JP7204067B1 - 電力変換装置およびその制御方法 - Google Patents
電力変換装置およびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7204067B1 JP7204067B1 JP2022566177A JP2022566177A JP7204067B1 JP 7204067 B1 JP7204067 B1 JP 7204067B1 JP 2022566177 A JP2022566177 A JP 2022566177A JP 2022566177 A JP2022566177 A JP 2022566177A JP 7204067 B1 JP7204067 B1 JP 7204067B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- period
- carrier signal
- initial phase
- phase
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
[電力変換装置の構成]
図1は、電力変換装置の概略構成図である。図1を参照して、電力変換装置1は、互いに直列接続された複数のサブモジュール(SM:Sub Module)7を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。電力変換装置1は、直流回路14と交流回路12との間で電力変換を行なう。具体的には、電力変換装置1は、電力変換回路部2と、制御装置3とを含む。
図2は、制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図2には、コンピュータによって制御装置3を構成する例が示される。
図3は、制御装置3の機能的構成例を示すブロック図である。図3を参照して、制御装置3は、機能的には、直流電圧指令生成部60と、交流電圧指令生成部61と、循環電流指令生成部62と、コンデンサ電圧指令生成部63と、アーム電圧指令生成部64と、キャリア制御部65とを含む。これらの機能ブロックは、たとえば、図2のCPU54がプログラムに従って動作することによって実現される。
Idc=(Idc_p+Idc_n)/2 …(1)
によって計算できる。
Iccu=(Ipu+Inu)/2-Idc/3 …(2)
によって計算できる。
図4は、図1の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図4に示すサブモジュール7は、ハーフブリッジ型の変換回路20HBと、蓄電素子としての直流コンデンサ24と、電圧検出器27と、個別制御部28とを含む。変換回路20HBをブリッジ回路20HBとも称する。
図5は、図4の個別制御部28の構成例を示すブロック図である。図5を参照して、各サブモジュール7に設けられた個別制御部28は、通信インターフェイス(I/F)70と、キャリア信号生成器71と、ゲート信号生成器72と、A/D変換器73とを含む。
θ=2π/Kcell (2πがキャリア周期βに対応) …(3)
で表される。したがって、各アームに設けられた第i番目(1≦i≦Kcell)のサブモジュール7におけるキャリア信号の初期位相γは、
γ=(i-1)×θ …(4)
で表される。この初期位相γの値が、キャリア位相指令値CR_PHSとして、各アームの第i番目のサブモジュール7に割り当てられる。
α×N=β0×M0=β1×M1=β2×M2=… …(5)
が成り立つ。
図7は、キャリア信号の周期および初期位相を初期設定する手順を説明するためのタイミング図である。
図8は、キャリア信号の周期の変更の具体例を説明するためのタイミング図である。図8では、キャリア周期がβからβ’に変更される例が示される。N、M、M’を2以上の整数とし、系統周波数をαとすると、α×N=β×M=β’×M’が成り立つ。
A’=A+β×L …(6)
に設定される。図8に示す例では、変更前のオフセット時間Aは0であり、L=2である。オフセット時間の差(すなわち、A’-A)をキャリア周期βの整数倍に設定することによって、各キャリア信号の位相が初期位相γになるタイミングでキャリア周期を切り替えることができる。
上記のとおり、実施の形態1の電力変換装置によれば、キャリア信号の位相が初期位相となるタイミングでキャリア信号の周期が変更される。これにより、キャリア波形の歪みを最低限に抑えて、電力変換処理への悪影響を生じさせないようにしながら、動的にキャリア周期を変更できる。この結果、電力系統の状況や制御状況に適したキャリア周波数の選択が可能となる。たとえば、系統事故発生時などに制御応答速度を上げるためキャリア周波数を高くしたり、定常運転時に変換器回路のスイッチング頻度を抑えるためキャリア周波数を低くしたりするといった運用が実現できる。
MMC方式の電力変換装置では、所望の制御出力を得るためには、個々のサブモジュールの蓄電素子の電圧を目標値近辺に維持する必要がある。ところが、位相シフトPWM制御では、運転状況に応じて特定のサブモジュールに蓄電素子に電圧が蓄積されて、サブモジュール間の電圧バランスに偏りが生じる場合がある。このような電圧バランスの偏りを解消するために、各サブモジュールのキャリア信号の初期位相を動的に変更する方法が知られている。以下、キャリア信号の初期位相を動的に変化させる手順について説明する。
図9は、キャリア信号の初期位相を変更する手順を説明するためのタイミング図である。
γ=γ0+δ=(i-1)×θ+δ …(7)
で表される。
上記のとおり、実施の形態2の電力変換装置によれば、キャリア信号の位相が初期位相となるタイミングでキャリア信号の初期位相が変更される。特に実施の形態2の場合には、各サブモジュールにおける初期位相γが一斉に同じ調整値δだけ変更される。調整値δを比較的小さい値に設定することにより、キャリア波形の歪みを最低限に抑えて、電力変換処理への悪影響を生じさせないようにしながら、動的にキャリア信号の初期位相を変更できる。したがって、キャリア信号の初期位相が固定化されることによって生じるサブモジュール間のキャパシタ電圧のバランスの偏りを解消できる。
