JP7040077B2

JP7040077B2 - Power converter

Info

Publication number: JP7040077B2
Application number: JP2018020247A
Authority: JP
Inventors: マハルジャンラクスマン; 稔久田重田; 博篠原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: JP2019140743A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.

従来より、三相電流を出力する電力変換装置の出力電流制限回路であって、電力変換装置の電流指令値に乗じる制限信号を、出力電流の三相全波整流信号が電流制限設定値を越えた場合に小さくすることにより前記電流指令値を制限する電流制限回路において、前記三相全波整流信号の経路に、この整流信号が増加傾向にあるときには小さな時定数で出力信号を増加させ、前記整流信号が減少傾向にあるときには大きな時定数で出力信号を減少させる非対称フィルタ手段を設け、この非対称フィルタ手段の出力信号を前記電流制限設定値との比較に用いることを特徴とする電流制限回路がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in the output current limiting circuit of a power converter that outputs a three-phase current, the three-phase full-wave rectified signal of the output current exceeds the current limit set value for the limiting signal that is multiplied by the current command value of the power converter. In the current limiting circuit that limits the current command value by reducing the current command value, the output signal is increased with a small time constant in the path of the three-phase full-wave rectified signal when the rectified signal tends to increase. A current limiting circuit characterized in that an asymmetric filter means for reducing the output signal with a large time constant when the rectified signal tends to decrease is provided and the output signal of the asymmetric filter means is used for comparison with the current limit set value. (See, for example, Patent Document 1).

特開平０７－００７８５６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-007856

ところで、従来の電流制限回路は、複数の電流指令を１つのフィルタ（非対称フィルタ手段）によって生成される共通の制限値を用いて生成しているため、デルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器（MMC:Modular Multilevel Converter）に適用した場合、逆相電流の最大出力は変換器定格の50％までとなる。これは、デルタ結線MMCにおいて、逆相電流出力時は、各相の直流コンデンサ電圧の平均値を相間でバランスするためにデルタ結線部に基本周波数の零相電流を流すことにより変換器に流れる電流が増加するためである。 By the way, in the conventional current limiting circuit, since a plurality of current commands are generated by using a common limit value generated by one filter (asymmetric filter means), a delta connection modular multi-level converter (MMC) is used. When applied to: Modular Multilevel Converter), the maximum output of the reverse phase current is up to 50% of the converter rating. This is the current that flows in the converter by passing the zero-phase current of the fundamental frequency through the delta connection part in order to balance the average value of the DC capacitor voltage of each phase between the phases at the time of reverse phase current output in the delta connection MMC. This is because

そこで、逆相電流の出力可能範囲を増大したデルタ結線MMC適用電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a delta connection MMC applied power conversion device having an increased output range of reverse phase current.

本発明の実施の形態の電力変換装置は、
第１電力変換部、第２電力変換部、及び第３電力変換部を有し、前記第１電力変換部、前記第２電力変換部、及び前記第３電力変換部がデルタ接続されたデルタ結線部を有するデルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器と、
負荷電流から逆相ｄ軸電流及び逆相ｑ軸電流を求める逆相ｄｑ軸電流指令生成部と、
前記逆相ｑ軸電流と、前記逆相ｑ軸電流を制限する第１制限値とに基づいて、－０．５以上０．５以下の逆相ｑ軸電流指令を生成する逆相ｑ軸電流指令制限部と、
前記逆相ｄ軸電流と、前記逆相ｑ軸電流指令に応じて前記逆相ｄ軸電流を制限する第２制限値とに基づいて、前記逆相ｑ軸電流指令を含む関数を利用して逆相ｄ軸電流指令を生成する逆相ｄ軸電流指令制限部と、
前記逆相ｑ軸電流指令及び前記逆相ｄ軸電流指令に基づいて、前記デルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器に流れる循環電流の指令値を表す循環電流指令を生成する循環電流指令生成部と、
前記逆相ｑ軸電流指令及び前記逆相ｄ軸電流指令を三相電流値に変換する二軸三相変換部と、
前記三相電流値に前記循環電流指令を加算して三相電流指令を生成する三相電流指令生成部と、
前記三相電流指令に基づいて三相電圧指令を生成する電流制御部と、
前記三相電圧指令に基づいて、前記デルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器を駆動する駆動部と、を含み、
前記逆相ｑ軸電流指令をｉ _Ｎｑ ^＊とすると、前記関数は、ｆ（ｉ _Ｎｑ ^＊）＝（１－｜ｉ _Ｎｑ ^＊｜）／（√３）である。
The power conversion device according to the embodiment of the present invention is
A delta connection having a first power conversion unit, a second power conversion unit, and a third power conversion unit, and the first power conversion unit, the second power conversion unit, and the third power conversion unit are delta-connected. Delta connection modular multi-level converter with parts,
A reverse-phase dq-axis current command generator that obtains the reverse-phase d-axis current and the reverse-phase q-axis current from the load current,
A reverse-phase q-axis current that generates a reverse-phase q-axis current command of -0.5 or more and 0.5 or less based on the reverse-phase q-axis current and the first limit value that limits the reverse-phase q-axis current. Command restriction part and
Using a function including the reverse phase q-axis current command based on the reverse phase d-axis current and a second limit value that limits the reverse phase d-axis current in response to the reverse phase q-axis current command. A reverse-phase d-axis current command limiter that generates a reverse-phase d-axis current command,
A circulating current command generator that generates a circulating current command indicating a command value of the circulating current flowing through the delta connection modular multi-level converter based on the reverse phase q-axis current command and the reverse phase d-axis current command. ,
A two-axis three-phase converter that converts the reverse-phase q-axis current command and the reverse-phase d-axis current command into a three-phase current value,
A three-phase current command generator that generates a three-phase current command by adding the circulating current command to the three-phase current value,
A current control unit that generates a three-phase voltage command based on the three-phase current command ,
Including a drive unit for driving the delta connection modular multi-level converter based on the three-phase voltage command .
Assuming that the reverse phase q-axis current command is i _Nq ^* , the function is f (i _Nq ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / (√3) .

逆相電流の出力可能範囲を増大したデルタ結線MMC適用電力変換装置を提供することができる。 It is possible to provide a delta connection MMC applicable power conversion device having an increased output range of the reverse phase current.

実施の形態の電力変換装置に含まれるデルタ結線電力変換部１１０を示す図である。It is a figure which shows the delta connection power conversion unit 110 included in the power conversion apparatus of embodiment. 電力変換装置１００を示す図である。It is a figure which shows the power conversion apparatus 100. 実施の形態の変形例のデルタ結線電力変換部１１０Ｍを示す図である。It is a figure which shows the delta connection power conversion part 110M of the modification of embodiment.

以下、本発明の電力変換装置を適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments to which the power conversion device of the present invention is applied will be described.

