にdq直交回転座標を定義し、前記dq直交回転座標のd軸の位相を前記電源系統の位相とし、かつ、d軸に直交する方向の軸をq軸とすると共に、
前記電源系統の交流信号のd軸成分及びq軸成分から直流成分を除去して任意次数の高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、
前記高調波抽出手段により抽出した高調波成分の位相をγ軸の位相とし、かつ、γ軸に直交する方向の軸をδ軸としたγδ直交回転座標において、抽出された高調波成分のγ軸成分から求めた位相補正ベクトルをδ軸に加算してδ軸成分を求め、前記γ軸成分及び前記δ軸成分を、前記γ軸成分のベクトルより位相が進んだ補償信号ベクトルの各成分として出力する位相調整演算手段と、
前記位相調整演算手段から出力された各成分を座標変換して前記高調波補償信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。 - 請求項1に記載した電力変換器の制御装置において、
前記位相調整演算手段の動作によって生じた高調波振幅誤差を補正する振幅補正手段を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。 - 請求項1または2に記載した電力変換器の制御装置において、
前記位相調整演算手段の出力信号の座標変換によって生じた高調波振幅誤差を補正する振幅補正手段を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
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