JPH09233840A - 中性点電位制御方法 - Google Patents
中性点電位制御方法Info
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- JPH09233840A JPH09233840A JP8040812A JP4081296A JPH09233840A JP H09233840 A JPH09233840 A JP H09233840A JP 8040812 A JP8040812 A JP 8040812A JP 4081296 A JP4081296 A JP 4081296A JP H09233840 A JPH09233840 A JP H09233840A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中性点クランプ形（ＮＰＣ）インバータをア
クティブフィルタとして運転する場合の中性点電位を安
定化させる。 【解決手段】 コンデンサＣ1，Ｃ2により直流電圧Ｖdc
を分圧した分圧電圧１／２Ｖdcと等しい電圧の外部の直
流電源Ｅを出力周波数の３倍の成分について高インピー
ダンスとなるリアクトルＬを介して中性点に接続し、出
力周波数の３倍のリプル成分を除いた中性点単位Ｖnの
変動分だけを外部直流電源Ｅで補償する。
クティブフィルタとして運転する場合の中性点電位を安
定化させる。 【解決手段】 コンデンサＣ1，Ｃ2により直流電圧Ｖdc
を分圧した分圧電圧１／２Ｖdcと等しい電圧の外部の直
流電源Ｅを出力周波数の３倍の成分について高インピー
ダンスとなるリアクトルＬを介して中性点に接続し、出
力周波数の３倍のリプル成分を除いた中性点単位Ｖnの
変動分だけを外部直流電源Ｅで補償する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三角波比較ＰＷＭ
制御を行う中性点クランプ形インバータをアクティブフ
ィルタとして動作させる場合の中性点電位制御方法に関
するものである。
制御を行う中性点クランプ形インバータをアクティブフ
ィルタとして動作させる場合の中性点電位制御方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】中性点クランプ形インバータ（ＮＰＣイ
ンバータ）は、図９に主回路図を示すように、直流側の
電圧ＶdcをコンデンサＣ1，Ｃ2によって分圧し、分圧し
たことによってできる中性点電位Ｖn（１／２Ｖdc）を
インバータ出力として利用できるようにスイッチング素
子（トランジスタやＧＴＯ，ＴＧＢＴなどの自己消弧能
力を有する素子）を配置する。
ンバータ）は、図９に主回路図を示すように、直流側の
電圧ＶdcをコンデンサＣ1，Ｃ2によって分圧し、分圧し
たことによってできる中性点電位Ｖn（１／２Ｖdc）を
インバータ出力として利用できるようにスイッチング素
子（トランジスタやＧＴＯ，ＴＧＢＴなどの自己消弧能
力を有する素子）を配置する。
【０００３】このインバータは、主回路のスイッチング
素子には理論的には直流電源電圧の半分の電圧しかかか
らないため、一般の電圧形インバータと比較した場合、
同じ素子を用いれば出力電圧が２倍のインバータを構成
でき、同じ出力容量ならば素子の耐圧が半分で済む利点
がある。
素子には理論的には直流電源電圧の半分の電圧しかかか
らないため、一般の電圧形インバータと比較した場合、
同じ素子を用いれば出力電圧が２倍のインバータを構成
でき、同じ出力容量ならば素子の耐圧が半分で済む利点
がある。
【０００４】出力スイッチングモードとしては、図１０
に太線で導通ルートを示すように、１相当たり３種類が
あり、グラント電位Ｇndと電源電位Ｖdc及び１／２Ｖdc
電位の３種類の電位を出力できる。一般のインバータと
比較すると、１／２Ｖdc電位を出力できる点が優れてお
り、高調波成分を低減した出力電圧を得ることができ
る。
に太線で導通ルートを示すように、１相当たり３種類が
あり、グラント電位Ｇndと電源電位Ｖdc及び１／２Ｖdc
電位の３種類の電位を出力できる。一般のインバータと
比較すると、１／２Ｖdc電位を出力できる点が優れてお
り、高調波成分を低減した出力電圧を得ることができ
る。
【０００５】ＮＰＣインバータは、中性点には電源が接
続されているわけではないため、中性点に電流が流れ込
むとその電位が上昇し、電流が流れ出すと電位が下降す