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電力変換装置に含まれるデルタ結線電力変換部１１０を示す図である。 <Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a delta connection power conversion unit 110 included in the power conversion device of the embodiment.

デルタ結線電力変換部１１０は、ｕ相用のコンバータセル１１１ｕ、１１２ｕ、１１３ｕ（以下、１１１ｕ～１１３ｕ）、ｖ相用のコンバータセル１１１ｖ、１１２ｖ、１１３ｖ（以下、１１１ｖ～１１３ｖ）、ｗ相用のコンバータセル１１１ｗ、１１２ｗ、１１３ｗ（以下、１１１ｗ～１１３ｗ）、及び、リアクトル成分１１５ｕ、１１５ｖ、１１５ｗ（以下、１１５ｕ～１１５ｗ）を有する。デルタ結線電力変換部１１０は、デルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器の一例である。 The delta connection power conversion unit 110 is used for u-phase converter cells 111u, 112u, 113u (hereinafter, 111u to 113u), v-phase converter cells 111v, 112v, 113v (hereinafter, 111v to 113v), and w-phase converter cells. It has converter cells 111w, 112w, 113w (hereinafter, 111w to 113w), and reactor components 115u, 115v, 115w (hereinafter, 115u to 115w). The delta connection power converter 110 is an example of a delta connection modular multi-level converter.

コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗは、互いにデルタ結線されている。このため、デルタ結線電力変換部１１０は、デルタ結線モジュラー・マルチレベル・変換器（MMC：Modular Multilevel Converter）を構築する。 The converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, and 111w to 113w are delta-connected to each other. Therefore, the delta connection power converter 110 constructs a delta connection modular multilevel converter (MMC: Modular Multilevel Converter).

コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗは、それぞれ、フルブリッジ接続される４個の半導体スイッチと、コンデンサＣとを有する。各半導体スイッチは、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)と還流ダイオードとを有する。 The converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, and 111w to 113w each have four semiconductor switches connected in full bridge and a capacitor C. Each semiconductor switch has an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a freewheeling diode.

ｕ相用のコンバータセル１１１ｕ～１１３ｕは、この順に直列接続されている。同様に、ｖ相用のコンバータセル１１１ｖ～１１３ｖは、この順に直列接続されており、ｗ相用のコンバータセル１１１ｗ～１１３ｗは、この順に直列接続されている。 The converter cells 111u to 113u for the u phase are connected in series in this order. Similarly, the converter cells 111v to 113v for the v phase are connected in series in this order, and the converter cells 111w to 113w for the w phase are connected in series in this order.

ｕ相用のコンバータセル１１１ｕ～１１３ｕは、デルタ結線部１１４ｕを介して電力系統１０に接続されており、ｖ相用のコンバータセル１１１ｖ～１１３ｖは、デルタ結線部１１４ｖを介して電力系統１０に接続されており、ｗ相用のコンバータセル１１１ｗ～１１３ｗは、デルタ結線部１１４ｗを介して電力系統１０に接続されている。 The u-phase converter cells 111u to 113u are connected to the power system 10 via the delta connection unit 114u, and the v-phase converter cells 111v to 113v are connected to the power system 10 via the delta connection unit 114v. The w-phase converter cells 111w to 113w are connected to the power system 10 via the delta connection portion 114w.

リアクトル成分１１５ｕ、１１５ｖ、１１５ｗは、それぞれ、ｕ、ｖ、ｗ相のデルタ結線部１１４ｕ、１１４ｖ、１１４ｗと、コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗとの間のリアクトル成分をＬとして表記したものである。 The reactor components 115u, 115v, 115w have the reactor component between the u, v, w phase delta connection portions 114u, 114v, 114w and the converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, 111w to 113w as L, respectively. It is written.

コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗは、それぞれのコンデンサＣの直流電力を交流電力に変換する。 The converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, and 111w to 113w convert the DC power of the respective capacitors C into AC power.

コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕの各々は、第１電力変換部の一例である。コンバータセル１１１ｖ～１１３ｖの各々は、第２電力変換部の一例である。コンバータセル１１１ｗ～１１３ｗ各々は、第３電力変換部の一例である。 Each of the converter cells 111u to 113u is an example of the first power conversion unit. Each of the converter cells 111v to 113v is an example of the second power conversion unit. Each of the converter cells 111w to 113w is an example of a third power conversion unit.

なお、ここでは、ｕ、ｖ、ｗ相用のコンバータとして、それぞれ３個のコンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗを含む形態について説明するが、ｕ、ｖ、ｗ相用のコンバータは、それぞれ少なくとも１個あればよい。 Here, a mode including three converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, and 111w to 113w as converters for the u, v, and w phases will be described, but converters for the u, v, and w phases will be described. Should be at least one each.

ここで、デルタ結線部１１４ｕからコンバータセル１１１ｕ～１１３ｕに流れる電流をｉ_ｕｖ、デルタ結線部１１４ｖからコンバータセル１１１ｖ～１１３ｖに流れる電流をｉ_ｖｗ、デルタ結線部１１４ｗからコンバータセル１１１ｗ～１１３ｗに流れる電流をｉ_ｗｕとする。電流の流れる向きは矢印の方向を正とする。 Here, the current flowing from the delta connection portion 114u to the converter cells 111u to 113u is _iuv , the current flowing from the delta connection portion 114v to the converter cells 111v to 113v is _ivw , and the current flowing from the delta connection portion 114w to the converter cells 111w to 113w. Let i _woo . The direction of current flow is positive in the direction of the arrow.

また、コンバータセル１１１ｕ～１１３ｕのデルタ結線部１１４ｖに対する線間電圧をｖ_ｕｖ、コンバータセル１１１ｖ～１１３ｖのデルタ結線部１１４ｗに対する線間電圧をｖ_ｖｗ、コンバータセル１１１ｗ～１１３ｗのデルタ結線部１１４ｕに対する線間電圧をｖ_ｗｕとし、矢印で示す方向を正とする。 Further, the line voltage for the delta connection portion 114v of the converter cells 111u to 113u is vv, the line voltage for the delta connection portion _114w of the converter cells 111v to 113v is _vvw , and the line for the delta connection portion 114u of the converter cells 111w to 113w. The inter-voltage is v _woo , and the direction indicated by the arrow is positive.

また、電力系統１０のｕ相とｖ相との系統線間電圧をＶ_Ｓｕｖ、電力系統１０のｖ相とｗ相との系統線間電圧をＶ_Ｓｖｗ、電力系統１０のｗ相とｕ相との系統線間電圧をＶ_Ｓｗｕとする。 Further, the system line voltage between the u phase and v phase of the power system 10 is V _Suv , the system line voltage between the v phase and w phase of the power system 10 is V _Svw , and the w phase and u phase of the power system 10 are used. Let V _Swu be the system line voltage of.

