JP6900759B2 - Power conversion circuit control device - Google Patents

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本発明は、中性点電位を有する3レベル以上のマルチレベルインバータをBTB(back to back)構成で2台接続した電力変換回路の制御装置に係り、特に、中性点電位の脈動を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a control device of a power conversion circuit in which two multi-level inverters having three or more levels having a neutral point potential are connected in a BTB (back to back) configuration, and particularly suppresses the pulsation of the neutral point potential. Regarding technology.

電力変換回路の構成例として、図10(a)に示すような3レベルの相電圧を出力する3レベルインバータが従来から知られている。各相電圧は、インバータ内のスイッチング素子T1〜T4のON/OFF動作によって生成される。3レベルインバータの種類としては、図10(a)のNPC型の他、図10(b)のT型がある。また、図10(a)、図10(b)のC1、C2は、直流電圧Vdc1、Vdc2を平滑にする第1,第2直流コンデンサである。 As a configuration example of the power conversion circuit, a three-level inverter that outputs a three-level phase voltage as shown in FIG. 10A has been conventionally known. Each phase voltage is generated by the ON / OFF operation of the switching elements T1 to T4 in the inverter. Examples of the type of the three-level inverter include the NPC type shown in FIG. 10 (a) and the T type shown in FIG. 10 (b). Further, C1 and C2 in FIGS. 10A and 10B are first and second DC capacitors for smoothing the DC voltages Vdc1 and Vdc2.

このようなインバータでは、第1,第2直流コンデンサC1,C2の接続点である中性点NPの電位の変動を抑え、直流電圧Vdc1=Vdc2を維持することが重要である。中性点NPの電位(以下、中性点電位と記す)はインバータから交流電力を出力する場合において交流出力電圧の3倍の周波数で脈動することが知られており、特に無効電力出力時に脈動が大きくなる。 In such an inverter, it is important to suppress fluctuations in the potential of the neutral point NP, which is the connection point of the first and second DC capacitors C1 and C2, and maintain the DC voltage Vdc1 = Vdc2. It is known that the potential of the neutral point NP (hereinafter referred to as the neutral point potential) pulsates at a frequency three times the AC output voltage when AC power is output from the inverter, and pulsates especially when the ineffective power is output. Becomes larger.

特許文献1には、出力電圧の零相に3次高調波を重畳してこの脈動を抑制する技術が記載されている。脈動の振幅は特許文献1の数式11で表されている。無効電力出力時(φ=90deg)で最大となるが、有効電力出力時(φ=0degまたは180deg)でも無効電力出力時の2/3の脈動が発生することが示されている。 Patent Document 1 describes a technique for suppressing this pulsation by superimposing a third harmonic on the zero phase of the output voltage. The amplitude of the pulsation is represented by the mathematical formula 11 of Patent Document 1. It is maximum at the time of invalid power output (φ = 90 deg), but it is shown that two-thirds of the pulsation at the time of invalid power output occurs even at the time of active power output (φ = 0 deg or 180 deg).

特許文献1の図7には、脈動の抑制に必要な出力電圧に重畳すべき零相3次高調波について記載されている。無効電力出力時(φ=90deg)の3次高調波の位相はβ=30degまたは−30deg,有効電力出力時(φ=0degまたは180deg)の3次高調波の位相はβ=0degとなる。 FIG. 7 of Patent Document 1 describes a zero-phase third harmonic to be superimposed on the output voltage required for suppressing pulsation. The phase of the third harmonic at the time of reactive power output (φ = 90 deg) is β = 30 deg or -30 deg, and the phase of the third harmonic at the time of active power output (φ = 0 deg or 180 deg) is β = 0 deg.

また、特許文献1の図7に示すように、電圧指令値の基本波振幅(波高値γ)に対する重畳すべき3次高調波の割合(重畳率k)は、無効電力出力時(φ=90deg)において非常に大きな値となり実現不可能であるが、有効電力出力時(φ=0degまたは180deg)ではk≒0.25程度となる。 Further, as shown in FIG. 7 of Patent Document 1, the ratio of the third harmonic to be superposed (superimposition rate k) to the fundamental wave amplitude (peak height value γ) of the voltage command value is the ratio of the third harmonic to be superposed when the reactive power is output (φ = 90 deg). ), Which is a very large value and cannot be realized, but at the time of active power output (φ = 0 deg or 180 deg), k ≈ 0.25.

出力電圧に3次の零相電圧を重畳する技術としては、零相変調がある。これは、特許文献2にあるように出力電圧指令値の振幅を下げ、直流電圧を増加せずに出力電圧の基本波成分を大きくする技術である。 Zero-phase modulation is a technique for superimposing a third-order zero-phase voltage on the output voltage. This is a technique for lowering the amplitude of the output voltage command value and increasing the fundamental wave component of the output voltage without increasing the DC voltage, as described in Patent Document 2.

図11は、特許文献2の請求項1における「各相の電圧指令値の中の最大値と最小値の絶対値が常に等しくなる」を実現する演算ブロックである。図11に示すように、三相の電圧指令値Vu*’,Vv*’Vw*’から最大値と最小値を抽出し、最大値と最小値の平均値を算出する。三相の電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’からこの平均値を減算することで特許文献2の技術を実現することができる。 FIG. 11 is an arithmetic block that realizes “the absolute value of the maximum value and the minimum value in the voltage command value of each phase is always equal” in claim 1 of Patent Document 2. As shown in FIG. 11, the maximum value and the minimum value are extracted from the three-phase voltage command values Vu *'and Vv *'Vw *', and the average value of the maximum value and the minimum value is calculated. The technique of Patent Document 2 can be realized by subtracting this average value from the three-phase voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'.

このとき、三相の電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’に重畳する波形の3次高調波成分の位相はβ=0degである。すなわち、インバータから出力する電力の力率がある程度高ければ、特許文献2の零相変調を行うだけで中性点電位の脈動をある程度小さくすることができる。 At this time, the phase of the third harmonic component of the waveform superimposed on the three-phase voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'is β = 0 deg. That is, if the power factor of the electric power output from the inverter is high to some extent, the pulsation of the neutral point potential can be reduced to some extent only by performing the zero-phase modulation of Patent Document 2.

図12に、出力電流14.1A、出力電圧指令値の振幅0.8、C1=C2=500uFと仮定したときの中性点電位脈動の数値計算結果を示す。三相の電圧指令値をVu*,Vv*,Vw*、出力電流をIinvU,IinvV,IinvWと置くと、中性点から流出する電流iNPは、以下の(1)式で表すことができる。 FIG. 12 shows the numerical calculation results of the neutral point potential pulsation assuming that the output current is 14.1 A, the amplitude of the output voltage command value is 0.8, and C1 = C2 = 500uF. Assuming that the three-phase voltage command values are Vu *, Vv *, Vw * and the output currents are IinvU, IinvV, and IinvW, the current iNP flowing out from the neutral point can be expressed by the following equation (1).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

これを積分し、C1+C2で除算すると中性点電位を求めることができる。 By integrating this and dividing by C1 + C2, the neutral point potential can be obtained.

図12(a)は力率1で零相変調を行わない場合、(b)は力率1で零相変調を行った場合の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*、出力電流IinvU,IinvV,IinvW、および数値計算により求めた中性点電位脈動を示している。図12(a),(b)を比較すると、零相変調を行うだけで中性点電位脈動を1/4に低減可能であることがわかる。 12 (a) shows the voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, and the output current IinvU, when zero-phase modulation is performed with a power factor of 1, and (b) shows the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * when zero-phase modulation is performed with a power factor of 1. It shows IinvV, IinvW, and the neutral point potential pulsation obtained by numerical calculation. Comparing FIGS. 12 (a) and 12 (b), it can be seen that the neutral point potential pulsation can be reduced to 1/4 only by performing zero-phase modulation.

図12(c),(d)は力率を0.9に変更して零相変調の有無を切り替えた場合であるが、このときも零相変調を行うだけで中性点電位脈動が約1/2になる。 12 (c) and 12 (d) show the case where the power factor is changed to 0.9 and the presence / absence of zero-phase modulation is switched. In this case as well, the neutral point potential pulsation is reduced only by performing zero-phase modulation. It becomes 1/2.

図11に示す演算ブロックを用いて零相変調を行うと、電圧指令値の基本波振幅に対する3次高調波の割合はk≒0.2067となり、有効電力出力時における特許文献1のkに近い値となる。以下、k≒0.2067となる理由を説明する。 When zero-phase modulation is performed using the calculation block shown in FIG. 11, the ratio of the third harmonic to the fundamental wave amplitude of the voltage command value is k≈0.2067, which is close to k in Patent Document 1 at the time of active power output. It becomes a value. Hereinafter, the reason why k≈0.2067 will be described will be described.

零相変調後の電圧指令値Vu*をフーリエ級数展開すると、電圧指令値Vu*に含まれる高調波an、bnは以下の(2)式、(4)式となる。 When the voltage command value Vu * after zero-phase modulation is expanded by Fourier series, the harmonics an and bn included in the voltage command value Vu * are the following equations (2) and (4).

Figure 0006900759
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anは、以下の(3)式に示すように、n=1または3の奇数倍の時のみある値をとり、nがそれ以外の時は零になる。 As shown in the following equation (3), an takes a certain value only when n = 1 or an odd multiple of 3, and becomes zero when n is not.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

bnについては、以下の(4)式に示すように、必ず零となる。 As shown in the following equation (4), bn is always zero.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

3次高調波の基本波に対する振幅の割合は、以下の(5)式となる。 The ratio of the amplitude of the third harmonic to the fundamental wave is given by Eq. (5) below.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

特許文献1,2の技術は出力電圧指令値に3次高調波を重畳するため、出力相電圧にひずみが生じる。しかし、重畳する3次高調波は零相である(U相・V相・W相に同相の高調波を重畳する)ため、線間電圧にひずみは生じない。インバータと系統との接続が一般的な三相三線式の回路においては、出力電流は線間電圧にのみ依存し相電圧の影響を受けないため、電圧・電流ひずみが生じることなく特許文献1,2の技術を適用することができる。 Since the techniques of Patent Documents 1 and 2 superimpose the third harmonic on the output voltage command value, the output phase voltage is distorted. However, since the superposed third harmonic is zero phase (the harmonics of the same phase are superposed on the U phase, V phase, and W phase), the line voltage is not distorted. In a three-phase three-wire circuit in which the connection between the inverter and the system is general, the output current depends only on the line voltage and is not affected by the phase voltage. Two techniques can be applied.