[実施の形態1,2のまとめ]
以下、図10および図11のフローチャートを参照して、本開示における電力変換装置の制御方法について総括する。
Claims (12)
- 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
複数のアームと、
制御装置とを備え、
各アームは、互いに直列接続された複数のサブモジュールを備え、
各サブモジュールは、
入出力端子対と、
複数のスイッチング素子を含むブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路を介して前記入出力端子対に接続される蓄電素子とを含み、
前記制御装置は、各サブモジュールの前記ブリッジ回路を位相シフトパルス幅変調によって制御し、各サブモジュールにおいて前記位相シフトパルス幅変調に用いられるキャリア信号の初期位相は他のサブモジュールと異なるように設定され、
前記制御装置は、前記キャリア信号の周期を動的に変更する場合に、各サブモジュールにおける前記キャリア信号の位相が前記初期位相に等しいタイミングで前記キャリア信号の周期を変更する、電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記キャリア信号の前記初期位相を動的に変更する場合に、各サブモジュールにおける前記キャリア信号の位相が変更前の前記初期位相に等しいタイミングで、前記キャリア信号の前記初期位相を変更する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記キャリア信号の初期位相を動的に変更する場合に、前記サブモジュールごとに初期設定された初期位相に前記複数のサブモジュール間で共通の調整値を加算することによって初期位相を変更する、請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記キャリア信号の周期を第1の周期から第2の周期に変更する場合に、前記第1の周期と前記第2の周期との公倍数は、前記交流回路の電圧の周期の整数倍に等しい、請求項2または3に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記交流回路の前記周期の前記整数倍に等しい周期を有し、前記交流回路の電圧に同期したリセット信号を生成し、前記リセット信号とともに前記キャリア信号の周期および初期位相の指令値を各サブモジュールに送信し、
各サブモジュールは、前記リセット信号に応答して、前記指令値に従って前記キャリア信号の前記周期および前記初期位相を設定する、請求項4に記載の電力変換装置。 - 各サブモジュールは、受信した前記周期の指令値および前記初期位相の指令値が前値保持の場合に、前記リセット信号に応答して前記キャリア信号を再設定する、請求項5に記載の電力変換装置。
- 直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置の制御方法であって、
前記電力変換装置は、複数のアームを備え、
各アームは、互いに直列接続された複数のサブモジュールを備え、
各サブモジュールは、
入出力端子対と、
複数のスイッチング素子を含むブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路を介して前記入出力端子対に接続される蓄電素子とを含み、
前記制御方法は、
各アームの前記サブモジュールごとに異なる初期位相と各サブモジュールで共通の第1の周期とを有するキャリア信号を用いて、位相シフトパルス幅変調によって各サブモジュールの前記ブリッジ回路を制御するステップと、
各サブモジュールにおける前記キャリア信号の位相が前記初期位相に等しいタイミングで、前記キャリア信号の周期を前記第1の周期から第2の周期に動的に変更するステップとを備える、電力変換装置の制御方法。 - 各サブモジュールにおける前記キャリア信号の位相が前記初期位相に等しいタイミングで、前記キャリア信号の前記初期位相を動的に変更するステップをさらに備える、請求項7に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記初期位相を動的に変更するステップは、前記サブモジュールごとに初期設定された初期位相に前記複数のサブモジュール間で共通の調整値を加算するステップを含む、請求項8に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記第1の周期と前記第2の周期との公倍数は、前記交流回路の電圧の周期の整数倍に等しい、請求項8または9に記載の電力変換装置の制御方法。
- 前記周期を動的に変更するステップおよび前記初期位相を動的に変更するステップの各々は、
前記交流回路の前記周期の前記整数倍に等しい周期を有し、前記交流回路の電圧に同期したリセット信号を生成するステップと、
前記リセット信号とともに前記キャリア信号の周期の指令値および初期位相の指令値を各サブモジュールに送信するステップと、
各サブモジュールが、前記リセット信号に応答して、前記指令値に従って前記キャリア信号の前記周期および前記初期位相を設定するステップとを含む、請求項10に記載の電力変換装置の制御方法。 - 前記指令値に従って前記キャリア信号の前記周期および前記初期位相を設定するステップは、
受信した前記周期の指令値および前記初期位相の指令値が前値保持の場合に、前記リセット信号に応答して前記キャリア信号を再設定するステップを含む、請求項11に記載の電力変換装置の制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/024562 WO2023248300A1 (ja) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 電力変換装置およびその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7204067B1 true JP7204067B1 (ja) | 2023-01-13 |