る。中性点電流は、通常は基本波の３倍の周期で変動し
ているが、直流分は０である。
続されているわけではないため、中性点に電流が流れ込
むとその電位が上昇し、電流が流れ出すと電位が下降す
る。中性点電流は、通常は基本波の３倍の周期で変動し
ているが、直流分は０である。
【０００６】しかし、何らかの要因で直流分が含まれる
と、中性点電位が偏る。このようなＮＰＣインバータ１
を図１２に示すように、アクティブフィルタとして運転
した場合も同様に中性点電位Ｖnが偏る。
と、中性点電位が偏る。このようなＮＰＣインバータ１
を図１２に示すように、アクティブフィルタとして運転
した場合も同様に中性点電位Ｖnが偏る。
【０００７】ＮＰＣインバータの中性点を安定する方法
として、図１１に示すように、インバータの各運転状態
における基本波力率別に中性点電流の直流分が最も大き
くなる６次高調波の位相データと、該基本波力率別に６
次高調波の重畳量と中性点電流が線形関係になる振幅範
囲データとを持つテーブル１０１と、基本波指令値に対
して前記位相データに従って位相制御され、前記中性点
電位の偏差に応じて振幅制御されかつ前記振幅範囲デー
タにより振幅制限して６次高調波を発生する発信器１０
４とを設け、基本波指令値に位相及び振幅を制御した６
次高調波指令値を重畳した電圧指令値で制御するように
したものがある（特願平７−９１２１３号）。
として、図１１に示すように、インバータの各運転状態
における基本波力率別に中性点電流の直流分が最も大き
くなる６次高調波の位相データと、該基本波力率別に６
次高調波の重畳量と中性点電流が線形関係になる振幅範
囲データとを持つテーブル１０１と、基本波指令値に対
して前記位相データに従って位相制御され、前記中性点
電位の偏差に応じて振幅制御されかつ前記振幅範囲デー
タにより振幅制限して６次高調波を発生する発信器１０
４とを設け、基本波指令値に位相及び振幅を制御した６
次高調波指令値を重畳した電圧指令値で制御するように
したものがある（特願平７−９１２１３号）。
【０００８】現在のところ、ＮＰＣインバータをアクテ
ィブフィルタとして動作させたという事例はないようで
ある。類似した適用例として無効電力補償装置がある
が、この場合は上記６次高調波重畳法によって中性点電
位を制御することが可能である（以下これを「無効電力
補償動作を想定した６次高調波重畳法」という）。ま
た、有効電力をやりとりするような力率が高い運転を行
う場合は直流重畳法によって中性点電位を制御すること
が可能である。
ィブフィルタとして動作させたという事例はないようで
ある。類似した適用例として無効電力補償装置がある
が、この場合は上記６次高調波重畳法によって中性点電
位を制御することが可能である（以下これを「無効電力
補償動作を想定した６次高調波重畳法」という）。ま
た、有効電力をやりとりするような力率が高い運転を行
う場合は直流重畳法によって中性点電位を制御すること
が可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】実際にＮＰＣインバー
タをアクティブフィルタ動作を行わせたところ、中性点
電位は大きく崩れることは無かったが、ある程度の範囲
内を変動することがわかった。この状態で、無効電力補
償動作を想定した６次高調波重畳法を適用しても制御効
果は殆ど無かった。
タをアクティブフィルタ動作を行わせたところ、中性点
電位は大きく崩れることは無かったが、ある程度の範囲
内を変動することがわかった。この状態で、無効電力補
償動作を想定した６次高調波重畳法を適用しても制御効
果は殆ど無かった。
【００１０】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、中性点電位
を安定させることができる中性点クランプ形インバータ
をアクティブフィルタとして運転する場合の中性電位制
御方法を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、中性点電位
を安定させることができる中性点クランプ形インバータ
をアクティブフィルタとして運転する場合の中性電位制
御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の中性点電位制御
方法は、中性点クランプ形インバータをアクティブフィ
ルタとして運転する場合、分圧電圧と等しい電圧の外部
直流電源を出力周波数の３倍の成分について高インピー