特開平5−227796号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-227996 特開平3−107373号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-107373 特開2004−112867号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-11286 特開2007−300768号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-300678 特開2015−47056号公報JP-A-2015-47056

図1,図2は、インバータ2台を直流側で接続したBTB(back to back)構成の電力変換回路であり、左側の第1インバータINV1は系統連系、右側の第2インバータINV2はモータ駆動を行う。図1は第1インバータINV1が三相四線式の系統23a,23b,23cに接続されている。 1 and 2 are power conversion circuits having a BTB (back to back) configuration in which two inverters are connected on the DC side. The first inverter INV1 on the left side is connected to the grid, and the second inverter INV2 on the right side is driven by a motor. I do. In FIG. 1, the first inverter INV1 is connected to the three-phase four-wire system 23a, 23b, 23c.

このような電力変換回路に特許文献1,2の技術を適用すると、重畳した零相の3次高調波電圧が中性線24を介してフィルタ25(系統23a,23b,23cと第1インバータINV1間のリアクトルとコンデンサから成る回路)に印加されるため、第1インバータINV1には中性線24を介して大きな零相の3次高調波電流が流れ、電力変換回路が過電流で停止し、場合によってはスイッチング素子に過電流による異常が生じる恐れがある。このように零相電流が流れる経路のあるインバータには特許文献1,2の技術を適用することができない。 When the techniques of Patent Documents 1 and 2 are applied to such a power conversion circuit, the superimposed zero-phase third-order harmonic voltage is applied to the filter 25 (systems 23a, 23b, 23c and the first inverter INV1) via the neutral wire 24. Since it is applied to the circuit consisting of the reactor and the capacitor in between), a large zero-phase third harmonic current flows through the neutral wire 24 in the first inverter INV1, and the power conversion circuit stops due to overcurrent. In some cases, the switching element may have an abnormality due to an overcurrent. The techniques of Patent Documents 1 and 2 cannot be applied to an inverter having a path through which a zero-phase current flows.

また、特許文献3には系統や負荷に流出するノイズを抑制するため、インバータのフィルタ回路の中性点をインバータの中性点に接続する例が記載されている。この構成を図2に示す。この場合も第1インバータINV1に零相電圧を重畳すると、零相電流がフィルタ25と中性線24を流れる。 Further, Patent Document 3 describes an example in which the neutral point of the filter circuit of the inverter is connected to the neutral point of the inverter in order to suppress the noise flowing out to the system or the load. This configuration is shown in FIG. In this case as well, when the zero-phase voltage is superimposed on the first inverter INV1, the zero-phase current flows through the filter 25 and the neutral wire 24.

零相の3次高調波電流が流れると、スイッチング素子の異常の他に、フィルタ25に異常が生じる恐れがある。特許文献4のように中性線24にLC並列共振回路を挿入し、零相電流を抑制する方法もあるが、その場合は追加の部品が必要である。 When a zero-phase third harmonic current flows, there is a risk that an abnormality will occur in the filter 25 in addition to an abnormality in the switching element. There is also a method of inserting an LC parallel resonant circuit into the neutral wire 24 to suppress the zero-phase current as in Patent Document 4, but in that case, additional parts are required.

いずれの場合でも、図1,図2の三相四線式の第1インバータINV1には特許文献1,2の技術を適用することはできない。右側の第2インバータINV2であれば零相電流の流れる経路が存在しないため、特許文献1,2の技術を適用でき、第2インバータINV2が発生させる中性点電位の脈動は抑制することができる。しかし、第1インバータINV1が発生する中性点電位の脈動は抑制できない。 In any case, the techniques of Patent Documents 1 and 2 cannot be applied to the three-phase four-wire type first inverter INV1 of FIGS. 1 and 2. Since the second inverter INV2 on the right side does not have a path through which the zero-phase current flows, the techniques of Patent Documents 1 and 2 can be applied, and the pulsation of the neutral point potential generated by the second inverter INV2 can be suppressed. .. However, the pulsation of the neutral point potential generated by the first inverter INV1 cannot be suppressed.

中性点電位の脈動は第1,第2直流コンデンサC1,C2の責務増加やインバータ出力電圧・電流のひずみ増加の原因となる。対策として大容量の第1,第2直流コンデンサC1,C2が必要となり、電力変換回路の体積やコストの増加につながる。 The pulsation of the neutral point potential causes an increase in the responsibilities of the first and second DC capacitors C1 and C2 and an increase in the strain of the inverter output voltage / current. As a countermeasure, large-capacity first and second DC capacitors C1 and C2 are required, which leads to an increase in the volume and cost of the power conversion circuit.

以上示したようなことから、電力変換回路において、簡単な制御ブロック構成で中性点電位の脈動を低減することが課題となる。 From the above, it is an issue to reduce the pulsation of the neutral point potential with a simple control block configuration in the power conversion circuit.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直列接続された2つの第1,第2直流コンデンサと、前記2つの第1,第2直流コンデンサと系統との間に接続された第1インバータと、前記2つの第1,第2直流コンデンサと負荷との間に接続された第2インバータと、を有する三相の電力変換回路の制御装置であって、前記第2インバータの三相の第1電圧指令値のうち、最大値と最小値の平均値を第1零相変調指令値として出力する第1零相変調指令値演算部と、前記第1インバータの三相の電圧指令値のうち、最大値と最小値の平均値を第2零相変調指令値として出力する第2零相変調指令値演算部と、を備え、前記第1インバータは、前記第1インバータの三相の電圧指令値に基づいて駆動させ、前記第2インバータは、前記第2インバータの三相の第1電圧指令値から、前記第1零相変調指令値を減算し、前記第2零相変調指令値を加算した補正電圧指令値に基づいて、駆動させることを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and one aspect thereof is a system of two first and second DC capacitors connected in series and the two first and second DC capacitors. A control device for a three-phase power conversion circuit having a first inverter connected between the two inverters and a second inverter connected between the two first and second DC capacitors and a load. The first zero-phase modulation command value calculation unit that outputs the average value of the maximum value and the minimum value as the first zero-phase modulation command value among the three-phase first voltage command values of the second inverter, and the first zero-phase modulation command value calculation unit. The first inverter includes a second zero-phase modulation command value calculation unit that outputs the average value of the maximum value and the minimum value of the three-phase voltage command values of the inverter as the second zero-phase modulation command value. It is driven based on the three-phase voltage command value of the first inverter, and the second inverter subtracts the first zero-phase modulation command value from the first voltage command value of the three phases of the second inverter. It is characterized in that it is driven based on the correction voltage command value to which the second zero-phase modulation command value is added.

また、その一態様として、前記第1インバータの三相の電圧指令値の二乗和の平方根に1/4を乗算した値を除数とし、前記第2インバータの第1電圧指令値の二乗和の平方根に√3/2を乗算した値を1から減算した値を被徐数として、除算を行い、この除算結果が1よりも小さい場合は、前記第2零相変調指令値に前記除算結果を乗算して、第1電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値を制限することを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, a value obtained by multiplying the square root of the sum of squares of the three-phase voltage command values of the first inverter by 1/4 is used as a divisor, and the square root of the sum of squares of the first voltage command values of the second inverter is used as a divisor. The value obtained by multiplying √3 / 2 by √3 / 2 is subtracted from 1, and the division is performed. If the division result is smaller than 1, the second zero-phase modulation command value is multiplied by the division result. Then, the second zero-phase modulation command value to be added to the first voltage command value is limited.

また、他の態様として、前記第1インバータのd軸電圧指令値に1/4を乗算した値を除数とし、前記第2インバータのq軸電圧指令値に√3/2を乗算した値を1から減算した値を被除数として、除算を行い、この除算結果が1よりも小さい場合は、前記第2零相変調指令値に前記除算結果を乗算して、前記第1電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値を制限することを特徴とする。 Further, as another embodiment, the value obtained by multiplying the d-axis voltage command value of the first inverter by 1/4 is a divisor, and the value obtained by multiplying the q-axis voltage command value of the second inverter by √3 / 2 is 1. The value subtracted from is used as the division number, and division is performed. If the division result is smaller than 1, the second zero-phase modulation command value is multiplied by the division result and added to the first voltage command value. It is characterized in that the second zero-phase modulation command value is limited.

また、他の態様として、前記第2零相変調指令値に所定の係数を乗算することを特徴とする。 Another aspect is to multiply the second zero-phase modulation command value by a predetermined coefficient.

また、その一態様として、前記第1インバータは、前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に直列接続された各相の第1,第2スイッチング素子と、前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点と前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点との間に逆直列に接続された各相の第3,第4スイッチング素子と、を備え、前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点はフィルタを介して前記系統に接続され、前記第2インバータは、前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に接続された各相の第5,第6スイッチング素子と、前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点と前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点との間に逆直列接続された各相の第7,第8スイッチング素子と、を備え、前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点が負荷に接続されていることを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the first inverter includes first and second switching elements of each phase connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor. Each phase of the third and fourth switching elements connected in anti-series between the common connection point of the first and second switching elements and the common connection point of the first and second DC capacitors is provided. The common connection point of the first and second switching elements is connected to the system via a filter, and the second inverter is located between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor. Each connected in reverse series between the 5th and 6th switching elements of each connected phase, the common connection point of the 5th and 6th switching elements, and the common connection point of the 1st and 2nd DC capacitors. A phase 7th and 8th switching elements are provided, and a common connection point of the 5th and 6th switching elements is connected to a load.