図２は、電力変換装置１００を示す図である。電力変換装置１００は、デルタ結線電力変換部１１０、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０、電流センサ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ、逆相ｑ軸電流指令制限部１３０、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０、循環電流指令演算部１５０、二軸三相変換部１６０、三相電流指令生成部１７０、電流制御部１８０、及びＰＷＭ(Pulse Width Modulation：パルス幅変調)駆動部１９０を含む。 FIG. 2 is a diagram showing a power conversion device 100. The power conversion device 100 includes a delta connection power conversion unit 110, a reverse phase dq-axis current command generation unit 120, current sensors 125A, 125B, 125C, a reverse-phase q-axis current command limiting unit 130, and a reverse-phase d-axis current command limiting unit 140. , A circulating current command calculation unit 150, a two-axis three-phase conversion unit 160, a three-phase current command generation unit 170, a current control unit 180, and a PWM (Pulse Width Modulation) drive unit 190.

電流センサ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃは、負荷電流ｉLｕ、ｉLｖ、ｉLｗを検出する電流検出部である。電流センサ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃで検出される電流値を表す電圧値は、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０に入力される。 The current sensors 125A, 125B, 125C are current detection units that detect load currents iLu, iLv, and iLw. The voltage value representing the current value detected by the current sensors 125A, 125B, 125C is input to the reverse phase dq axis current command generation unit 120.

逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０は、電流センサ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃで検出される負荷電流ｉ_Lｕ、ｉ_Lｖ、ｉ_Lｗを逆相ｄ軸電流ｉ_Ｎｄ及び逆相ｑ軸電流ｉ_Ｎｑに変換し、それぞれ逆相ｑ軸電流指令制限部１３０、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０に出力する。 The reverse-phase dq-axis current command generator 120 converts the load currents i _Lu , i _Lv , and i _Lw detected by the current sensors 125A, 125B, and 125C into the reverse-phase d-axis current i _Nd and the reverse-phase q-axis current i _Nq . Then, the current is output to the reverse phase q-axis current command limiting unit 130 and the negative phase d-axis current command limiting unit 140, respectively.

逆相ｑ軸電流指令制限部１３０は、絶対値出力部１３１、固定値出力部１３２、下限リミッタ１３３、除算器１３４、及び乗算器１３５を有する。逆相ｑ軸電流指令制限部１３０のうち、絶対値出力部１３１、固定値出力部１３２、下限リミッタ１３３、及び除算器１３４は、制限値Ｋ_Ｎｑを生成する制限値生成部（第１制限値生成部の一例）を構築する。制限値Ｋ_Ｎｑは、第１制限値の一例である。 The reverse phase q-axis current command limiting unit 130 includes an absolute value output unit 131, a fixed value output unit 132, a lower limit limiter 133, a divider 134, and a multiplier 135. Of the reverse phase q-axis current command limiting unit 130, the absolute value output unit 131, the fixed value output unit 132, the lower limit limiter 133, and the divider 134 are the limit value generation units (first limit value) that generate the limit value K _Nq . An example of the generation part) is constructed. The limit value K _Nq is an example of the first limit value.

絶対値出力部１３１は、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０の出力側に接続されており、逆相ｑ軸電流ｉ_Ｎｑの絶対値｜ｉ_Ｎｑ｜を下限リミッタ１３３に出力する。 The absolute value output unit 131 is connected to the output side of the reverse phase dq axis current command generation unit 120, and outputs the absolute value | i _Nq | of the reverse phase q axis current i _Nq to the lower limit limiter 133.

固定値出力部１３２は、固定値０．５を除算器１３４の分子側の端子と、下限リミッタ１３３とに出力する。固定値０．５は、第１所定値の一例であり、電力変換装置１００の定格出力電流値に対する逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の割合が最大５０％であることを表す値である。 The fixed value output unit 132 outputs the fixed value 0.5 to the terminal on the numerator side of the divider 134 and the lower limit limiter 133. The fixed value 0.5 is an example of the first predetermined value, and is a value indicating that the ratio of the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* to the rated output current value of the power converter 100 is 50% at the maximum.

下限リミッタ１３３は、絶対値出力部１３１から逆相ｑ軸電流ｉ_Ｎｑの絶対値｜ｉ_Ｎｑ｜が入力され、固定値出力部１３２から固定値０．５が入力される。下限リミッタ１３３は、絶対値｜ｉ_Ｎｑ｜と固定値０．５とのうちの大きい方の値を除算器１３４の分母側の端子に出力する。このため、下限リミッタ１３３の出力は、０．５以上になる。下限リミッタ１３３は、第１下限リミッタの一例である。 In the lower limit limiter 133, the absolute value | i _Nq | of the reverse phase q-axis current i _Nq is input from the absolute value output unit 131, and the fixed value 0.5 is input from the fixed value output unit 132. The lower limit limiter 133 outputs the larger of the absolute value | i _Nq | and the fixed value 0.5 to the terminal on the denominator side of the divider 134. Therefore, the output of the lower limit limiter 133 is 0.5 or more. The lower limit limiter 133 is an example of the first lower limit limiter.

除算器１３４は、下限リミッタ１３３の出力が分母側の端子に入力されるとともに、固定値出力部１３２から固定値０．５が分子側の端子に入力される。除算器１３４は、固定値０．５を下限リミッタ１３３の出力で除算して得る値を制限値Ｋ_Ｎｑとして乗算器１３５に出力する。除算器１３４は、第１除算部の一例である。 In the divider 134, the output of the lower limit limiter 133 is input to the terminal on the denominator side, and the fixed value 0.5 is input from the fixed value output unit 132 to the terminal on the numerator side. The divider 134 outputs the value obtained by dividing the fixed value 0.5 by the output of the lower limit limiter 133 to the multiplier 135 as the limit value K _Nq . The divider 134 is an example of the first division unit.

乗算器１３５は、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０と除算器１３４に接続されており、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０から出力される逆相ｑ軸電流ｉ_Ｎｑに、除算器１３４から出力される制限値Ｋ_Ｎｑを乗算して逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊として、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０と二軸三相変換部１６０に出力する。乗算器１３５は、第１乗算部の一例である。 The multiplier 135 is connected to the reverse phase dq-axis current command generator 120 and the divider 134, and is connected to the reverse-phase q-axis current i _Nq output from the reverse-phase dq-axis current command generator 120 from the divider 134. The output limit value K _Nq is multiplied and output as a reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* to the reverse-phase d-axis current command limit unit 140 and the two-axis three-phase conversion unit 160. The multiplier 135 is an example of the first multiplier unit.

逆相ｄ軸電流指令制限部１４０は、絶対値出力部１４１、演算部１４２、下限リミッタ１４３、除算器１４４、絶対値出力部１４５、及び乗算器１４６を有する。逆相ｄ軸電流指令制限部１４０のうち、絶対値出力部１４１、演算部１４２、下限リミッタ１４３、除算器１４４、及び絶対値出力部１４５は、制限値Ｋ_Ｎｄを生成する制限値生成部（第２制限値生成部の一例）を構築する。制限値Ｋ_Ｎｄは、第２制限値の一例である。 The reverse phase d-axis current command limiting unit 140 includes an absolute value output unit 141, a calculation unit 142, a lower limit limiter 143, a divider 144, an absolute value output unit 145, and a multiplier 146. Of the reverse phase d-axis current command limiting units 140, the absolute value output unit 141, the calculation unit 142, the lower limit limiter 143, the divider 144, and the absolute value output unit 145 are the limit value generation units (limit value generation units 145) that generate the limit value K _Nd . An example of the second limit value generation unit) is constructed. The limit value K _Nd is an example of the second limit value.

絶対値出力部１４１は、逆相ｑ軸電流指令制限部１３０の乗算器１３５の出力側に接続されており、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の絶対値｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜を演算部１４２に出力する。 The absolute value output unit 141 is connected to the output side of the multiplier 135 of the reverse phase q-axis current command limiting unit 130, and the absolute value | i _Nq ^* | of the negative phase q-axis current command i _Nq ^* is set to the calculation unit 142. Output to.

演算部１４２は、演算用の関数を表すデータを保持しており、絶対値出力部１４１から入力される逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の絶対値｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜を関数ｆ（ｉ_Ｎｑ ^＊）＝（１－｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜）／（√３）に代入して得る演算値を下限リミッタ１４３及び除算器１４４に出力する。この関数ｆの意味については後述する。演算部１４２の演算値は、第２所定値の一例である。 The calculation unit 142 holds data representing a function for calculation, and converts the absolute value | i _Nq ^* | of the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* input from the absolute value output unit 141 into the function f (i _Nq . ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / The calculated value obtained by substituting into (√3) is output to the lower limit limiter 143 and the divider 144. The meaning of this function f will be described later. The calculated value of the calculation unit 142 is an example of the second predetermined value.

下限リミッタ１４３は、絶対値出力部１４５から逆相ｄ軸電流ｉ_Ｎｄの絶対値｜ｉ_Ｎｄ｜が入力され、演算部１４２から演算値が入力される。下限リミッタ１４３は、絶対値｜ｉ_Ｎｄ｜と演算値とのうちの大きい方の値を除算器１４４の分母側の端子に出力する。このため、下限リミッタ１４３の出力は、演算値以上になる。下限リミッタ１４３は、第２下限リミッタの一例である。 In the lower limit limiter 143, the absolute value | i _Nd | of the reverse phase d-axis current i _Nd is input from the absolute value output unit 145, and the calculated value is input from the calculation unit 142. The lower limit limiter 143 outputs the larger of the absolute value | i _Nd | and the calculated value to the terminal on the denominator side of the divider 144. Therefore, the output of the lower limit limiter 143 is equal to or higher than the calculated value. The lower limit limiter 143 is an example of the second lower limit limiter.

除算器１４４は、下限リミッタ１４３の出力が分母側の端子に入力されるとともに、演算部１４２から演算値が分子側の端子に入力される。除算器１４４は、演算値を下限リミッタ１４３の出力で除算して得る値を制限値Ｋ_Ｎｄとして乗算器１４６に出力する。除算器１４４は、第２除算部の一例である。 In the divider 144, the output of the lower limit limiter 143 is input to the terminal on the denominator side, and the calculated value is input from the arithmetic unit 142 to the terminal on the numerator side. The divider 144 outputs the value obtained by dividing the calculated value by the output of the lower limit limiter 143 to the multiplier 146 as the limit value K _Nd . The divider 144 is an example of the second division unit.

絶対値出力部１４５は、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０の出力側に接続されており、逆相ｄ軸電流ｉ_Ｎｄの絶対値｜ｉ_Ｎｄ｜を下限リミッタ１４３に出力する。 The absolute value output unit 145 is connected to the output side of the reverse phase dq-axis current command generation unit 120, and outputs the absolute value | i _Nd | of the reverse-phase d-axis current i _Nd to the lower limit limiter 143.

乗算器１４６は、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０と除算器１４４に接続されており、逆相ｄｑ軸電流指令生成部１２０から出力される逆相ｄ軸電流ｉ_Ｎｄに、除算器１４４から出力される制限値Ｋ_Ｎｄを乗算して逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊として、循環電流指令演算部１５０と二軸三相変換部１６０に出力する。乗算器１４６は、第２乗算部の一例である。 The multiplier 146 is connected to the reverse phase dq-axis current command generation unit 120 and the divider 144, and is connected to the reverse-phase d-axis current _iNd output from the reverse-phase dq-axis current command generation unit 120 from the divider 144. It is output to the circulating current command calculation unit 150 and the two-axis three-phase conversion unit 160 as a reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* by multiplying the output limit value K _Nd . The multiplier 146 is an example of the second multiplier unit.

循環電流指令演算部１５０は、逆相ｑ軸電流指令制限部１３０の乗算器１３５から出力される逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊と、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０の乗算器１４６から出力される逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊とに基づいて、循環電流指令ｉ_ｚ ^＊を演算する。循環電流指令演算部１５０は、循環電流指令生成部の一例である。 The circulating current command calculation unit 150 is from the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* output from the multiplier 135 of the reverse-phase q-axis current command limiter 130 and the multiplier 146 of the reverse-phase d-axis current command limiter 140. The circulating current command _iz ^* is calculated based on the output reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* . The circulating current command calculation unit 150 is an example of a circulating current command generation unit.

循環電流指令ｉ_ｚ ^＊は、デルタ結線電力変換部１１０に通流させる循環電流（ゼロ相電流）の指令値であり、次式（１）で表される。なお、角速度ωは、電力系統電圧の周波数に対応する角速度である。 The circulating current command _iz ^* is a command value of the circulating current (zero-phase current) to be passed through the delta connection power conversion unit 110, and is expressed by the following equation (1). The angular velocity ω is an angular velocity corresponding to the frequency of the power system voltage.

二軸三相変換部１６０は、変換部１６０Ａ及び１６０Ｂを有する。変換部１６０Ａは、逆相ｑ軸電流指令制限部１３０の乗算器１３５から出力される逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊と、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０の乗算器１４６から出力される逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊とに基づいて、ｄｑ軸系からαβ軸系への変換（正変換）を行い、電流指令ｉ_α、ｉ_βを変換部１６０Ｂに出力する。

The biaxial three-phase conversion unit 160 has conversion units 160A and 160B. The conversion unit 160A is output from the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* output from the multiplier 135 of the reverse phase q-axis current command limiter 130 and the multiplier 146 of the reverse phase d-axis current command limiter 140. Based on the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* , conversion (positive conversion) is performed from the dq-axis system to the αβ-axis system, and the current commands _iα and _iβ are output to the conversion unit 160B.