JPWO2023248300A1 JPWO2023248300A1 (ja) | 2023-12-28 |
Family
ID=84888476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022566177A Active JP7204067B1 (ja) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 電力変換装置およびその制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7204067B1 (ja) |
WO (1) | WO2023248300A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006109688A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-04-20 | Meidensha Corp | 多相直列多重電力変換装置のpwm制御方法 |
JP2019092333A (ja) * | 2017-11-16 | 2019-06-13 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
WO2021130911A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2022
- 2022-06-20 JP JP2022566177A patent/JP7204067B1/ja active Active
- 2022-06-20 WO PCT/JP2022/024562 patent/WO2023248300A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006109688A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-04-20 | Meidensha Corp | 多相直列多重電力変換装置のpwm制御方法 |
JP2019092333A (ja) * | 2017-11-16 | 2019-06-13 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
WO2021130911A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023248300A1 (ja) | 2023-12-28 |
JPWO2023248300A1 (ja) | 2023-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11601064B2 (en) | Power conversion device having a frequency of a first control signal higher than a frequency of a second control signal | |
JP6676229B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6336236B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6559387B1 (ja) | 電力変換装置 | |
EP3059847B1 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP6818191B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6425855B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6768993B1 (ja) | 電力変換装置 | |
WO2022070268A1 (ja) | 電力変換装置 | |
US11336169B2 (en) | Power conversion device | |
US20230163694A1 (en) | Power conversion device | |
JP7204067B1 (ja) | 電力変換装置およびその制御方法 | |
US20230070123A1 (en) | 3-phase pv inverter with 2-phase isolated operation in the event of a network fault | |
WO2023053173A1 (ja) | 電力変換装置、および電力変換システム | |
JP7134306B2 (ja) | 電力変換システムおよびその制御装置 | |
JP6910579B1 (ja) | 電力変換システムおよびその制御装置 | |
JP6873352B1 (ja) | 電力変換システムおよびその制御装置 | |
WO2023214462A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP7134312B2 (ja) | 電力変換装置 | |
WO2022208619A1 (ja) | 電力変換装置 | |
US20240128888A1 (en) | Power conversion device | |
JPH1189281A (ja) | 電圧形インバータ装置 | |
JPH0698563A (ja) | 電力変換器の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221028 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20221028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7204067 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |