JP7313541B2 - 電力変換システム及び電力変換制御方法 - Google Patents
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Description
・各段の三角波PWMキャリアの位相が揃わないように位相差を設けている。
具体的には、各段の三角波PWMキャリアの位相がを所定の位相差になるように、基本の三角波PWMキャリアをシフトしている。N段構成の場合には、その位相差を180 / N(deg / 段)にして、各段の三角波PWMキャリアの位相を順に決定している。例えば、1段目の三角波PWMキャリアの位相を、基本の三角波PWMキャリアの位相に揃えて0にする。2段目の三角波PWMキャリアの位相を、基本の三角波PWMキャリアの位相に180 / N(deg / 段)を加えた位相にする。3段目の三角波PWMキャリアの位相を、基本の三角波PWMキャリアの位相に180x2 / N(deg / 段)を加えた位相にする。以下、同様に各段の位相を決定する。
・図3Aに示すセル変換器30Xの入力IN1と、入力IN2に与える電圧基準の極性を反転させている(単相ユニポーラ変調という。)。
図5は、実施形態の電流サンプリングと電圧基準の更新のタイミングについて説明するための図である。
図6は、図4の回路構成のシミュレーションの結果を説明するための図である。図6中の(a)に、第1段目のコンバータの電流(CNV電流)の検出値(I_U1:破線)のサンプリング結果(I_U1_S:実線)を示す。図6中の(b)に、第2段目のコンバータの電流(CNV電流)の検出値(I_U2:破線)のサンプリング結果(I_U2_S:実線)を示す。図6中の(c)に、系統電流の変化を示す。この系統電流の振幅は、上記の図6中の(a)に示した第1段目のコンバータの電流のサンプリング結果(I_U1_S)と、図6中の(b)に示した第2段目のコンバータの電流のサンプリング結果(I_U2_S)との和である。図6中の(c)に示す系統電流isのスイッチングリップルは、各コンバータの電流のサンプリング結果に比べて小さくなっている。
第1の実施形態の変形例について説明する。
第1の実施形態において、各セルキャリアの各頂点と、各中間点とにおいて、電流サンプリングと電圧基準の更新を繰り返す事例について説明した。これに代えて、本変形例では、第1の実施形態の事例に対して各セルキャリアの各中間点を、制御に関わるタイミングから除き、各セルキャリアの各頂点において、電流サンプリングと電圧基準の更新を繰り返す事例について説明する。
第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態に示した手法を、並列数Nのコンバータに拡張した事例について説明する。系統電流isは、各コンバータの並列数に対応するN個の電流の加算になる。各コンバータは、個別に制御されるために、各コンバータの電流の値は一律にならない。各コンバータの電流のばらつきの影響を軽減させるために、各コンバータの電流値の重みを合わせるように、N個の電流の平均を算出して、系統電流isをこれに基づいて制御するとよい。なお、残りの(N-1)個の成分は、循環電流の成分に対応する。この循環電流の成分の割り付け方は様々な取り方が考えられるが、次の式(8)から式(13)にその一例を示す。
第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、上述した手法を、並列数が3個のコンバータに適用した事例について説明する。この場合の構成は、図1の構成に相当する。
第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態では、上述した手法を、電動機401を駆動させるドライブシステム以外に適用する事例について説明する。
前述の図4に示した構成例は、自励式無効電力補償装置(Static synchronous compensator(STATCOM))に適用可能である。これを等価回路ではなく、電力変換システム1Aの主回路の概略構成とする。STATCOMの場合には、複数のセル変換器30Xを、自励式インバータとして機能させる。換言すれば、セル変換器30Xのインバータ回路を除いて構成してもよい。
さらに、電池を、その直流側に接続して、電力変換システム1Aを電池電力貯蔵装置として構成してもよい。この場合、交流電力から変換した直流電力で電池を充電したり、電池に蓄えた直流電力を変換した交流電力として、電池から放電させたりすることが可能なる。
Claims (12)
- 多相交流の電力系統に連系する電力変換システムであって、
複数のスイッチを含み、前記電力系統の各相に、相ごとに並列になるように設けられた複数の変換器と、
互いに所定の位相差を有する複数のキャリア信号を用いて、前記複数の変換器をキャリア比較型のPWM制御によって制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数のキャリア信号の中の特定のキャリア信号の1周期の中に所定の時間間隔で4回以上の偶数回のタイミングが定められ、前記4回以上の偶数回のタイミングに夫々前記複数の変換器の1次側の電流を検出し、
前記検出した1次側の電流の値と、前記1次側の電流基準の値とを用いて前記PWM制御のための電圧基準を生成して、前記4回以上の偶数回のタイミングに夫々前記電圧基準を更新して、
前記特定のキャリア信号と前記更新された電圧基準とを用いて、前記複数の変換器の中の特定の変換器を制御する、
電力変換システム。 - 前記4回以上の偶数回のタイミングには、前記複数のキャリア信号の何れかの振幅が尖塔値になるタイミングに係る第1タイミングが含まれる、
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記4回以上の偶数回のタイミングには、前記複数のキャリア信号の振幅が夫々尖塔値になる第1タイミングの間のタイミングに係る第2タイミングが含まれる、