また、他の態様として、前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相共通の第1〜第8スイッチング素子と、前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点と前記第3,第4スイッチング素子の共通接続点と間に接続された各相共通の第1フライングキャパシタと、前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点と前記第7,第8スイッチング素子の共通接続点との間に接続された各相共通の第2フライングキャパシタと、を備え、前記第4,第5スイッチング素子の共通接続点は前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、前記第1インバータは、前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2,第3スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第9,第10スイッチング素子と、前記第6,第7スイッチング素子の共通接続点と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相の第11,第12スイッチング素子と、前記第9,第10スイッチング素子の共通接続点と前記第11,第12スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第13〜第16スイッチング素子と、前記第13,第14スイッチング素子の共通接続点と前記第15,第16スイッチング素子の共通接続点との間に直列接続された各相の第1,第2ダイオードと、を備え、前記第1,第2ダイオードの共通接続点が前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、第14,第15スイッチング素子の共通接続点がフィルタを介して前記系統に接続され、前記第2インバータは、前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2,第3スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第17,第18スイッチング素子と、前記第6,第7スイッチング素子の共通接続点と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相の第19,第20スイッチング素子と、前記第17,第18スイッチング素子の共通接続点と前記第19,第20スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第21〜第24スイッチング素子と、前記第21,第22スイッチング素子の共通接続点と前記第23,第24スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された第3,第4ダイオードと、を備え、前記第3,第4ダイオードの共通接続点は前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、前記第22,第23スイッチング素子の共通接続点は前記負荷に接続されたことを特徴とする。 Further, as another embodiment, the first to eighth switching elements common to each phase, which are sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor, and the first one. The first flying capacitor common to each phase connected between the common connection point of the second switching element and the common connection point of the third and fourth switching elements, and the common connection point of the fifth and sixth switching elements. A second flying capacitor common to each phase connected to the common connection point of the 7th and 8th switching elements is provided, and the common connection point of the 4th and 5th switching elements is the 1st and 1st. The first inverter is connected to the common connection point of the two DC capacitors, and the first inverter of each phase is sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the common connection point of the second and third switching elements. The 9th and 10th switching elements, and the 11th and 12th switching elements of each phase sequentially connected in series between the common connection point of the 6th and 7th switching elements and the negative end of the 2nd DC capacitor. The 13th to 16th switching elements of each phase sequentially connected in series between the common connection point of the 9th and 10th switching elements and the common connection point of the 11th and 12th switching elements, and the 13th , The first and second capacitors of each phase connected in series between the common connection point of the 14th switching element and the common connection point of the 15th and 16th switching elements are provided. The common connection point of the diode is connected to the common connection point of the first and second DC capacitors, the common connection point of the 14th and 15th switching elements is connected to the system via a filter, and the second inverter The 17th and 18th switching elements of each phase sequentially connected in series between the positive end of the 1st DC capacitor and the common connection point of the 2nd and 3rd switching elements, and the 6th and 7th switching elements. The 19th and 20th switching elements of each phase sequentially connected in series between the common connection point of the second DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor, the common connection point of the 17th and 18th switching elements, and the 19th , The 21st to 24th switching elements of each phase sequentially connected in series with the common connection point of the 20th switching element, the common connection point of the 21st and 22nd switching elements, and the 23rd and 24th switching. The third and fourth diodes are sequentially connected in series with the common connection point of the element, and the common connection point of the third and fourth diodes is that of the first and second DC capacitors. It is characterized in that it is connected to a common connection point and the common connection point of the 22nd and 23rd switching elements is connected to the load.

また、その一態様として、前記フィルタまたは前記系統は中性線により前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続されたことを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, the filter or the system is characterized in that the filter or the system is connected to the common connection point of the first and second DC capacitors by a neutral wire.

本発明によれば、電力変換回路の制御装置において、簡単な制御ブロック構成で中性点電位の脈動を低減することが可能となる。 According to the present invention, in the control device of the power conversion circuit, it is possible to reduce the pulsation of the neutral point potential with a simple control block configuration.

三相四線式の系統に接続した3レベルの電力変換回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 3 level power conversion circuit connected to the three-phase four-wire system. フィルタ中性点と電力変換回路の中性点とを接続した3レベルの電力変換回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 3 level power conversion circuit which connected the neutral point of a filter and the neutral point of a power conversion circuit. 実施形態1における電力変換回路の制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control device of the power conversion circuit in Embodiment 1. FIG. 実施形態2における電力変換回路の制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control device of the power conversion circuit in Embodiment 2. 特許文献2の零相変調の波形を示す図。The figure which shows the waveform of the zero-phase modulation of Patent Document 2. 実施形態3における電力変換回路の制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control device of the power conversion circuit in Embodiment 3. 実施形態4における5レベルの電力変換回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 5 level power conversion circuit in Embodiment 4. FIG. 特許文献1を適用した場合のシミュレーション結果を示すタイムチャート。A time chart showing a simulation result when Patent Document 1 is applied. 実施形態4を適用した場合のシミュレーション結果を示すタイムチャート。A time chart showing a simulation result when the fourth embodiment is applied. 3レベルインバータの1相あたりの主回路構成を示す図。The figure which shows the main circuit composition per one phase of a three-level inverter. 零相変調指令値演算部を示すブロック図。The block diagram which shows the zero-phase modulation instruction value calculation part. 零相変調による中性点電位脈動の低減を示すタイムチャート。A time chart showing the reduction of neutral potential pulsation by zero-phase modulation.

以下、本願発明における電力変換回路の制御装置の実施形態1〜4について、図1〜図9に基づいて詳述する。 Hereinafter, embodiments 1 to 4 of the power conversion circuit control device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.

[実施形態1]
本実施形態1における電力変換回路の制御装置は、図1,図2に示す3レベルの第1,第2インバータINV1,INV2を制御するものである。
[Embodiment 1]
The control device of the power conversion circuit in the first embodiment controls the three-level first and second inverters INV1 and INV2 shown in FIGS. 1 and 2.

以下、図1に示す3レベルインバータについて説明する。2つの第1,第2直流コンデンサC1,C2が直列接続されている。第1,第2直流コンデンサC1,C2の共通接続点を中性点NPとする。 Hereinafter, the three-level inverter shown in FIG. 1 will be described. Two first and second DC capacitors C1 and C2 are connected in series. The common connection point of the first and second DC capacitors C1 and C2 is defined as the neutral point NP.

第1直流コンデンサC1の正極端と第2直流コンデンサC2の負極端との間には、各相の第1,第2スイッチング素子Tr1,Tr2およびTs1,Ts2およびTt1,Tt2がそれぞれ直列接続されている。 The first and second switching elements Tr1, Tr2 and Ts1, Ts2 and Tt1, Tt2 of each phase are connected in series between the positive end of the first DC capacitor C1 and the negative end of the second DC capacitor C2, respectively. There is.

また、第1,第2スイッチング素子Tr1,Tr2の共通接続点、第1,第2スイッチング素子Ts1,Ts2の共通接続点、第1,第2スイッチング素子Tt1,Tt2の共通接続点と中性点NPとの間には、第3,第4スイッチング素子Tr3,Tr4およびTs3,Ts4およびTt3,Tt4が逆直列に接続されている。 Further, the common connection point of the first and second switching elements Tr1 and Tr2, the common connection point of the first and second switching elements Ts1 and Ts2, the common connection point and the neutral point of the first and second switching elements Tt1 and Tt2. The third and fourth switching elements Tr3, Tr4, Ts3, Ts4, and Tt3, Tt4 are connected in anti-series to the NP.

この第1〜第4スイッチング素子Tr1〜Tr4,Ts1〜Ts4,Tt1〜Tt4により主に第1インバータINV1が構成されている。 The first inverter INV1 is mainly composed of the first to fourth switching elements Tr1 to Tr4, Ts1 to Ts4, and Tt1 to Tt4.

第1,第2スイッチング素子Tr1,Tr2の共通接続点、第1,第2スイッチング素子Ts1,Ts2の共通接続点、第1,第2スイッチング素子Tt1,Tt2の共通接続点には、フィルタ25を介して、系統23a,23b,23cがそれぞれ接続されている。系統23a,23b,23cは中性線24により、中性点NPに接続されている。 A filter 25 is used at the common connection points of the first and second switching elements Tr1 and Tr2, the common connection points of the first and second switching elements Ts1 and Ts2, and the common connection points of the first and second switching elements Tt1 and Tt2. The systems 23a, 23b, and 23c are connected to each other via the system. The systems 23a, 23b, and 23c are connected to the neutral point NP by the neutral wire 24.

また、第1直流コンデンサC1の正極端と第2直流コンデンサC2の負極端との間には、第5,第6スイッチング素子Tu5,Tu6およびTv5,Tv6およびTw5,Tw6がそれぞれ直列接続されている。 Further, the fifth and sixth switching elements Tu5, Tu6 and Tv5, Tv6 and Tw5, Tw6 are connected in series between the positive end of the first DC capacitor C1 and the negative end of the second DC capacitor C2, respectively. ..

また、第5,第6スイッチング素子Tu5,Tu6の共通接続点、第5,第6スイッチング素子Tv5,Tv6の共通接続点、第5,第6スイッチング素子Tw5,Tw6の共通接続点と中性点NPとの間には、第7,第8スイッチング素子Tu7,Tu8およびTv7,Tv8およびTw7,Tw8が逆直列に接続されている。 Further, common connection points of fifth and sixth switching elements Tu5 and Tu6, common connection points of fifth and sixth switching elements Tv5 and Tv6, common connection points and neutral points of fifth and sixth switching elements Tw5 and Tw6. Seventh and eighth switching elements Tu7, Tu8 and Tv7, Tv8 and Tw7, Tw8 are connected in anti-series to the NP.

この第5〜第8スイッチング素子Tu5〜Tu8,Tv5〜Tv8,Tw5〜Tw8により主に第2インバータINV2が構成されている。 The second inverter INV2 is mainly composed of the fifth to eighth switching elements Tu5 to Tu8, Tv5 to Tv8, and Tw5 to Tw8.

第5,第6スイッチング素子Tu5,Tu6の共通接続点、第5,第6スイッチング素子Tv5,Tv6の共通接続点、第5,第6スイッチング素子Tw5,Tw6の共通接続点には、モータMが接続されている。 Motors M are located at the common connection points of the fifth and sixth switching elements Tu5 and Tu6, the common connection points of the fifth and sixth switching elements Tv5 and Tv6, and the common connection points of the fifth and sixth switching elements Tw5 and Tw6. It is connected.

次に、図2に示す3レベルのインバータについて説明する。図1と同様の箇所については説明を省略する。図2に示す3レベルのインバータは、フィルタ25のフィルタコンデンサが中性線24により中性点NPに接続されている。 Next, the three-level inverter shown in FIG. 2 will be described. The description of the same parts as those in FIG. 1 will be omitted. In the three-level inverter shown in FIG. 2, the filter capacitor of the filter 25 is connected to the neutral point NP by the neutral wire 24.

図3に本実施形態1における制御装置のブロック図を示す。Vu*’は、図1,図2において、u端子〜中性点NP間の相電圧の第1電圧指令値である。Vv*’,Vw*’も同様である。第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’は、図1の第2インバータINV2のように、零相電流が流れる可能性のない負荷(図1ではモータM)に接続される第2インバータINV2の出力電圧指令値である。第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’は、フィードフォワードで与えられる他、出力電圧や出力電流のフィードバック制御で与えられる場合もある。 FIG. 3 shows a block diagram of the control device according to the first embodiment. Vu *'is the first voltage command value of the phase voltage between the u terminal and the neutral point NP in FIGS. 1 and 2. The same applies to Vv *'and Vw *'. The first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'are connected to a load (motor M in FIG. 1) in which a zero-phase current is unlikely to flow, as in the second inverter INV2 in FIG. This is the output voltage command value of the second inverter INV2. The first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'are given by feedforward, and may also be given by feedback control of output voltage and output current.

第1零相変調指令値演算部1は、第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’を入力し、零相変調を行うための第1零相電圧指令値を出力する。この第1零相変調指令値演算部1は、図11のものと同一である。 The first zero-phase modulation command value calculation unit 1 inputs the first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *', and outputs the first zero-phase voltage command value for performing zero-phase modulation. The first zero-phase modulation command value calculation unit 1 is the same as that of FIG.

第1零相変調指令値演算部1は、最大値選択部maxにおいて、第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’のうち、最大値を選択し、出力する。最小値選択部minは、第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’のうち、最小値を選択し、出力する。加算器7は、最大値選択部maxと最小値選択部minの出力を足し合わせる。乗算器8は、加算器7の出力に0.5をかけ、第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’のうち最大値と最小値の平均値を第1零相変調指令値として出力する。 The first zero-phase modulation command value calculation unit 1 selects and outputs the maximum value among the first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'in the maximum value selection unit max. The minimum value selection unit min selects and outputs the minimum value among the first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'. The adder 7 adds the outputs of the maximum value selection unit max and the minimum value selection unit min. The multiplier 8 multiplies the output of the adder 7 by 0.5, and sets the average value of the maximum and minimum values of the first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'as the first zero-phase modulation command. Output as a value.

減算器2a,2b,2cは、第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’から第1零相変調指令値を減算する。減算器2a,2b,2cの出力を第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”とする。 The subtractors 2a, 2b, and 2c subtract the first zero-phase modulation command value from the first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'. The outputs of the subtractors 2a, 2b, and 2c are set to the second voltage command values Vu * ", Vv *", Vw * ".

Vr*は、図1,図2において、r端子〜中性点NP間の相電圧の電圧指令値である。Vs*,Vt*も同様である。電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*は、図1,図2の第1インバータINV1のように、零相電流が流れる可能性のある系統23(23a,23b,23c)に接続される第1インバータINV1の電圧指令値である。電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*は、フィードフォワードで与えられる他、第1インバータINV1の交流入力電圧や交流入力電流のフィードバック制御で与えられる場合もある。 Vr * is a voltage command value of the phase voltage between the r terminal and the neutral point NP in FIGS. 1 and 2. The same applies to Vs * and Vt *. The voltage command values Vr *, Vs *, and Vt * are connected to the system 23 (23a, 23b, 23c) in which a zero-phase current may flow, as in the first inverter INV1 of FIGS. 1 and 2. 1 This is the voltage command value of the inverter INV1. The voltage command values Vr *, Vs *, and Vt * are given by feedforward, and may also be given by feedback control of the AC input voltage and AC input current of the first inverter INV1.

第2零相変調指令値演算部3は、電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*を入力し、零相変調を行うための第2零相電圧指令値を出力する。 The second zero-phase modulation command value calculation unit 3 inputs the voltage command values Vr *, Vs *, and Vt *, and outputs the second zero-phase voltage command value for performing zero-phase modulation.

第2零相変調指令値演算部3は、最大値選択部maxにおいて、電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*のうち、最大値を選択し、出力する。最小値選択部minは、電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*のうち、最小値を選択し、出力する。加算器5は、最大値選択部maxと最小値選択部minの出力を足し合わせる。乗算器6は、加算器5の出力に0.5をかけ、電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*のうち最大値と最小値の平均値を第2零相変調指令値として出力する。 The second zero-phase modulation command value calculation unit 3 selects and outputs the maximum value among the voltage command values Vr *, Vs *, and Vt * in the maximum value selection unit max. The minimum value selection unit min selects and outputs the minimum value among the voltage command values Vr *, Vs *, and Vt *. The adder 5 adds the outputs of the maximum value selection unit max and the minimum value selection unit min. The multiplier 6 multiplies the output of the adder 5 by 0.5, and outputs the average value of the maximum value and the minimum value of the voltage command values Vr *, Vs *, and Vt * as the second zero-phase modulation command value.

電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*は、そのまま図示していない後段の第1インバータ用のPWM変調器に入力し、キャリア信号との比較に基づいて第1インバータINV1の各スイッチング素子のゲート指令(オンオフ指令)を生成し、第1インバータINV1に入力する。 The voltage command values Vr *, Vs *, and Vt * are input to the PWM modulator for the first inverter in the subsequent stage, which is not shown as it is, and the gate of each switching element of the first inverter INV1 is compared with the carrier signal. A command (on / off command) is generated and input to the first inverter INV1.

加算器4a,4b,4cは、第2インバータINV2の第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に第2零相変調指令値を加算する。加算器4a,4b,4cの出力である補正電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*は、図示していない後段の第2インバータ用のPWM変調器に入力し、キャリア信号との比較に基づいて第2インバータINV2の各スイッチング素子のゲート指令(オンオフ指令)を生成し、第2インバータINV2に入力する。 The adders 4a, 4b, 4c add the second zero-phase modulation command values to the second voltage command values Vu * ", Vv *", Vw * "of the second inverter INV2. The output correction voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are input to the PWM modulator for the second inverter in the subsequent stage (not shown), and each switching of the second inverter INV2 is performed based on the comparison with the carrier signal. A gate command (on / off command) for the element is generated and input to the second inverter INV2.

零相電流が流れる可能性のある第1インバータINV1には、零相電圧を重畳することができない。そこで、零相電圧を重畳できる第2インバータINV2の第2電圧指令値に第1インバータINV1の第2零相変調指令値を重畳させることで、第1インバータINV1が発生する中性点電位の脈動を第2インバータINV2で抑制することができる。本実施形態1は、これを実現した構成である。 A zero-phase voltage cannot be superimposed on the first inverter INV1 in which a zero-phase current may flow. Therefore, by superimposing the second zero-phase modulation command value of the first inverter INV1 on the second voltage command value of the second inverter INV2 capable of superimposing the zero-phase voltage, the pulsation of the neutral point potential generated by the first inverter INV1. Can be suppressed by the second inverter INV2. The first embodiment is a configuration that realizes this.

第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に第2零相変調指令値演算部3の出力結果を重畳する際、減算ではなく加算する理由を説明する。インバータのBTB構成で直流電圧側にバッテリーなどの蓄電要素がない場合、第1インバータINV1から入力した有効電力と第2インバータINV2が出力する有効電力はほぼ等しくなる。 When superimposing the output result of the second zero-phase modulation command value calculation unit 3 on the second voltage command values Vu * ”, Vv *”, Vw * ”, the reason for adding instead of subtracting will be described. When there is no power storage element such as a battery on the DC voltage side, the active power input from the first inverter INV1 and the active power output from the second inverter INV2 are almost equal.

このとき、第2インバータINV2を基準にすると第1インバータINV1の有効電力の向きが逆となる。零相電圧を用いて中性点電位を調整する場合、出力する有効電力の向きに応じて零相電圧の符号を変える必要がある。そのため、減算器ではなく加算器4a,4b,4cを用いて第1インバータINV1の第2零相変調指令値を第2インバータINV2の第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に重畳する。 At this time, when the second inverter INV2 is used as a reference, the direction of the active power of the first inverter INV1 is reversed. When adjusting the neutral point potential using the zero-phase voltage, it is necessary to change the sign of the zero-phase voltage according to the direction of the output active power. Therefore, the adders 4a, 4b, and 4c are used instead of the subtractor to set the second zero-phase modulation command value of the first inverter INV1 to the second voltage command value Vu * ”, Vv *”, Vw * ”of the second inverter INV2. Superimpose on.

本実施形態1では、第1インバータINV1,第2インバータINV2ともに力率がほぼ1で動作することを想定している。図1,図2では第1インバータIN1を系統連系インバータと仮定しているが、通常の系統連系インバータは無効電流を抑え損失を低く抑えるため力率1で運転するので、この想定は成立する。 In the first embodiment, it is assumed that both the first inverter INV1 and the second inverter INV2 operate at a power factor of approximately 1. In FIGS. 1 and 2, the first inverter IN1 is assumed to be a grid-connected inverter, but this assumption holds because a normal grid-connected inverter operates at a power factor of 1 in order to suppress reactive current and reduce loss. To do.

無効電力補償機能を搭載する場合でも、無効電力出力が定格の43%程度(すなわち、定格電流出力時に力率0.9の条件)であれば、図12に示すように実施形態1により中性点電位脈動を半分に低減することができる。第2インバータINV2は零相電圧を重畳できるため、低力率で運転する場合は特許文献1の技術と併用することができる。 Even when the static power compensation function is installed, if the static power output is about 43% of the rating (that is, the condition of the power factor of 0.9 at the rated current output), it is neutral according to the first embodiment as shown in FIG. The point potential pulsation can be reduced by half. Since the second inverter INV2 can superimpose a zero-phase voltage, it can be used in combination with the technique of Patent Document 1 when operating at a low power factor.

