JP6791964B2 - 仮想キャパシタンス - Google Patents
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Description
加えて、図1では、vdcは、前記コンバータが前記DC電源ネットワークに接続される前記ポイントでの前記電圧を指定しており、当業者には周知であるように、これらのポイントは、共通結合点(PCC)と呼ばれる。idcは、前記DC電源ネットワークにおける前記電流を指定するが、電流iga、igb、およびigcは、これらの三相のラインφa、φb、およびφcに流れる。加えて、各アームは、インダクタンスLarmを有し、かつ各相のラインは、インダクタンスLfおよび抵抗Rfを含む。
DC bus voltage with a modular multilevel converter」(非特許文献1)と題する文献が知られており、前記AC部分における電力の転送を制御するため、前記DC部分における電力の転送を制御するため、および前記コンバータの前記内部エネルギーを制御するためのシステムを有するモジュール式マルチレベルコンバータを記載している。そのようなコンバータは、エネルギーに基づく制御を使用する、すなわち、前記DC電源ネットワークのおよび前記AC電源ネットワークの電気変数を制御することは、これら二つのネットワークの前記電力を制御することを可能とする。前記DC電源ネットワークの前記電力と前記AC電源ネットワークの前記電力との差は、前記サブモジュールの前記キャパシタに蓄えられる前記エネルギーの減少または増加に繋がる。それにもかかわらず、そのタイプのコンバータは、前記サブモジュールの前記キャパシタの前記端子間の前記電圧と前記DC電源ネットワークの前記電圧との間で結合解除することに対して害を及ぼす。さらに、前記タイプのコンバータは、効果的にかつリアルタイムで前記DC電源ネットワークに関する電圧変動に適合することができない。
ここで、Ctоtは、前記モデル化キャパシタの合計キャパシタンスであり、vdcは、前記DC電源ネットワークの測定電圧であり、vdc0は、前記DC電源ネットワークの前記電圧の前記公称値であり、且つ
このように、前記調節可能な仮想慣性係数kVIに作用することによって、前記コンバータと前記DC電源ネットワークの間の前記共通結合点間の前記電圧のばらつきに作用することが可能であることが観察されることができる。
前記用語「仮想」は、このキャパシタが前記コンバータにおいて物理的に存在しないことを意味するために使用される。対照的に、本発明の前記制御モジュールは、前記仮想キャパシタを有するコンバータによって得られる可能性がある動作と類似である前記コンバータの動作を得ることを可能とし、前記仮想キャパシタCVIは、前記コンバータ2のおよび本発明の前記コンバータ2の制御モジュール4の挙動を表す。具体的には、仮想慣性係数kVIを調整することによって、前記DC電源ネットワーク120の前記安定性が向上され且つ前記コンバータの前記挙動は、調節可能なキャパシタンスCVIの仮想キャパシタCVIが前記DC電源ネットワーク120と並列に接続されるコンバータの前記挙動と類似する。
対照的に、前記曲線uによって表される前記第二のシステムにおいて、このコンバータに対して、前記シミュレートされたDCネットワークへの内部エネルギーの寄与がないと考えれば、前記合計エネルギーにばらつきが観察されることができない。
Claims (16)
- AC電圧をDC電圧に変換するおよびDC電圧をAC電圧に変換するためのモジュール式マルチレベル電圧コンバータ(2)であって、当該コンバータは、DC電源ネットワーク(120)への接続のためのDC部分(2C)とAC電源ネットワーク(110)への接続のためのAC部分(2A)を備え、当該コンバータは、複数のレグを備え、各レグは、上部アームと下部アームを備え、各アームは、複数のサブモジュールを備え、前記複数のサブモジュールは、各サブモジュール固有の制御部材によって個別に制御可能であり、且つ前記各サブモジュールは、前記サブモジュールの前記制御部材がオン状態であるときに、前記アームに直列に接続可能なキャパシタを備え、各アームは、前記アームに直列に接続されたキャパシタの数に依存するデューティー比に関連するモデル化電圧源としてモデル化することに適し、各モデル化電圧源は、前記アームの合計キャパシタンスに対応するモデル化キャパシタと並列に関連し、当該コンバータは、前記コンバータの前記サブモジュールの前記制御部材を制御することによって各レグの各モデル化キャパシタの端子間の電圧を調整し且つ前記コンバータと前記DC電源ネットワークの間の共通結合点間の電圧を調整するように構成されるコンバータ制御モジュールをさらに備え、
当該コンバータの前記制御モジュールは、調節可能な入力パラメータを有する関数を適用することによって前記アームの前記サブモジュールの前記キャパシタに蓄えられた前記コンバータの内部エネルギーに対する設定点を演算するためのコンピュータ(10)を備え、前記制御モジュールは、このエネルギー設定点から、前記コンバータと前記DC電源ネットワークの間の前記共通結合点間の前記電圧および各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧を調整するために使用される各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧に対する設定点を推定するように構成されるモジュール式マルチレベル電圧コンバータ。 - 前記調節可能な入力パラメータは、調節可能な仮想慣性係数kVIである請求項1に記載のコンバータ。
- 前記制御モジュールは、前記コンバータの前記内部エネルギーを調整するためのレギュレータ(20)を含み、前記レギュレータは、各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧に対する前記設定点の二乗と前記モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧の二乗の平均との間の比較の結果を入力として有し、且つ当該コンバータの前記キャパシタに対する電力設定点を送出する請求項1から3のいずれか一項に記載のコンバータ。