ダンスとなるリアクトルを介して前記中性点に接続し、
出力周波数の３倍のリプル成分を除いた中性点電位変動
分だけを外部直流電源で補償する。
方法は、中性点クランプ形インバータをアクティブフィ
ルタとして運転する場合、分圧電圧と等しい電圧の外部
直流電源を出力周波数の３倍の成分について高インピー
ダンスとなるリアクトルを介して前記中性点に接続し、
出力周波数の３倍のリプル成分を除いた中性点電位変動
分だけを外部直流電源で補償する。
【００１２】または、アクティブフィルタの動作に加え
て無効電流指令を加算して若干の無効電力を入出力させ
ると共に、基本波指令値に無効電力補償動作を対象とし
た６次高周波を重畳する。
て無効電流指令を加算して若干の無効電力を入出力させ
ると共に、基本波指令値に無効電力補償動作を対象とし
た６次高周波を重畳する。
【００１３】または、前記直流側にエネルギー蓄積要素
を設置し、アクティブフィルタ動作に加えて中性点電位
変動量に応じた有効電力を入出力させる。
を設置し、アクティブフィルタ動作に加えて中性点電位
変動量に応じた有効電力を入出力させる。
【００１４】または、直流側を共通に接続した複数台の
中性点インバータにより有効電力ループを構成するよう
に制御し、アクティブフィルタ動作に加えて中性点電位
変動量に応じた有効電力を入出力する。
中性点インバータにより有効電力ループを構成するよう
に制御し、アクティブフィルタ動作に加えて中性点電位
変動量に応じた有効電力を入出力する。
【００１５】または、アクティブフィルタの相電圧指令
値に同位相の３次高調波を基本波成分と重畳成分を合成
した変調率のピーク値が増加しない範囲で重畳する。
値に同位相の３次高調波を基本波成分と重畳成分を合成
した変調率のピーク値が増加しない範囲で重畳する。
【００１６】または、相電圧指令値に出力相電圧基本波
成分の６次高調波成分を運転モードに適した位相で重畳
する。
成分の６次高調波成分を運転モードに適した位相で重畳
する。
【００１７】
実施の形態１ 図１にアクティブフィルタの直流電源回路を示す。同図
において、１はアクティブフィルタとして運転される中
性点クランプ形（ＮＰＣ）インバータ、Ｃ1，Ｃ2はＮＰ
Ｃインバータの直流側に接続された直流電源用直列コン
デンサ、Ｅは電圧が１／２Ｖdcの外部直流電源、Ｌはリ
アクトルである。
において、１はアクティブフィルタとして運転される中
性点クランプ形（ＮＰＣ）インバータ、Ｃ1，Ｃ2はＮＰ
Ｃインバータの直流側に接続された直流電源用直列コン
デンサ、Ｅは電圧が１／２Ｖdcの外部直流電源、Ｌはリ
アクトルである。
【００１８】外部直流電源ＥをリアクトルＬを介してコ
ンデンサＣ2と並列に接続することにより、出力の３倍
の周波数で変動する成分は制御しないようにする。外部
直流電源Ｅの容量はアクティブフィルタ動作時の中性点
電位の変動は非常に小さいため、小容量のものでよい。
ンデンサＣ2と並列に接続することにより、出力の３倍
の周波数で変動する成分は制御しないようにする。外部
直流電源Ｅの容量はアクティブフィルタ動作時の中性点
電位の変動は非常に小さいため、小容量のものでよい。
【００１９】このアクティブフィルタを連系運転する場
合、直流電圧Ｖdcは従来の変換器と同様の制御方法によ
り一定に保たれる。リアクトルＬを用いない場合は外部
直流電源Ｅにより中性点電位Ｖnを本来の値に完全に固
定できるが、外部直流電源Ｅが出力周波数の３倍のリッ
プル成分も補償する必要が生じる。よって、リアクトル
Ｌによりリップル成分は外部直流電源Ｅで補償させない
ようにする。
合、直流電圧Ｖdcは従来の変換器と同様の制御方法によ
り一定に保たれる。リアクトルＬを用いない場合は外部
直流電源Ｅにより中性点電位Ｖnを本来の値に完全に固
定できるが、外部直流電源Ｅが出力周波数の３倍のリッ
プル成分も補償する必要が生じる。よって、リアクトル
Ｌによりリップル成分は外部直流電源Ｅで補償させない
ようにする。
【００２０】リアクトルＬの値は、出力周波数の３倍の
成分については高インピーダンス、数１０周期以上の低
周波成分については低インピーダンスになるように決定
する。出力周波数がｆ（Ｈｚ）、外部直流電源Ｅを接続
しないときの中性点電位Ｖnの振動による交流成分がＶ
nac（Ｖ）、リアクトルＬの値がＬ（Ｈ）とすると
（１）式のリップル電流ｉLが流れる。
成分については高インピーダンス、数１０周期以上の低