変換部１６０Ｂは、次式(２)に基づいて変換部１６０Ａから入力される電流指令ｉ_α、ｉ_βをｕｖｗの三相に変換し、電流指令ｉ^' _ｕｖ、ｉ^' _ｖｗ、ｉ^' _ｗｕを三相電流指令生成部１７０に出力する。 The conversion unit 160B converts the current commands i _α and i _β input from the conversion unit 160A into three phases of _uvw based on the following equation (2), and converts the current ^commands ^i'uv , _i'vw , and ^i'woo _. It is output to the three-phase current command generation unit 170.

三相電流指令生成部１７０は、加算器１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃを有する。加算器１７０Ａは、循環電流指令演算部１５０から出力される循環電流指令ｉ_ｚ ^＊と、電流指令ｉ^' _ｕｖとを加算して電流指令ｉ_ｕｖ ^＊を生成し、電流制御部１８０に出力する。

The three-phase current command generation unit 170 includes

adders

170A, 170B, 170C. The adder 170A adds the circulating current command _iz * output from the circulating current command calculation unit 150 and the current command _i'uv ^* to generate the current command i ^uv ^* , and outputs the current command i _uv * to the current control unit 180.

加算器１７０Ｂは、循環電流指令演算部１５０から出力される循環電流指令ｉ_ｚ ^＊と、電流指令ｉ^' _ｖｗとを加算して電流指令ｉ_ｖｗ ^＊を生成し、電流制御部１８０に出力する。加算器１７０Ｃは、循環電流指令演算部１５０から出力される循環電流指令ｉ_ｚ ^＊と、電流指令ｉ^' _ｗｕとを加算して電流指令ｉ_ｗｕ ^＊を生成し、電流制御部１８０に出力する。 The adder 170B adds the circulating current command _iz * output from the circulating current command calculation unit 150 and the current command ^i'vw to generate the current command _ivw ^* , and outputs the current command _ivw ^* to the current control unit 180. The adder 170C adds the circulating current command ^iz ^* output from the circulating current command calculation unit 150 and the current command _i'woo to generate the current command i _woo ^* , and outputs the current command i _woo * to the current control unit 180.

電流制御部１８０は、三相電流指令生成部１７０の加算器１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃからそれぞれ入力される電流指令ｉ_ｕｖ ^＊、ｉ_ｖｗ ^＊、ｉ_ｗｕ ^＊と、線間電圧Ｖ_Ｓｕｖ、Ｖ_Ｓｖｗ、Ｖ_Ｓｗｕと、変換器電流ｉ_ｕｖ、ｉ_ｖｗ、ｉ_ｗｕとに基づいて、電圧指令Ｖ_ｕｖ ^＊、Ｖ_ｖｗ ^＊、Ｖ_ｗｕ ^＊を生成する。なお、線間電圧Ｖ_Ｓｕｖ、Ｖ_Ｓｖｗ、Ｖ_Ｓｗｕは、図示しない電圧センサによって、変換器電流ｉ_ｕｖ、ｉ_ｖｗ、ｉ_ｗｕは図示しない電流センサによって検出されて電流制御部１８０に入力される。 The current control unit 180 includes current commands i _uv ^* , _ivw ^* , i ww ^* and line voltages V _Suv , V _Svw , which are input from the adders 170A, 170B, and 170C of the three-phase current command generation unit 170, _respectively . The voltage commands V _uv ^* , V _vw ^* , and V _woo ^* are generated based on the V _Sw and the converter currents i _uv , i _vw , and i _woo . The line voltage V _Suv , V _Svw , and V _Swu are detected by a voltage sensor (not shown), and the converter currents i _uv , _ivw , and i _woo are detected by a current sensor (not shown) and input to the current control unit 180.

具体的には、電流制御部１８０は、電流指令ｉ_ｕｖ ^＊から電流ｉ_ｕｖを減算した差分に基づいてＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御におけるゲインを調整して所望の電圧Ｖ_ｕｖが得られるように電圧指令Ｖ_ｕｖ ^＊の値を調整する。 Specifically, the current control unit 180 adjusts the gain in PID (Proportional-Integral-Differential) control based on the difference obtained by subtracting the current i _uv from the current command i _uv ^* to obtain a desired voltage V _uv . Adjust the value of the voltage command V _uv ^* so as to.

同様に、電流制御部１８０は、電流指令ｉ_ｖｗ ^＊から電流ｉ_ｖｗを減算した差分に基づいてＰＩＤ制御におけるゲインを調整して所望の電圧Ｖ_ｖｗが得られるように電圧指令Ｖ_ｖｗ ^＊の値を調整する。また、電流制御部１８０は、電流指令ｉ_ｗｕ ^＊から電流ｉ_ｗｕを減算した差分に基づいてＰＩＤ制御におけるゲインを調整して所望の電圧Ｖ_ｗｕが得られるように電圧指令Ｖ_ｗｕ ^＊の値を調整する。 Similarly, the current control unit 180 adjusts the gain in the PID control based on the difference obtained by subtracting the current _ivw from the current command _ivw ^* so that the desired voltage _Vvw can be ^obtained _. To adjust. Further, the current control unit 180 adjusts the gain in the PID control based on the difference obtained by subtracting the current i _woo from the current command i _woo ^* , and sets the value of the voltage command V _woo ^* so that a desired voltage V _woo can be obtained. adjust.

ＰＷＭ駆動部１９０は、電流制御部１８０から入力される電圧指令Ｖ_ｕｖ ^＊、Ｖ_ｖｗ ^＊、Ｖ_ｗｕ ^＊に基づいて、デルタ結線電力変換部１１０のコンバータセル１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗのゲートを駆動するゲート信号を生成し、デルタ結線電力変換部１１０に出力する。 The PWM drive unit 190 has converter cells 111u to 113u, 111v to 113v, 111w to the delta connection power conversion unit 110 based on the voltage commands V _uv ^* , V _vw ^* , and V _woo * input from the current control unit 180 ^. A gate signal for driving the gate of 113w is generated and output to the delta connection power conversion unit 110.

ここで、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０の演算部１４２が演算に用いる関数ｆ（ｉ_Ｎｑ ^＊）＝（１－｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜）／（√３）について説明する。 Here, the function f (i _Nq ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / (√3) used by the calculation unit 142 of the reverse phase d-axis current command limiting unit 140 will be described.

線間電圧ｖ_ｕｖ、ｖ_ｖｗ、ｖ_ｗｕ（瞬時値）は、実効値Ｖを用いると、次式(３)、(４)、(５)で表すことができる。 The line voltage v _uv , v _vw , v _woo (instantaneous value) can be expressed by the following equations (3), (4), and (5) by using the effective value V.