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記第2タイミングは、時間軸上で時間軸方向に互いに隣接する前記複数のキャリア信号の振幅が夫々尖塔値になる2つのタイミングの中間に決定されている
請求項3に記載の電力変換システム。 - 前記第2タイミングは、前記複数のキャリア信号のうち先行する第1キャリア信号が尖塔値になる第1尖塔タイミングと、前記第1キャリア信号に続く第2キャリア信号が尖塔値になる第2尖塔タイミングとの中間に決定されている
請求項3に記載の電力変換システム。 - 前記4回以上の偶数回のタイミングの回数は、前記相ごとに並列になるように設けられた複数の変換器の個数に基づいて決定されている、
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記相ごとに並列になるように設けられる前記複数の変換器の個数は、N個(Nは、2以上の整数。)であり、
前記制御部は、
前記電力系統に流れる系統電流の大きさと、前記N個の変換器に流す(N-1)個の循環電流との大きさを要素に含む電流ベクトルと、N次の正方行列とを用いた演算を含む電流制御によって決定する、
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、
1つの前記系統電流と、前記(N-1)個の循環電流とを要素に含む電流ベクトルをさらに用いた前記演算を含む電流制御を実施する、
請求項7に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、
1つの前記電力系統側の合成電圧と、前記(N-1)個の循環電流に対応する電圧基準とを要素に含む電圧ベクトルを生成する前記演算を含む電流制御を実施する、
請求項7に記載の電力変換システム。 - 1次側巻線が3相スター結線であり、2次側巻線が互いに絶縁された3相オープンデルタ結線の変圧器
を備え、
前記2次側巻線には、前記複数の変換器が接続され、
前記1次側巻線には、前記電力系統から3相の交流電力が供給される、
請求項1に記載の電力変換システム。 - 多相交流の電力系統に連系する電力変換システムであって、
前記電力系統の各相に、相ごとに並列になるように設けられた第1変換器と第2変換器と、
互いに所定の位相差を有する第1キャリア信号と第2キャリア信号を含む複数のキャリア信号を用いて、前記第1変換器と前記第2変換器とをキャリア比較型のPWM制御によって制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記第1キャリア信号の1周期の中に所定の時間間隔で4回以上の偶数回のタイミングが定められ、前記4回以上の偶数回のタイミングに前記第1変換器と前記第2変換器との1次側の電流を検出し、
前記検出した1次側の電流の値と、前記1次側の電流基準の値とを用いて前記PWM制御のための電圧基準を生成して、前記4回以上の偶数回のタイミングに夫々前記電圧基準を更新して、
前記第1キャリア信号と前記更新された電圧基準とを用いて前記第1変換器を制御して、前記第2キャリア信号と前記更新された電圧基準とを用いて前記第2変換器を制御する、
電力変換システム。 - 多相交流の電力系統に連系する電力変換システムの電力変換制御方法であって、
前記電力系統の各相に、相ごとに並列になるように設けられた複数の変換器に含まれる複数のスイッチを、互いに所定の位相差を有する複数のキャリア信号を用いて制御するキャリア比較型のPWM制御において、
コンピュータによって、
前記複数のキャリア信号の中の特定のキャリア信号の1周期の中に所定の時間間隔で4回以上の偶数回のタイミングが定められ、前記4回以上の偶数回のタイミングに夫々前記複数の変換器の1次側の電流を検出させ、
前記検出した1次側の電流の値と、前記1次側の電流基準の値とを用いて前記PWM制御のための電圧基準を生成して、前記4回以上の偶数回のタイミングに夫々前記電圧基準を更新させて、
前記特定のキャリア信号と前記更新された電圧基準とを用いて、前記複数の変換器の中の特定の変換器を制御する過程、
を含む電力変換制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
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PCT/JP2021/000585 WO2022149288A1 (ja) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 電力変換システム及び電力変換制御方法 |
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JPWO2022149288A1 JPWO2022149288A1 (ja) | 2022-07-14 |
JP7313541B2 true JP7313541B2 (ja) | 2023-07-24 |
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WO2020105121A1 (ja) | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
-
2021
- 2021-01-08 CN CN202180038701.2A patent/CN115668738A/zh active Pending
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WO2020105121A1 (ja) | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
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