周波成分については低インピーダンスになるように決定
する。出力周波数がｆ（Ｈｚ）、外部直流電源Ｅを接続
しないときの中性点電位Ｖnの振動による交流成分がＶ
nac（Ｖ）、リアクトルＬの値がＬ（Ｈ）とすると
（１）式のリップル電流ｉLが流れる。
【００２１】
【数１】
【００２２】このリップル電流ｉLが十分小さくなるよ
うにリアクトルＬの値を決める。このようにして、リッ
プル成分を除いた数１０周期に亘る直流的な中性点電位
変動分だけを外部直流電源Ｅで補償することが可能とな
り、中性点電位Ｖnが安定する。
うにリアクトルＬの値を決める。このようにして、リッ
プル成分を除いた数１０周期に亘る直流的な中性点電位
変動分だけを外部直流電源Ｅで補償することが可能とな
り、中性点電位Ｖnが安定する。
【００２３】実施の形態２ 図２にＮＰＣインバータを用いたアクティブフィルタの
高調波電流指令系を示す。同図において、２はＮＰＣイ
ンバータをアクティブフィルタ運転するための電流制御
系で、高調波補償のための有効分電流指令と無効分電流
指令が入力する。３はこの高調波補償のための無効分電
流指令に無効電力補償動作のための無効分電流指令を加
算する加算器である。
高調波電流指令系を示す。同図において、２はＮＰＣイ
ンバータをアクティブフィルタ運転するための電流制御
系で、高調波補償のための有効分電流指令と無効分電流
指令が入力する。３はこの高調波補償のための無効分電
流指令に無効電力補償動作のための無効分電流指令を加
算する加算器である。
【００２４】純粋なアクティブフィルタ動作を行ってい
る場合は、前記「無効電力補償動作を想定した６次高調
波重畳法」（Ａ手法）は効果があまりない。逆に、ある
程度無効電力を出力してやれば、上記Ａ手法が適用でき
ることがわかった。よって、図２のように、指令値とし
てアクティブフィルタ＋無効電力補償を行うように指令
を与えてやれば、前記Ａ手法によって中性点電位を制御
できる。
る場合は、前記「無効電力補償動作を想定した６次高調
波重畳法」（Ａ手法）は効果があまりない。逆に、ある
程度無効電力を出力してやれば、上記Ａ手法が適用でき
ることがわかった。よって、図２のように、指令値とし
てアクティブフィルタ＋無効電力補償を行うように指令
を与えてやれば、前記Ａ手法によって中性点電位を制御
できる。
【００２５】図２からわかるように、一般的なアクティ
ブフィルタ動作を行う制御系に無効電力補償を行う制御
系をつけ加えることは容易であるため現実的である。ま
た、一般的な電力系統は遅れ負荷が多いため、補償動作
として進み補償を行えば、電力系統の力率改善効果も期
待できる。
ブフィルタ動作を行う制御系に無効電力補償を行う制御
系をつけ加えることは容易であるため現実的である。ま
た、一般的な電力系統は遅れ負荷が多いため、補償動作
として進み補償を行えば、電力系統の力率改善効果も期
待できる。
【００２６】無効電力補償動作を付加すると出力電流に
基本波成分が含まれるため、前記従来の技術における中
性点クランプ形インバータの中性点電位制御法による中
性点電位制御（図１１）が可能となる。
基本波成分が含まれるため、前記従来の技術における中
性点クランプ形インバータの中性点電位制御法による中
性点電位制御（図１１）が可能となる。
【００２７】実施の形態３ 図３にＮＰＣインバータを用いたアクティブフィルタの
相電圧指令系を示す。同図において、５は中性点電位変
動量を増幅し、有効電力指令を出力するアンプ、６はこ
の有効電力指令を制限するリミッタ、７はこのリミッタ
からの有効電力指令の符号をアクティブフィルタが有効
電力を吸収している場合、信号の符号を反転させる符号
反転回路、８U，８V，８Wはそれぞれアクティブフィル
タ動作のＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に回路７からの有効電
力指令を加算する加算器である。
相電圧指令系を示す。同図において、５は中性点電位変
動量を増幅し、有効電力指令を出力するアンプ、６はこ
の有効電力指令を制限するリミッタ、７はこのリミッタ
からの有効電力指令の符号をアクティブフィルタが有効
電力を吸収している場合、信号の符号を反転させる符号
反転回路、８U，８V，８Wはそれぞれアクティブフィル
タ動作のＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に回路７からの有効電
力指令を加算する加算器である。