本実施形態1によれば、2台の3レベルインバータのBTB構成において、三相四線式の系統23(23a,23b,23c)に接続している場合でも、中性点電位の脈動を低減することができる。 According to the first embodiment, in the BTB configuration of two three-level inverters, the pulsation of the neutral point potential is reduced even when connected to the three-phase four-wire system 23 (23a, 23b, 23c). can do.

2台のインバータの力率が1に近い場合、本実施形態1の技術だけで中性点電位の脈動を十分小さくすることができる。その結果、直流側に接続する第1,第2直流コンデンサC1,C2の容量を抑え、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。 When the power factor of the two inverters is close to 1, the pulsation of the neutral point potential can be sufficiently reduced only by the technique of the first embodiment. As a result, it is possible to suppress the capacities of the first and second DC capacitors C1 and C2 connected to the DC side, and to reduce the size and cost of the device.

また零相電流が発生しないため、フィルタやスイッチング素子の責務が小さくなり損失が増加しない。さらに、フィードバックループや位相進み補償器、中性点電流の検出や推定、3次の正弦波発生器を使用しないため、非常に簡単な制御ブロック構成で実現でき、制御回路を搭載する基板のコストを低減することができる。 Moreover, since a zero-phase current is not generated, the duty of the filter and the switching element is reduced and the loss does not increase. Furthermore, since no feedback loop, phase lead compensator, neutral point current detection and estimation, and third-order sine wave generator are used, it can be realized with a very simple control block configuration, and the cost of the board on which the control circuit is mounted. Can be reduced.

さらに、本実施形態1は、特許文献1,2のような出力電圧指令値に3次高調波を重畳する方式ではないため、第1インバータINV1に中性線24を介して大きな零相の3次高調波が流れて電力変換装置が過電流停止または破損する問題は発生しない。 Further, since the first embodiment is not a method of superimposing the third harmonic on the output voltage command value as in Patent Documents 1 and 2, a large zero-phase 3 is provided on the first inverter INV1 via the neutral wire 24. There is no problem that the power converter is overcurrent stopped or damaged due to the flow of the next harmonic.

[実施形態2]
図4は、本実施形態2の電力変換回路の制御装置を示すブロック図である。実施形態1と同様の箇所については同様の符号を付してその説明は省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing a control device for the power conversion circuit of the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

乗算器9a,9b,9cは、第1インバータINV1の電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*を二乗する。加算器10は、乗算器9a,9b,9cの和を演算する。平方根演算器11は、加算器10の出力の平方根を演算し、第1インバータINV1の電圧指令値の振幅V1*を求める。乗算器12は、第1インバータINV1の電圧指令値の振幅V1*と1/4との積を求める。 The multipliers 9a, 9b, 9c square the voltage command values Vr *, Vs *, Vt * of the first inverter INV1. The adder 10 calculates the sum of the multipliers 9a, 9b, 9c. The square root calculator 11 calculates the square root of the output of the adder 10 to obtain the amplitude V1 * of the voltage command value of the first inverter INV1. The multiplier 12 obtains the product of the amplitude V1 * and 1/4 of the voltage command value of the first inverter INV1.

乗算器13a,13b,13cは、第2インバータINV2の第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’を二乗する。加算器14は、乗算器13a,13b,13cの出力の和を演算する。平方根演算器15は、加算器14の出力の平方根を演算し、第2インバータINV2の第1電圧指令値の振幅V2*を求める。乗算器16は、第2インバータINV2の第1電圧指令値の振幅V2*と√3/2(≒0.866)との積を求める。減算器17は、1から乗算器16の出力を減算する。 The multipliers 13a, 13b, 13c square the first voltage command values Vu *', Vv *', Vw *'of the second inverter INV2. The adder 14 calculates the sum of the outputs of the multipliers 13a, 13b, 13c. The square root calculator 15 calculates the square root of the output of the adder 14 to obtain the amplitude V2 * of the first voltage command value of the second inverter INV2. The multiplier 16 obtains the product of the amplitude V2 * of the first voltage command value of the second inverter INV2 and √3 / 2 (≈0.866). The subtractor 17 subtracts the output of the multiplier 16 from 1.

除算器18は、1−0.866×V2*を被除数、V1*/4を除数として除算を行う。リミッタ19は、除算器18の出力を0から1の範囲に制限する。乗算器20は、リミッタ19の出力と、第2零相変調指令値との積を演算し、第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に加算する。 The divider 18 divides by using 1-0.866 × V2 * as the divisor and V1 * / 4 as the divisor. The limiter 19 limits the output of the divider 18 to the range 0 to 1. The multiplier 20 calculates the product of the output of the limiter 19 and the second zero-phase modulation command value, and adds the product to the second voltage command values Vu * ”, Vv *”, Vw * ”.

実施形態1では、第1インバータINV1の交流入力電圧が増加すると第2インバータINV2に重畳する第2零相変調指令値の振幅も増加する。ここで第2インバータINV2の出力電圧も増加すると、補正電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*の振幅が1を超え過変調となり、出力電圧がひずんでしまう恐れがある。 In the first embodiment, as the AC input voltage of the first inverter INV1 increases, the amplitude of the second zero-phase modulation command value superimposed on the second inverter INV2 also increases. If the output voltage of the second inverter INV2 also increases, the amplitudes of the correction voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * exceed 1 and overmodulation may occur, resulting in distortion of the output voltage.

本実施形態2では出力電圧振幅が増加した時に重畳する第2零相変調指令値の振幅を制限し、過変調を回避する方式である。 In the second embodiment, the amplitude of the second zero-phase modulation command value superimposed when the output voltage amplitude increases is limited to avoid overmodulation.

まず、第1インバータINV1の電圧指令値と第2インバータINV2の第1電圧指令値の各相の二乗和の平方根から電圧指令値の振幅V1*,V2*を求める。このとき、第1インバータINV1側の第2零相変調指令値の振幅はV1*/4となる。以下、その理由を説明する。 First, the amplitudes V1 * and V2 * of the voltage command value are obtained from the square root of the sum of squares of each phase of the voltage command value of the first inverter INV1 and the first voltage command value of the second inverter INV2. At this time, the amplitude of the second zero-phase modulation command value on the first inverter INV1 side is V1 * / 4. The reason will be described below.

図11における第2インバータINV2の第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’を以下の(6)式で表す。 The first voltage command values Vu *', Vv *', and Vw *'of the second inverter INV2 in FIG. 11 are represented by the following equation (6).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

U相の零相変調後の第2電圧指令値Vu*”は以下の(7)式のように表される。 The second voltage command value Vu * ”after the zero-phase modulation of the U phase is expressed by the following equation (7).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

図5に第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’と重畳する零相電圧指令値Vz,零相変調後の第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”を示す。 In FIG. 5, the first voltage command value Vu *', Vv *', Vw *'is superimposed on the zero-phase voltage command value Vz, and the second voltage command value after zero-phase modulation is Vu * ", Vv *", Vw * ". Is shown.

図5より、零相電圧指令値Vzは位相0deg〜60deg(0<ωt<π/3)の範囲で単調減少に見える。まずはこれを確認する。位相0deg〜60degにおける零相電圧指令値Vzは以下の(8)式で表される。 From FIG. 5, the zero-phase voltage command value Vz appears to decrease monotonically in the range of phase 0 deg to 60 deg (0 <ωt <π / 3). First, check this. The zero-phase voltage command value Vz in the phases 0 deg to 60 deg is expressed by the following equation (8).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

これを以下の(9)式のようにtで微分する。 This is differentiated by t as shown in Eq. (9) below.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

位相0deg〜60degの範囲では、dVz/dt<0となるため零相電圧指令値Vzは確かに単調減少である。零相電圧指令値Vzは図5の見た目通り位相0deg(ωt=0)で最大値を、60deg(ωt=π/3)で最小値をとりそれぞれV/4,−V/4となる。 In the range of the phase 0 deg to 60 deg, dVz / dt <0, so that the zero-phase voltage command value Vz is certainly monotonically decreasing. The zero-phase voltage command value Vz takes the maximum value at phase 0 deg (ωt = 0) and the minimum value at 60 deg (ωt = π / 3) as shown in FIG. 5, and becomes V / 4, −V / 4, respectively.

また、第2インバータINV2の零相変調後の指令値振幅は、√3V2*/2となる。以下、その理由を説明する。 The command value amplitude of the second inverter INV2 after zero-phase modulation is √3V2 * / 2. The reason will be described below.

零相変調後の第2電圧指令値Vu*”の振幅ピークを確認する。図5より、位相0deg〜60degの範囲で最大となることは明らかである。(7)式に示す位相0deg〜60degにおけるVu*”をtで微分すると、以下の(10)式となる。 The amplitude peak of the second voltage command value Vu * ”after the zero-phase modulation is confirmed. From FIG. 5, it is clear that the maximum is in the range of the phase 0 deg to 60 deg. When Vu * ”is differentiated by t, the following equation (10) is obtained.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

この(10)式は位相30deg(ωt=π/6)で零になりωt<π/6でプラス、ωt>π/6でマイナスとなるため、第2電圧指令値Vu*”は位相30degにおいて最大値をとり、その値は√3V/2である。 Since this equation (10) becomes zero at the phase of 30 deg (ωt = π / 6), becomes positive at ωt <π / 6, and becomes negative at ωt> π / 6, the second voltage command value Vu * ”is at the phase of 30 deg. It takes the maximum value, and the value is √3V / 2.

すなわち、1−√3V2*/2が第2インバータINV2の過変調までの裕度となる。 That is, 1-√3V2 * / 2 is the margin until the second inverter INV2 is overmodulated.

V1*/4がこの裕度を超えていたら、第1インバータINV1側の零相変調指令値の振幅を小さくすれば過変調を防ぐことができる。本実施形態2では以下の(11)式を演算する。 If V1 * / 4 exceeds this margin, overmodulation can be prevented by reducing the amplitude of the zero-phase modulation command value on the first inverter INV1 side. In the second embodiment, the following equation (11) is calculated.