- 前記制御モジュールは、中間の電流変数idiffとigdおよび中間の電圧変数vdiffとvgdを制御するために変数の変化を実行するように構成され、idiffとvdiffは、前記DC電源ネットワークと関連し且つigdとvgdは、前記AC電源ネットワークと関連する請求項1から4のいずれか一項に記載のコンバータ。
- 前記制御モジュールは、前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧を調整するためのレギュレータ(30)を含み、前記レギュレータ(30)は、前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧に対する設定点の二乗と、前記DC電源ネットワークから取得される前記共通結合点間の前記電圧の二乗との間の比較の結果を入力として有し、当該コンバータの動作電力に対する設定点を送出する請求項1から7のいずれか一項に記載のコンバータ。
- 前記制御モジュールは、前記仮想慣性係数kVI の値の関数として当該コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧を調整するための前記レギュレータ(30)のゲインを調節するための部材(100)を含む請求項2を直接的又は間接的に引用する請求項8に記載のコンバータ。
- 前記制御モジュールは、当該コンバータの前記内部エネルギーを制限するためのリミッターを含み、前記リミッターは、当該コンバータの前記内部エネルギー、前記コンバータの最大内部エネルギーに対する設定点および当該コンバータの最小内部エネルギーに対する設定点を入力として有し、制限電力設定点を送出する請求項1から9のいずれか一項に記載のコンバータ。
- モジュール式マルチレベル電圧コンバータを制御するための方法であって、前記コンバータは、AC電圧をDC電圧に変換するおよびDC電圧をAC電圧に変換するように働き且つDC電源ネットワークへの接続のためのDC部分とAC電源ネットワークへの接続のためのAC部分を含み、前記コンバータは、複数のレグを有し、各レグは、上部アームと下部アームを備え、各アームは、複数のサブモジュールを有し、前記複数のサブモジュールは、前記サブモジュールの制御部材によって個別に制御可能であり且つ前記サブモジュールの前記制御部材がオン状態であるときに、前記アームに直列に接続されるキャパシタを有し、各アームは、前記アームに直列に接続されるキャパシタの数に依存するデューティー比に関連するモデル化電圧源によってモデル化されるのに適し、各モデル化電圧源は、前記アームの合計キャパシタンスに対応するモデル化キャパシタと並列に関連され、当該方法は、前記コンバータの前記サブモジュールの前記制御部材を制御することによって各レグの各モデル化キャパシタの端子間の電圧が調整され且つ前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の共通結合点間の電圧が調整される前記コンバータのスロー制御をさらに備え、
当該方法は、調節可能な入力パラメータを有する関数を使用することによって前記アームの前記サブモジュールの前記キャパシタに蓄えられた前記コンバータの内部エネルギーに対する設定点を計算することおよび前記コンバータの前記内部エネルギーに対する前記設定点から各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧に対する設定点を計算することを備え、各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧に対する前記設定点は、前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧と各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧を調整するために使用される方法。 - 前記調節可能な入力パラメータは、調節可能な仮想慣性係数kVIである、コンバータを制御するための請求項11に記載の方法。
- 前記方法は、前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧に対する設定点の二乗と、前記DC電源ネットワークから取得される前記共通結合点間の前記電圧の二乗との比較の結果を入力として使用することによって前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧を調整することおよび前記コンバータの動作電力に対する設定点を送出することを含む、コンバータを制御するための請求項11から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法は、前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧を、前記仮想慣性係数の値の関数として、調整するためのゲインを調節することを含む、コンバータを制御するための請求項12、13、及び、請求項12を直接的又は間接的に引用する請求項14のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載のモジュール式マルチレベルコンバータを制御するための制御モジュールであって、当該モジュールは、調節可能な入力パラメータを有する関数を適用することによって前記アームの前記サブモジュールの前記キャパシタに蓄えられた前記コンバータの前記内部エネルギーに対する設定点を演算するための前記コンピュータ(10)を備え、当該モジュールは、このエネルギー設定点から前記コンバータと前記DC電源ネットワークとの間の前記共通結合点間の前記電圧と各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧を調整するために使用される各モデル化キャパシタの前記端子間の前記電圧に対する設定点を推定するように構成される制御モジュール。
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