また、デルタ結線電力変換部１１０の各相にそれぞれ流入する電流ｉ_ｕｖ、ｉ_ｖｗ、ｉ_ｗｕは、次式(６)、(７)、(８)で表すことができる。なお、φは、線間電圧ｖ_ｕｖに対する電流ｉ_ｕｖの位相である。

Further, the currents i _uv , i _vw , and i _woo flowing into each phase of the delta connection power conversion unit 110 can be expressed by the following equations (6), (7), and (8). Note that φ is the phase of the current i _uv with respect to the line voltage v _uv .

また、デルタ結線電力変換部１１０に流すべき循環電流の指令を表す循環電流指令ｉ_ｚ ^＊は、次式(９)で表すことができる。Ｉ_ｚ０は循環電流の実効値であり、φ_ｚ０は、線間電圧ｖ_ｕｖに対する循環電流Ｉ_ｚ０の位相である。

Further, the circulating current command _iz ^* representing the command of the circulating current to be sent to the delta connection power conversion unit 110 can be expressed by the following equation (9). I _z0 is the effective value of the circulating current, and φ _z0 is the phase of the circulating current I _z0 with respect to the line voltage v _uv .

デルタ結線電力変換部１１０に循環電流を流すことにより、各相の有効電力は零になるという条件から、Ｉ_ｚ０及びφ_ｚ０を求める。ｕ相とｖ相との相間電力Ｐ_ｕｖは、次式(１０)で表すことができる。

_Iz0 and _φz0 are obtained from the condition that the active power of each phase becomes zero by passing a circulating current through the delta connection power conversion unit 110. The interphase power Puv between the _u phase and the v phase can be expressed by the following equation (10).

式(１０)より、ＶＩｃｏｓφ＋ＶＩ_ｚ０ｃｏｓφ_ｚ０＝０にするＩ_ｚ０及びφ_ｚ０は、Ｉ_ｚ０＝－Ｉ、φ_ｚ０＝φ、又は、φ_ｚ０＝－φとなる。

From the equation (10), I _z0 and φ _z0 for making VI cos φ + VI _z0 cos φ _z0 = 0 are I _z0 = −I, φ _z0 = φ, or φ _z0 = −φ.

ｖ相とｗ相との相間電力Ｐ_ｖｗは、次式(１１)で表すことができる。 The interphase power P _vw between the v phase and the w phase can be expressed by the following equation (11).

式(１１)より、ＶＩｃｏｓ（２π／３－φ）＋ＶＩ_ｚ０ｃｏｓ（－２π／３－φ_ｚ０）＝０にするＩ_ｚ０及びφ_ｚ０は、Ｉ_ｚ０＝－Ｉ、φ_ｚ０＝φ－４π／３、又は、φ_ｚ０＝－φとなる。

From equation (11), I _z0 and φ _z0 where VI cos (2π / 3-φ) + VI _z0 cos (-2π / 3-φ _z0 ) = 0 are I _z0 = −I, φ _z0 = φ-4π /. 3 or φ _z0 = −φ.

ｗ相とｕ相との相間電力Ｐ_ｗｕは、次式(１２)で表すことができる。 The interphase power P _woo between the w phase and the u phase can be expressed by the following equation (12).

式(１２)より、ＶＩｃｏｓ（－２π／３－φ）＋ＶＩ_ｚ０ｃｏｓ（－４π／３－φ_ｚ０）＝０にするＩ_ｚ０及びφ_ｚ０は、Ｉ_ｚ０＝－Ｉ、φ_ｚ０＝φ－２π／３、又は、φ_ｚ０＝－φとなる。

From equation (12), I _z0 and φ _z0 where VI cos (-2π / 3-φ) + VI z0 cos ( _-4π / 3-φ _z0 ) = 0 are I _z0 = −I, φ _z0 = φ-2π. / 3 or φ _z0 = −φ.

式(１０)～(１２)から各相の有効電力が０となる条件を満足するＩ_ｚ０及びφ_ｚ０は、次式(１３)、(１４)となる。 From equations (10) to (12), _Iz0 and _φz0 satisfying the condition that the active power of each phase becomes 0 are given by the following equations (13) and (14).

従って、循環電流指令ｉ_ｚ ^＊は次式(１５)で求めることができる。

Therefore, the circulating current command _iz ^* can be obtained by the following equation (15).

次に、電流ｉ_ｕｖ、ｉ_ｖｗ、ｉ_ｗｕを3相/2相変換すると、式(３)、(４)、(５)を用いて電流ｉα、ｉβは次式(１６)で表すことができる。

Next, when the currents i _uv , i _vw , and i _woo are converted into three-phase / two-phase, the currents iα and iβ can be expressed by the following equation (16) using equations (3), (4), and (5). can.

さらに、電流ｉα、ｉβはdq（逆）変換すると、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊は、次式(１７)で表すことができる。

Further, when the currents iα and iβ are dq (reverse) converted, the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* and the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* can be expressed by the following equation (17).

ここで、循環電流指令ｉ_ｚ ^＊を次式(１８)のように表すこととする。

Here, the circulating current command _iz ^* is expressed as the following equation (18).

式(１３)、(１４)から、循環電流指令ｉ_ｚ ^＊は次式(１９)で表わせる。Ａ、Ｂは係数である。

From the equations (13) and (14), the circulating current command _iz ^* can be expressed by the following equation (19). A and B are coefficients.

式(１９)は、式(１５)と等しいことから、係数Ａ、Ｂは次式(２０)、(２１)のように表すことができる。

Since the equation (19) is equal to the equation (15), the coefficients A and B can be expressed as the following equations (20) and (21).

以上から、循環電流指令ｉ_ｚ ^＊は次式(２２)のように求めることができる。

From the above, the circulating current command _iz ^* can be obtained as shown in the following equation (22).

従って、逆相の三相交流電流の指令ｉ_ｕｖ ^＊、ｉ_ｖｗ ^＊、ｉ_ｗｕ ^＊を次式(２３)で求めることができる。

Therefore, the commands i _uv ^* , _ivw ^* , and i _woo ^* of the three-phase alternating current of the opposite phase can be obtained by the following equation (23).

式(２３)を展開すると、以下のように表すことができる。

When equation (23) is expanded, it can be expressed as follows.

式(２４)より、三相交流電流の指令ｉ_ｕｖ ^＊、ｉ_ｖｗ ^＊、ｉ_ｗｕ ^＊の最大値は次式(２５)、(２６)、(２７)として表すことができる。

From the equation (24), the maximum values of the three-phase alternating current commands i _uv ^* , i _vw ^* , and i _woo ^* can be expressed as the following equations (25), (26), and (27).

式(２５)から逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の範囲として、次式(２８)で表される条件が得られる。

As the range of the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* from the equation (25), the condition represented by the following equation (28) can be obtained.

すなわち、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊は、電力変換装置１００の定格出力の－５０％から５０％の値を取りうることになる。換言すれは、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の絶対値は、電力変換装置１００の定格出力の０％から５０％までの値を取りうることになる。

That is, the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* can take a value of -50% to 50% of the rated output of the power converter 100. In other words, the absolute value of the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* can take a value from 0% to 50% of the rated output of the power converter 100.