Figure 0006900759
Figure 0006900759

(11)式の演算結果が1より小さい、すなわちV1*/4の方が1−√3V2*/2よりも大きければ、この値を第1インバータINV1側の第2零相変調指令値にかけ、第2零相変調指令値を小さく補正し、第2インバータINV2の第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に加算する。 If the calculation result of Eq. (11) is smaller than 1, that is, V1 * / 4 is larger than 1-√3V2 * / 2, this value is multiplied by the second zero-phase modulation command value on the first inverter INV1 side. The second zero-phase modulation command value is corrected to be small and added to the second voltage command values Vu * ", Vv *", Vw * "of the second inverter INV2.

(11)式の演算結果が1より大きい、すなわち1−√3V2*/2の方がV1*/4よりも大きければ、第2インバータINV2の電圧指令値に余裕があるため、図4のリミッタ19は1を出力して、第2零相変調指令値をそのまま第2インバータINV2の第2電圧指令値Vu*”,Vv*”,Vw*”に加算する。 If the calculation result of Eq. (11) is larger than 1, that is, 1-√3V2 * / 2 is larger than V1 * / 4, the voltage command value of the second inverter INV2 has a margin, so the limiter in FIG. 4 19 outputs 1 and adds the second zero-phase modulation command value as it is to the second voltage command values Vu * ”, Vv *”, Vw * ”of the second inverter INV2.

以上示したように、本実施形態2によれば、実施形態1と同様の作用効果を奏する。また、第2インバータINV2は過変調にならない範囲でできる限り第1インバータINV1による中性点電位脈動を抑制することができる。 As shown above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained. Further, the second inverter INV2 can suppress the neutral point potential pulsation caused by the first inverter INV1 as much as possible within a range that does not cause overmodulation.

[実施形態3]
図6は、本実施形態3の電力変換回路の制御装置を示すブロック図である。実施形態2と同様の箇所については同様の符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施形態3は実施形態2に以下の変更を行ったものである。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is a block diagram showing a control device for the power conversion circuit of the third embodiment. The same parts as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The third embodiment is the second embodiment with the following changes.

dq逆変換器21は、第1インバータINV1の回転座標上のd軸電圧指令値Vd1*と、第1インバータINV1の回転座標上のq軸電圧指令値Vq1*を第1インバータINV1の固定座標上の三相の電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*に変換する。第1インバータINV1は、力率1運転を行う系統連系用途でq軸電圧指令値Vq1*≒0を想定する。dq逆変換器21では、以下の(12)式の演算を行う。 The dq inverse converter 21 sets the d-axis voltage command value Vd1 * on the rotating coordinates of the first inverter INV1 and the q-axis voltage command value Vq1 * on the rotating coordinates of the first inverter INV1 on the fixed coordinates of the first inverter INV1. Converts to the three-phase voltage command values Vr *, Vs *, and Vt *. The first inverter INV1 assumes a q-axis voltage command value Vq1 * ≈0 in a grid interconnection application in which a power factor of 1 operation is performed. The dq inverse converter 21 performs the calculation of the following equation (12).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

この(12)式のθは、図1,図2に示す系統23(23a,23b,23c)の電圧位相である。また、本実施形態3では、実施形態2の振幅V1*を回転座標上のd軸電圧指令値Vd1*に置き換えている。 The θ of the equation (12) is the voltage phase of the system 23 (23a, 23b, 23c) shown in FIGS. 1 and 2. Further, in the third embodiment, the amplitude V1 * of the second embodiment is replaced with the d-axis voltage command value Vd1 * on the rotating coordinates.

dq逆変換器22は、第2インバータINV2の回転座標上のd軸電圧指令値Vd2*と、第2インバータINV2の回転座標上のq軸電圧指令値Vq2*を固定座標上の三相の第1電圧指令値Vu*’,Vv*’,Vw*’に変換する。第2インバータINV2はモータ駆動用途でd軸電圧指令値Vd2*≒0を想定する。dq逆変換器22では、以下の(13)式の演算を行う。 The dq inverse converter 22 uses the d-axis voltage command value Vd2 * on the rotating coordinates of the second inverter INV2 and the q-axis voltage command value Vq2 * on the rotating coordinates of the second inverter INV2 as the three-phase third phase on the fixed coordinates. 1 Convert to voltage command values Vu *', Vv *', Vw *'. The second inverter INV2 assumes a d-axis voltage command value Vd2 * ≈0 for motor drive applications. The dq inverse converter 22 performs the calculation of the following equation (13).

Figure 0006900759
Figure 0006900759

この(13)式のθは、図1,図2に示す第2インバータINV2の交流出力電圧の位相である。また、本実施形態3では、実施形態2の振幅V2*を回転座標上のq軸電圧指令値Vq2*で置き換えている。 The θ of the equation (13) is the phase of the AC output voltage of the second inverter INV2 shown in FIGS. 1 and 2. Further, in the third embodiment, the amplitude V2 * of the second embodiment is replaced with the q-axis voltage command value Vq2 * on the rotating coordinates.

本実施形態3は、実施形態2の演算負荷を低減した方式である。実施形態2では図4に示すとおり平方根の演算が2回必要だった。本実施形態3では、第1インバータINV1の電圧指令値Vr*,Vs*,Vt*の回転座標上のd軸,q軸電圧指令値Vd1*,Vq1*を用いる。回転座標上のd軸,q軸電圧指令値Vd1*,Vq1*のどちらかが0に近い場合(ここではVq1≒0とする)、Vd1*≒V1*となることを利用し、平方根の演算を不要とした。 The third embodiment is a method in which the calculation load of the second embodiment is reduced. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the square root calculation was required twice. In the third embodiment, the d-axis and q-axis voltage command values Vd1 * and Vq1 * on the rotating coordinates of the voltage command values Vr *, Vs * and Vt * of the first inverter INV1 are used. When either the d-axis or q-axis voltage command value Vd1 * or Vq1 * on the rotating coordinates is close to 0 (here, Vq1 ≈ 0), Vd1 * ≈ V1 * is used to calculate the square root. Is no longer needed.

一般的に系統に連系している第1インバータINV1ではd軸と系統電圧を同期させるようPLLを行うことで、回転座標上のq軸電圧指令値Vq1*はほぼ零になる。また、モータM駆動用の第2インバータINV2ではd軸を磁極にあわせることが多く、(弱め磁束制御を行わない場合は)回転座標上のd軸電圧指令値Vd2*はほぼ零になる。 Generally, in the first inverter INV1 connected to the system, the q-axis voltage command value Vq1 * on the rotating coordinates becomes almost zero by performing the PLL so as to synchronize the d-axis and the system voltage. Further, in the second inverter INV2 for driving the motor M, the d-axis is often aligned with the magnetic pole, and the d-axis voltage command value Vd2 * on the rotating coordinates becomes almost zero (when weakening magnetic flux control is not performed).

図6では、系統連系用途を想定する第1インバータINV1は回転座標上のd軸電圧指令値Vd1*を、モータ駆動用途を想定する第2インバータINV2は回転座標上のq軸電圧指令値Vq2*を使用した。 In FIG. 6, the first inverter INV1 assuming a grid interconnection application has a d-axis voltage command value Vd1 * on the rotating coordinates, and the second inverter INV2 assuming a motor drive application has a q-axis voltage command value Vq2 on the rotating coordinates. *It was used.

さらに、第1インバータINV1に連系する系統が安定であり電圧変動が小さい場合、または電圧変動が発生したらインバータを停止する必要がある場合、回転座標上のd軸電圧指令値Vd1*はほぼ一定の値となるため、式(1−√3V2*/2)÷0.25V1*の除数を固定値に置き換えることで除算を削減し、演算負荷をより小さくすることもできる。この場合、図4において、リミッタ19の出力の代わりに固定値である所定の係数Kが、乗算器20に入力される。 Further, when the system connected to the first inverter INV1 is stable and the voltage fluctuation is small, or when it is necessary to stop the inverter when the voltage fluctuation occurs, the d-axis voltage command value Vd1 * on the rotating coordinates is almost constant. Therefore, the division can be reduced and the calculation load can be further reduced by replacing the divisor of the equation (1-√3V2 * / 2) ÷ 0.25V1 * with a fixed value. In this case, in FIG. 4, a predetermined coefficient K, which is a fixed value, is input to the multiplier 20 instead of the output of the limiter 19.

[実施形態4]
図7に本実施形態4の主回路構成を示す。実施形態1は、3レベルインバータに限らず中性点電位を有するマルチレベルインバータに適用することができる。本実施形態4は実施形態1の制御ブロックを5レベルインバータに適用した例である。
[Embodiment 4]
FIG. 7 shows the main circuit configuration of the fourth embodiment. The first embodiment can be applied not only to a three-level inverter but also to a multi-level inverter having a neutral point potential. The fourth embodiment is an example in which the control block of the first embodiment is applied to a five-level inverter.

図7に基づいて、本実施形態4の主回路を説明する。第1,第2直流コンデンサC1,C2が直列に接続されている。第1,第2直流コンデンサC1,C2の共通接続点と中性点NPとする。 The main circuit of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 7. The first and second DC capacitors C1 and C2 are connected in series. The common connection point and the neutral point NP of the first and second DC capacitors C1 and C2 are used.

第1直流コンデンサC1の正極端と第2直流コンデンサC2の負極端との間に第1〜第8スイッチング素子T1〜T8が順次直列接続される。 The first to eighth switching elements T1 to T8 are sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor C1 and the negative end of the second DC capacitor C2.

第1,第2スイッチング素子T1,T2の共通接続点と第3,第4スイッチング素子T3,T4の共通接続点と間に第1フライングキャパシタFC1が接続される。第5,第6スイッチング素子T5,T6の共通接続点と第7,第8スイッチング素子T7,T8の共通接続点との間に第2フライングキャパシタFC2が接続される。 The first flying capacitor FC1 is connected between the common connection points of the first and second switching elements T1 and T2 and the common connection points of the third and fourth switching elements T3 and T4. The second flying capacitor FC2 is connected between the common connection points of the fifth and sixth switching elements T5 and T6 and the common connection points of the seventh and eighth switching elements T7 and T8.