また、(２６)、(２７)式から、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊の範囲として、次式(２９)で表される条件が得られる。 Further, from the equations (26) and (27), the condition represented by the following equation (29) can be obtained as the range of the reverse phase d-axis current command _ind ^* .

このように、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊が取り得る範囲は、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を含んだ関数で表され、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊の絶対値は、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊がゼロ（０）のときに１／√３（約０．５７７）であり、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊が０．５のときに１／２√３（約０．２８８）である。すなわち、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊の絶対値は、電力変換装置１００の定格出力の２８．８％から５７．７％までの値を取りうることになる。

In this way, the range that the reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* can take is represented by a function that includes the reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* , and the absolute value of the reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* is It is 1 / √3 (about 0.577) when the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* is zero (0), and 1 / 2√ when the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* is 0.5. 3 (about 0.288). That is, the absolute value of the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* can take a value from 28.8% to 57.7% of the rated output of the power converter 100.

このような計算結果から、図２に示す逆相ｑ軸電流指令制限部１３０の固定値出力部１３２が保持する固定値を逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の絶対値の最大値である０．５に設定するとともに、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０の演算部１４２の関数を式(２９)に基づいてｆ（ｉ_Ｎｑ ^＊）＝（１－｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜）／（√３）に設定している。 From such a calculation result, the fixed value held by the fixed value output unit 132 of the negative phase q-axis current command limiting unit 130 shown in FIG. 2 is the maximum value of the absolute value of the negative phase q-axis current command i _Nq ^* . While setting to .5, the function of the calculation unit 142 of the reverse phase d-axis current command limiting unit 140 is set to f (i _Nq ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / (√3) based on the equation (29). ) Is set.

従って、電力変換装置１００では、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を５７．７％まで増大させることができる。これは、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を生成する逆相ｑ軸電流指令制限部１３０と、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を生成する逆相ｄ軸電流指令制限部１４０とを別々に設けたことと、式(２９)に示すように、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊が取り得る範囲が逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を含んだ関数で表されることから、逆相ｄ軸電流指令制限部１４０が逆相ｑ軸電流指令制限部１３０によって生成される逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を用いて逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を生成するようにしたこととによって実現されている。 Therefore, in the power converter 100, the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* can be increased up to 57.7%. This separates the reverse-phase q-axis current command limiting unit 130 that generates the reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* and the negative-phase d-axis current command limiting unit 140 that generates the reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* . As shown in Eq. (29), the range that can be taken by the reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* is expressed by a function including the reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* . The phase d-axis current command limiting unit 140 is configured to generate the negative-phase d-axis current command i _Nd ^* using the negative-phase q-axis current command i _Nq ^* generated by the negative-phase q-axis current command limiting unit 130. It is realized by.

逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊とのベクトルでの関係が考慮されていない場合には、従来のように逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊とを１つの共通のフィルタ（制限器）を用いて生成している。このような場合には、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊及び逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の最大値は、変換器定格の５０％になる。これは、デルタ結線MMCにおいて、逆相電流出力時は、各相の直流コンデンサ電圧の平均値を相間でバランスするためにデルタ結線部に基本周波数の零相電流を流すことにより変換器に流れる電流が増加するためである。 If the vector relationship between the anti-phase d-axis current command i _Nd ^* and the anti-phase q-axis current command i _Nq ^* is not taken into consideration, the anti-phase d-axis current command i _Nd ^* and the anti-phase d-axis current command i Nd * are out of phase as in the past. The q-axis current command i _Nq ^* is generated using one common filter (limiter). In such a case, the maximum value of the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* and the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* is 50% of the converter rating. This is the current that flows in the converter by passing the zero-phase current of the fundamental frequency through the delta connection part in order to balance the average value of the DC capacitor voltage of each phase between the phases at the time of reverse phase current output in the delta connection MMC. This is because

このような従来の手法に比べて、電力変換装置１００は、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を５７．７％まで増大させることができ、デルタ結線電力変換部１１０の容量を増大させることなく、電力変換装置１００の逆相電流の出力可能範囲を増大させることができる。 Compared with such a conventional method, the power conversion device 100 can increase the reverse phase d-axis current command _ind ^* up to 57.7% without increasing the capacity of the delta connection power conversion unit 110. , The output range of the reverse phase current of the power converter 100 can be increased.

従来のように、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を１つの共通の制限値で制限する場合には、逆相電流の出力可能範囲は、電力変換装置１００が出力可能な最大の電力をＰとすると、半径が０．５Ｐの円で表される。 When the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* and the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* are limited by one common limit value as in the conventional case, the output range of the reverse phase current is the power conversion device. Assuming that the maximum electric power that 100 can output is P, it is represented by a circle having a radius of 0.5P.

これに対して、電力変換装置１００のように逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊をそれぞれ別の制限値で制限する場合には、逆相電流の出力可能範囲は、半径が０．５Ｐの円に外接する六角形で表される。 On the other hand, when the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* and the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* are limited by different limit values as in the power converter 100, the reverse phase current can be output. The range is represented by a hexagon circumscribing a circle with a radius of 0.5P.

従って、デルタ結線電力変換部１１０（デルタ結線ＭＭＣ）を含む電力変換装置１００において、制限値の異なる逆相ｑ軸電流指令制限部１３０及び逆相ｄ軸電流指令制限部１４０を含むことによって、電流制限がかかっている状態において最大の逆相無効電流を出力することが可能になる。 Therefore, in the power conversion device 100 including the delta connection power conversion unit 110 (delta connection MMC), the current is included by including the reverse phase q-axis current command limiting unit 130 and the reverse phase d-axis current command limiting unit 140 having different limit values. It becomes possible to output the maximum reverse phase invalid current in the restricted state.

高圧・大容量次世代電力変換器としてＭＭＣへの注目度が高まっており、特にデルタ結線ＭＭＣはデルタ結線部に循環電流を流して逆相無効電流を出力できることから注目されている。このため、デルタ結線電力変換部１１０の容量を増大させることなく、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を５７．７％まで増大させることによって、逆相電流出力を増大させることができる電力変換装置１００は、非常に有用性が高い。 MMC is attracting increasing attention as a high-voltage / large-capacity next-generation power converter, and in particular, delta-connected MMC is attracting attention because it can output a reverse-phase reactive current by passing a circulating current through the delta-connected portion. Therefore, the reverse phase current output can be increased by increasing the reverse phase d-axis current command _ind ^* to 57.7% without increasing the capacity of the delta connection power conversion unit 110. 100 is very useful.