第4,第5スイッチング素子T4,T5の共通接続点は中性点NPに接続される。 The common connection points of the fourth and fifth switching elements T4 and T5 are connected to the neutral point NP.

第1直流コンデンサC1の正極端と第2,第3スイッチング素子T2,T3の共通接続点との間に第9,第10スイッチングTr9,Tr10が直列接続される。第6,第7スイッチング素子T6,T7の共通接続点と第2直流コンデンサC2の負極端との間に第11,第12スイッチング素子Tr11,Tr12が直列接続される。 The ninth and tenth switching Tr9 and Tr10 are connected in series between the positive end of the first DC capacitor C1 and the common connection point of the second and third switching elements T2 and T3. The eleventh and twelfth switching elements Tr11 and Tr12 are connected in series between the common connection point of the sixth and seventh switching elements T6 and T7 and the negative end of the second DC capacitor C2.

第9,第10スイッチング素子Tr9,Tr10の共通接続点と第11,第12スイッチング素子Tr11,Tr12の共通接続点との間に第13〜第16スイッチング素子Tr13,Tr14a,Tr14b,Tr15a,Tr15b,Tr16が順次直列接続される。 Between the common connection points of the 9th and 10th switching elements Tr9 and Tr10 and the common connection points of the 11th and 12th switching elements Tr11 and Tr12, the 13th to 16th switching elements Tr13, Tr14a, Tr14b, Tr15a, Tr15b, Tr16s are sequentially connected in series.

第13,第14スイッチング素子Tr13,Tr14aの共通接続点と第15,第16スイッチング素子Tr15b,Tr16の共通接続点との間に第1,第2ダイオードDr1a,Dr1b,Dr2a,Dr2bが順次直列接続される。 The first and second diodes Dr1a, Dr1b, Dr2a, and Dr2b are sequentially connected in series between the common connection points of the 13th and 14th switching elements Tr13 and Tr14a and the common connection points of the 15th and 16th switching elements Tr15b and Tr16. Will be done.

第1,第2ダイオードDr1b,Dr2aの共通接続点が中性点NPに接続される。また、第14,第15スイッチング素子Tr14b,Tr15aの共通接続点がフィルタ25を介して系統23に接続される。 The common connection points of the first and second diodes Dr1b and Dr2a are connected to the neutral point NP. Further, the common connection points of the 14th and 15th switching elements Tr14b and Tr15a are connected to the system 23 via the filter 25.

また、フィルタ25のフィルタコンデンサは中性線24により中性点NPに接続される。なお、図1のように、系統23が中性線24により中性点NPに接続される構成でも良い。 Further, the filter capacitor of the filter 25 is connected to the neutral point NP by the neutral wire 24. As shown in FIG. 1, the system 23 may be connected to the neutral point NP by the neutral wire 24.

第9〜第16スイッチング素子Tr9〜Tr16,第1〜第2ダイオードDr1a〜Dr2bにより、r相の第1インバータINV1が主に構成される。s相,t相についても同様である。 The r-phase first inverter INV1 is mainly composed of the 9th to 16th switching elements Tr9 to Tr16 and the 1st to 2nd diodes Dr1a to Dr2b. The same applies to the s phase and the t phase.

第1直流コンデンサC1の正極端と第2,第3スイッチング素子T2,T3の共通接続点との間に第17,第18スイッチング素子Tu17,Tu18が直列接続される。第6,第7スイッチング素子T6,T7の共通接続点と第2直流コンデンサC2の負極端との間に第19,第20スイッチング素子Tu19,Tu20が直列接続される。 The 17th and 18th switching elements Tu17 and Tu18 are connected in series between the positive end of the first DC capacitor C1 and the common connection point of the second and third switching elements T2 and T3. The 19th and 20th switching elements Tu19 and Tu20 are connected in series between the common connection point of the 6th and 7th switching elements T6 and T7 and the negative end of the 2nd DC capacitor C2.

第17,第18スイッチング素子Tu17,Tu18の共通接続点と第19,第20スイッチング素子Tu19,Tu20の共通接続点との間に第21〜第24スイッチング素子Tu21,Tu22a,Tu22b,Tu23a,Tu23b,Tu24が順次直列接続される。 Between the common connection points of the 17th and 18th switching elements Tu17 and Tu18 and the common connection points of the 19th and 20th switching elements Tu19 and Tu20, the 21st to 24th switching elements Tu21, Tu22a, Tu22b, Tu23a, Tu23b, Tu24s are sequentially connected in series.

第21,第22スイッチング素子Tu21,Tu22aの共通接続点と第23,第24スイッチング素子Tu23b,Tu24の共通接続点との間に第3〜第4ダイオードDu3a,Du3b,Du4a,Du4bが順次直列接続される。 The third to fourth diodes Du3a, Du3b, Du4a, and Du4b are sequentially connected in series between the common connection point of the 21st and 22nd switching elements Tu21 and Tu22a and the common connection point of the 23rd and 24th switching elements Tu23b and Tu24. Will be done.

第3,第4ダイオードDu3b,Du4aの共通接続点は中性点NPに接続される。第22,第23スイッチング素子Tu22b,Tu23aの共通接続点は負荷(モータM)に接続される。 The common connection point of the third and fourth diodes Du3b and Du4a is connected to the neutral point NP. The common connection points of the 22nd and 23rd switching elements Tu22b and Tu23a are connected to the load (motor M).

第17〜第24スイッチング素子Tu17〜Tu24,第3〜第4ダイオードDu3a〜Du4bにより、u相の第2インバータINV2が主に構成される。v相,w相についても同様である。 The u-phase second inverter INV2 is mainly composed of the 17th to 24th switching elements Tu17 to Tu24 and the 3rd to 4th diodes Du3a to Du4b. The same applies to the v phase and the w phase.

なお、本実施形態4では、第14,第15,第22,第23スイッチング素子Tr14a,Tr14b,Tr15a,Tr15b,Tu22a,Tu22b,Tu23a,Tu23b、および、第1〜第4ダイオードDr1a,Dr1b,Dr2a,Dr2b,Du3a,Du3b,Du4a,Du4bは耐電圧の理由により2つのスイッチング素子を直列接続しているが、耐電圧の問題が解消できれば、1つのスイッチング素子でよい。また、各スイッチング素子は、複数のスイッチング素子を並列、または、直列に接続して構成しても良い。 In the fourth embodiment, the 14th, 15th, 22nd, and 23rd switching elements Tr14a, Tr14b, Tr15a, Tr15b, Tu22a, Tu22b, Tu23a, Tu23b, and the first to fourth diodes Dr1a, Dr1b, Dr2a , Dr2b, Du3a, Du3b, Du4a, Du4b have two switching elements connected in series for the reason of withstand voltage, but if the problem of withstand voltage can be solved, one switching element may be used. Further, each switching element may be configured by connecting a plurality of switching elements in parallel or in series.

三相の補正電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*の演算ブロックはインバータのレベル数に依存せず実施形態1(図3)をそのまま使用できる。 The calculation block of the three-phase correction voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * can use the first embodiment (FIG. 3) as it is without depending on the number of inverter levels.

図8,図9に特許文献1と本実施形態4のシミュレーション結果を示す。シミュレーション条件は、装置定格6.6kV,1.2MVAを想定し、第2インバータINV2から80%の電圧出力、100%,力率0.8の電流出力とした。第1インバータINV1はフィルタ25を介して6.6kV,50Hzの系統23に接続し、直流電圧Vdc1+Vdc2の一定制御を行い0.768MWの有効電力を入力している。 8 and 9 show the simulation results of Patent Document 1 and the fourth embodiment. The simulation conditions were assumed to be a device rating of 6.6 kV and 1.2 MVA, and a voltage output of 80%, a current output of 100%, and a power factor of 0.8 were set from the second inverter INV2. The first inverter INV1 is connected to the 6.6 kV, 50 Hz system 23 via the filter 25, constantly controls the DC voltage Vdc1 + Vdc2, and inputs 0.768 MW of active power.

図8は特許文献1の方式のみを適用した場合、図9は特許文献1に加え本実施形態4を適用した場合である。直流電圧Vdc1,Vdc2の脈動を見ると、最大値と最小値の差は図8で613V、図9では461Vであった。図8の脈動の主成分は150Hzで第1インバータINV1に起因するものであるが、図9では低減されており本実施形態4の有効性を確認することができる。 FIG. 8 shows a case where only the method of Patent Document 1 is applied, and FIG. 9 shows a case where the present embodiment 4 is applied in addition to Patent Document 1. Looking at the pulsations of the DC voltages Vdc1 and Vdc2, the difference between the maximum value and the minimum value was 613V in FIG. 8 and 461V in FIG. The main component of the pulsation in FIG. 8 is caused by the first inverter INV1 at 150 Hz, but it is reduced in FIG. 9, and the effectiveness of the fourth embodiment can be confirmed.

本実施形態4では制御ブロックとして実施形態1を使用したが、実施形態2や実施形態3の制御ブロックを適用することもできる。 Although the first embodiment is used as the control block in the fourth embodiment, the control blocks of the second embodiment and the third embodiment can also be applied.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the above description has been made in detail only with respect to the specific examples described in the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such modifications and modifications fall within the scope of the claims.

INV1,INV2…第1,第2インバータ
1…第1零相変調指令値演算部
2a,2b,2c…減算器
3…第2零相変調指令値演算部
4a,4b,4c…加算器
5…加算器
6…除算器
7…加算器
8…除算器
INV1, INV2 ... 1st and 2nd inverters 1 ... 1st zero-phase modulation command value calculation unit 2a, 2b, 2c ... subtractor 3 ... 2nd zero-phase modulation command value calculation unit 4a, 4b, 4c ... adder 5 ... Adder 6 ... Divider 7 ... Adder 8 ... Divider

Claims (6)

直列接続された2つの第1,第2直流コンデンサと、
前記2つの第1,第2直流コンデンサと系統との間に接続された3レベル以上のマルチレベルインバータである第1インバータと、
前記2つの第1,第2直流コンデンサと負荷との間に接続された3レベル以上のマルチレベルインバータである第2インバータと、
前記第1インバータと前記系統との間に接続されたフィルタと、
を有し、前記第1インバータは前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、前記フィルタまたは前記系統は中性線により前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続された三相の電力変換回路の制御装置であって、
前記第2インバータの三相の第1電圧指令値のうち、最大値と最小値の平均値を第1零相変調指令値として出力する第1零相変調指令値演算部と、
前記第1インバータの三相の電圧指令値のうち、最大値と最小値の平均値を第2零相変調指令値として出力する第2零相変調指令値演算部と、を備え、
前記第1インバータは、前記第1インバータの三相の電圧指令値に基づいて駆動させ、
前記第2インバータは、前記第2インバータの三相の第1電圧指令値から前記第1零相変調指令値を減算した第2電圧指令値に、前記第2零相変調指令値を加算した補正電圧指令値に基づいて、駆動させることを特徴とする電力変換回路の制御装置。
Two first and second DC capacitors connected in series,
The first inverter, which is a multi-level inverter with three or more levels connected between the two first and second DC capacitors and the system,
A second inverter, which is a multi-level inverter with three or more levels connected between the two first and second DC capacitors and the load,
A filter connected between the first inverter and the system,
Have a, the first inverter is connected to a common connection point of the first, second DC capacitor, the filter or the lines are connected to a common connection point of the first, second DC capacitor by a neutral line It is a control device for a three-phase power conversion circuit.
A first zero-phase modulation command value calculation unit that outputs the average value of the maximum value and the minimum value as the first zero-phase modulation command value among the three-phase first voltage command values of the second inverter.
A second zero-phase modulation command value calculation unit that outputs the average value of the maximum value and the minimum value among the three-phase voltage command values of the first inverter as the second zero-phase modulation command value is provided.
The first inverter is driven based on the three-phase voltage command values of the first inverter.
In the second inverter, the second zero-phase modulation command value is added to the second voltage command value obtained by subtracting the first zero-phase modulation command value from the three-phase first voltage command value of the second inverter. A control device for a power conversion circuit characterized in that it is driven based on a corrected voltage command value.
前記第1インバータの三相の電圧指令値の二乗和の平方根に1/4を乗算した値を除数とし、前記第2インバータの第1電圧指令値の二乗和の平方根に√3/2を乗算した値を1から減算した値を被徐数として、除算を行い、この除算結果が1よりも小さい場合は、前記第2零相変調指令値に前記除算結果を乗算して、前記第2電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値を制限し、前記除算結果が1より大きい場合は、前記第2電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値をそのままとすることを特徴とする請求項1記載の電力変換回路の制御装置。 The value obtained by multiplying the square root of the sum of squares of the three-phase voltage command values of the first inverter by 1/4 is used as a divisor, and the square root of the sum of squares of the first voltage command values of the second inverter is multiplied by √3 / 2. The value obtained by subtracting the value from 1 is used as the number to be divided, and if the division result is smaller than 1, the second zero-phase modulation command value is multiplied by the division result to obtain the second voltage. and limiting said second zero phase modulation instruction value to be added to the command value, if the division result is greater than 1, to the second zero phase modulation instruction value to be added to the second voltage command value as it is The control device for a power conversion circuit according to claim 1, wherein the control device is characterized. 前記第1インバータのd軸電圧指令値に1/4を乗算した値を除数とし、前記第2インバータのq軸電圧指令値に√3/2を乗算した値を1から減算した値を被除数として、除算を行い、この除算結果が1よりも小さい場合は、前記第2零相変調指令値に前記除算結果を乗算して、前記第2電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値を制限し、前記除算結果が1より大きい場合は、前記第2電圧指令値に加算する前記第2零相変調指令値をそのままとすることを特徴とする請求項1記載の電力変換回路の制御装置。 The d-axis voltage command value of the first inverter multiplied by 1/4 is used as a divisor, and the q-axis voltage command value of the second inverter multiplied by √3 / 2 is subtracted from 1 as the divisor. , If the division result is smaller than 1, the second zero-phase modulation command value is multiplied by the division result and added to the second voltage command value. The control of the power conversion circuit according to claim 1 , wherein when the division result is larger than 1, the second zero-phase modulation command value to be added to the second voltage command value is left as it is. apparatus. 前記第2零相変調指令値に所定の係数を乗算することを特徴とする請求項1記載の電力変換回路の制御装置。 The control device for a power conversion circuit according to claim 1, wherein the second zero-phase modulation command value is multiplied by a predetermined coefficient. 前記第1インバータは、
前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に直列接続された各相の第1,第2スイッチング素子と、
前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点と前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点との間に逆直列に接続された各相の第3,第4スイッチング素子と、
を備え、前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点はフィルタを介して前記系統に接続され、
前記第2インバータは、
前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に接続された各相の第5,第6スイッチング素子と、
前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点と前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点との間に逆直列接続された各相の第7,第8スイッチング素子と、
を備え、
前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点が負荷に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の電力変換回路の制御装置。
The first inverter
The first and second switching elements of each phase connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor,
The third and fourth switching elements of each phase connected in anti-series between the common connection point of the first and second switching elements and the common connection point of the first and second DC capacitors, and
The common connection point of the first and second switching elements is connected to the system via a filter.
The second inverter
The fifth and sixth switching elements of each phase connected between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor, and
The 7th and 8th switching elements of each phase connected in anti-series between the common connection point of the 5th and 6th switching elements and the common connection point of the 1st and 2nd DC capacitors, and
With
The control device for a power conversion circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein a common connection point of the fifth and sixth switching elements is connected to a load.
前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相共通の第1〜第8スイッチング素子と、
前記第1,第2スイッチング素子の共通接続点と前記第3,第4スイッチング素子の共通接続点と間に接続された各相共通の第1フライングキャパシタと、
前記第5,第6スイッチング素子の共通接続点と前記第7,第8スイッチング素子の共通接続点との間に接続された各相共通の第2フライングキャパシタと、を備え、前記第4,第5スイッチング素子の共通接続点は前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、
前記第1インバータは、
前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2,第3スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第9,第10スイッチング素子と、
前記第6,第7スイッチング素子の共通接続点と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相の第11,第12スイッチング素子と、
前記第9,第10スイッチング素子の共通接続点と前記第11,第12スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第13〜第16スイッチング素子と、
前記第13,第14スイッチング素子の共通接続点と前記第15,第16スイッチング素子の共通接続点との間に直列接続された各相の第1,第2ダイオードと、
を備え、前記第1,第2ダイオードの共通接続点が前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、第14,第15スイッチング素子の共通接続点がフィルタを介して前記系統に接続され、
前記第2インバータは、
前記第1直流コンデンサの正極端と前記第2,第3スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第17,第18スイッチング素子と、
前記第6,第7スイッチング素子の共通接続点と前記第2直流コンデンサの負極端との間に順次直列接続された各相の第19,第20スイッチング素子と、
前記第17,第18スイッチング素子の共通接続点と前記第19,第20スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された各相の第21〜第24スイッチング素子と、
前記第21,第22スイッチング素子の共通接続点と前記第23,第24スイッチング素子の共通接続点との間に順次直列接続された第3,第4ダイオードと、
を備え、前記第3,第4ダイオードの共通接続点は前記第1,第2直流コンデンサの共通接続点に接続され、前記第22,第23スイッチング素子の共通接続点は前記負荷に接続されたことを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の電力変換回路の制御装置。
The first to eighth switching elements common to each phase, which are sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the negative end of the second DC capacitor,
A first flying capacitor common to each phase connected between the common connection point of the first and second switching elements and the common connection point of the third and fourth switching elements.
A second flying capacitor common to each phase connected between the common connection point of the fifth and sixth switching elements and the common connection point of the seventh and eighth switching elements is provided, and the fourth and fourth switching elements are provided. The common connection point of the 5 switching elements is connected to the common connection point of the first and second DC capacitors.
The first inverter
The ninth and tenth switching elements of each phase sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the common connection point of the second and third switching elements, and
The 11th and 12th switching elements of each phase, which are sequentially connected in series between the common connection point of the 6th and 7th switching elements and the negative end of the 2nd DC capacitor,
The 13th to 16th switching elements of each phase, which are sequentially connected in series between the common connection point of the 9th and 10th switching elements and the common connection point of the 11th and 12th switching elements,
The first and second diodes of each phase connected in series between the common connection point of the 13th and 14th switching elements and the common connection point of the 15th and 16th switching elements,
The common connection point of the first and second diodes is connected to the common connection point of the first and second DC capacitors, and the common connection point of the 14th and 15th switching elements is connected to the system via a filter. Connected,
The second inverter
The 17th and 18th switching elements of each phase, which are sequentially connected in series between the positive end of the first DC capacitor and the common connection point of the second and third switching elements,
The 19th and 20th switching elements of each phase sequentially connected in series between the common connection point of the 6th and 7th switching elements and the negative electrode end of the 2nd DC capacitor, and
The 21st to 24th switching elements of each phase, which are sequentially connected in series between the common connection point of the 17th and 18th switching elements and the common connection point of the 19th and 20th switching elements,
The third and fourth diodes, which are sequentially connected in series between the common connection point of the 21st and 22nd switching elements and the common connection point of the 23rd and 24th switching elements,
The common connection point of the third and fourth diodes was connected to the common connection point of the first and second DC capacitors, and the common connection point of the 22nd and 23rd switching elements was connected to the load. The control device for a power conversion circuit according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3796881B2 (en) * 1997-03-07 2006-07-12 神鋼電機株式会社 3-level inverter control method and apparatus
JP2000175461A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Honda Motor Co Ltd Power converter system
JP4113527B2 (en) * 2004-11-25 2008-07-09 トヨタ自動車株式会社 Power output apparatus and vehicle equipped with the same
JP5161985B2 (en) * 2011-02-16 2013-03-13 三菱電機株式会社 Power conversion device and control device for electric power steering
JP6035845B2 (en) * 2012-04-26 2016-11-30 富士電機株式会社 AC power supply system
JP6206118B2 (en) * 2013-08-02 2017-10-04 株式会社明電舎 Multi-level power converter

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