なお、以上では、図２に示すような構成の逆相ｑ軸電流指令制限部１３０及び逆相ｄ軸電流指令制限部１４０を含む形態について説明したが、逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を生成する回路構成は、図２に示す回路構成に限られるものではない。 In the above description, the embodiment including the reverse phase q-axis current command limiting unit 130 and the negative phase d-axis current command _limiting unit ¹⁴⁰ having the configuration as shown in FIG. 2 has been described. The circuit configuration for generating the reverse phase q-axis current command i _Nq ^* is not limited to the circuit configuration shown in FIG.

逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊と逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を生成する回路は、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊の絶対値の最大値が５０％であり、逆相ｑ軸電流指令ｉ_Ｎｑ ^＊を含む関数ｆ（ｉ_Ｎｑ ^＊）＝（１－｜ｉ_Ｎｑ ^＊｜）／（√３）を利用して逆相ｄ軸電流指令ｉ_Ｎｄ ^＊を生成できる回路構成であれば、図２に示す回路構成とは異なる構成であってもよい。 In the circuit that generates the reverse-phase d-axis current command i _Nd ^* and the reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* , the maximum absolute value of the reverse-phase q-axis current command i _Nq ^* is 50%, and the reverse-phase q-axis If the circuit configuration can generate the reverse phase d-axis current command i _Nd ^* using the function f (i _Nq ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / (√3) including the current command i _Nq ^* . , The configuration may be different from the circuit configuration shown in FIG.

また、以上では、デルタ結線電力変換部１１０（デルタ結線ＭＭＣ）を含む電力変換装置１００について説明したが、三相五脚鉄心変圧器を用いた構成であってもよい。図３は、実施の形態の変形例のデルタ結線電力変換部１１０Ｍを示す図である。 Further, although the power conversion device 100 including the delta connection power conversion unit 110 (delta connection MMC) has been described above, a configuration using a three-phase five-legged iron core transformer may be used. FIG. 3 is a diagram showing a delta connection power conversion unit 110M of a modified example of the embodiment.

デルタ結線電力変換部１１０Ｍは、図１に示すようにデルタ結線部１１４ｕ、１１４ｖ、１１４ｗでデルタ結線電力変換部１１０を電力系統１０に接続する代わりに、三相五脚鉄心変圧器１０１Ｍを介して電力系統１０に接続されている。なお、三相五脚鉄心変圧器１０１Ｍは、変圧器の漏れインダクタンスを連系リアクトルとして使用することができ、また循環電流に対するインダクタンス成分を含んでいるため、図１に示すリアクトル成分１１５ｕ、１１５ｖ、１１５ｗは図３では示さない。 As shown in FIG. 1, the delta connection power conversion unit 110M uses a three-phase five-legged iron core transformer 101M instead of connecting the delta connection power conversion unit 110 to the power system 10 at the delta connection units 114u, 114v, 114w. It is connected to the power system 10. Since the three-phase five-legged iron core transformer 101M can use the leakage inductance of the transformer as an interconnection reactor and also contains an inductance component with respect to the circulating current, the reactor components 115u and 115v shown in FIG. 1 115w is not shown in FIG.

電力変換装置１００は、図３に示すデルタ結線電力変換部１１０Ｍを図１に示すデルタ結線電力変換部１１０の代わりに用いた構成であってもよい。 The power conversion device 100 may have a configuration in which the delta connection power conversion unit 110M shown in FIG. 3 is used in place of the delta connection power conversion unit 110 shown in FIG.

以上、本発明の例示的な実施の形態の電力変換装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the power conversion device according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments and does not deviate from the scope of claims. , Various modifications and changes are possible.

１０電力系統
１００電力変換装置
１０１Ｍ三相五脚鉄心変圧器
１１０、１１０Ｍデルタ結線電力変換部
１１１ｕ～１１３ｕ、１１１ｖ～１１３ｖ、１１１ｗ～１１３ｗコンバータセル
１１４ｕ、１１４ｖ、１１４ｗデルタ結線部
１１５ｕ、１１５ｖ、１１５ｗリアクトル成分
１２０逆相ｄｑ軸電流指令生成部
１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ電流センサ
１３０逆相ｑ軸電流指令制限部
１３１絶対値出力部
１３２固定値出力部
１３３下限リミッタ
１３４除算器
１３５乗算器
１４０逆相ｄ軸電流指令制限部
１４１絶対値出力部
１４２演算部
１４３下限リミッタ
１４４除算器
１４５絶対値出力部
１４６乗算器
１５０循環電流指令演算部
１６０二軸三相変換部
１７０三相電流指令生成部
１８０電流制御部
１９０ＰＷＭ駆動部 10 Power system 100 Power converter 101M Three-phase five-legged iron core transformer 110, 110M Delta connection power conversion unit 111u to 113u, 111v to 113v, 111w to 113w Converter cell 114u, 114v, 114w Delta connection unit 115u, 115v, 115w Reactor Component 120 Reverse-phase dq-axis current command generator 125A, 125B, 125C Current sensor 130 Reverse-phase q-axis current command limiter 131 Absolute value output section 132 Fixed value output section 133 Lower limit limiter 134 Divider 135 Multiplier 140 Reverse-phase d-axis Current command limiter 141 Absolute value output unit 142 Calculation unit 143 Lower limit limiter 144 Divider 145 Absolute value output unit 146 Multiplier 150 Circulation current command calculation unit 160 Two-axis three-phase conversion unit 170 Three-phase current command generation unit 180 Current control unit 190 PWM drive unit

Claims

A delta connection having a first power conversion unit, a second power conversion unit, and a third power conversion unit, and the first power conversion unit, the second power conversion unit, and the third power conversion unit are delta-connected. Delta connection modular multi-level converter with parts,
A reverse-phase dq-axis current command generator that obtains the reverse-phase d-axis current and the reverse-phase q-axis current from the load current,
A reverse-phase q-axis current that generates a reverse-phase q-axis current command of -0.5 or more and 0.5 or less based on the reverse-phase q-axis current and the first limit value that limits the reverse-phase q-axis current. Command restriction part and
Using a function including the reverse phase q-axis current command based on the reverse phase d-axis current and a second limit value that limits the reverse phase d-axis current in response to the reverse phase q-axis current command. A reverse-phase d-axis current command limiter that generates a reverse-phase d-axis current command,
A circulating current command generator that generates a circulating current command indicating a command value of the circulating current flowing through the delta connection modular multi-level converter based on the reverse phase q-axis current command and the reverse phase d-axis current command. ,
A two-axis three-phase converter that converts the reverse-phase q-axis current command and the reverse-phase d-axis current command into a three-phase current value,
A three-phase current command generator that generates a three-phase current command by adding the circulating current command to the three-phase current value,
A current control unit that generates a three-phase voltage command based on the three-phase current command ,
Including a drive unit for driving the delta connection modular multi-level converter based on the three-phase voltage command .
Assuming that the reverse phase q-axis current command is i _Nq ^* , the function is f (i _Nq ^* ) = (1- | i _Nq ^* |) / (√3) .