【００２８】ＮＰＣインバータでは、出力相電圧指令値
に直流分を重畳すると、中性点電位に流れる電流に直流
成分が含まれるようになる。この直流成分はほぼ運転力
率に比例し、力率が高い程大きくなる。直流成分の重畳
量とそれによる中性点電流成分を求めると図４のように
なる。また、直流分を重畳する符号を変化させることに
よって中性点電流直流成分の符号を制御することがで
き、中性点電位を制御することができる。直流重畳によ
る中性点電流直流分の変化を表１に示す。
に直流分を重畳すると、中性点電位に流れる電流に直流
成分が含まれるようになる。この直流成分はほぼ運転力
率に比例し、力率が高い程大きくなる。直流成分の重畳
量とそれによる中性点電流成分を求めると図４のように
なる。また、直流分を重畳する符号を変化させることに
よって中性点電流直流成分の符号を制御することがで
き、中性点電位を制御することができる。直流重畳によ
る中性点電流直流分の変化を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】しかして図３のように、アクティブフィル
タ動作に加えて、有効電力を入出力するように制御を行
ってやると、この直流電圧重畳法による中性点電位制御
が行えるようになる。よって、アクティブフィルタの直
流側に大容量コンデンサ、２次電池などのエネルギーの
入出力が可能な装置を用意して、この装置に対して上記
直流電圧重畳法による中性点電位制御を行えば、中性電
位を安定化することができる。
タ動作に加えて、有効電力を入出力するように制御を行
ってやると、この直流電圧重畳法による中性点電位制御
が行えるようになる。よって、アクティブフィルタの直
流側に大容量コンデンサ、２次電池などのエネルギーの
入出力が可能な装置を用意して、この装置に対して上記
直流電圧重畳法による中性点電位制御を行えば、中性電
位を安定化することができる。
【００３１】実施の形態４ 図５にＮＰＣインバータを用いたアクティブフィルタの
並列運転回路を示す。同図において、ＡＦ１，ＡＦ２は
系統に対し並列に接続された複数のアクティブフィルタ
で、それぞれ、ＮＰＣインバータ１，速系リアクトル
Ｌ，直流電源用コンデンサＣ1，Ｃ2で構成され、直流電
源側は共通に接続されている。
並列運転回路を示す。同図において、ＡＦ１，ＡＦ２は
系統に対し並列に接続された複数のアクティブフィルタ
で、それぞれ、ＮＰＣインバータ１，速系リアクトル
Ｌ，直流電源用コンデンサＣ1，Ｃ2で構成され、直流電
源側は共通に接続されている。
【００３２】このように、アクティブフィルタＡＦ１，
ＡＦ２を設置すると、複数のＮＰＣインバータの間でエ
ネルギーをやりとりすることができる。よって、あるＮ
ＰＣインバータにはエネルギー吸収動作，別のＮＰＣイ
ンバータにはエネルギー供給動作を行わせることによっ
てエネルギー入出力動作を複数台のＮＰＣインバータ間
で行わせることができる。このようにしてエネルギーの
入出力を行っている状態であれば、アクティブフィルタ
動作を行いながら前記直流重畳法による中性点電位制御
が行えるようになる。この場合、実施の形態３の例とは
異なり、直流側にエネルギー入出力が可能な装置を増設
する必要がない。
ＡＦ２を設置すると、複数のＮＰＣインバータの間でエ
ネルギーをやりとりすることができる。よって、あるＮ
ＰＣインバータにはエネルギー吸収動作，別のＮＰＣイ
ンバータにはエネルギー供給動作を行わせることによっ
てエネルギー入出力動作を複数台のＮＰＣインバータ間
で行わせることができる。このようにしてエネルギーの
入出力を行っている状態であれば、アクティブフィルタ
動作を行いながら前記直流重畳法による中性点電位制御
が行えるようになる。この場合、実施の形態３の例とは
異なり、直流側にエネルギー入出力が可能な装置を増設
する必要がない。
【００３３】実施の形態５ 図６にＮＰＣインバータを用いたアクティブフィルタの
相電圧指令系を示す。同図において、１１は出力電圧基
本波位相により制御され基本波と同相の３次高調波電圧
を出力する３次高調波発振器、１２U，１２V，１２Wは
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に３次高調波発振器１
１からの３次高調波電圧を加算する加算器である。
相電圧指令系を示す。同図において、１１は出力電圧基
本波位相により制御され基本波と同相の３次高調波電圧
を出力する３次高調波発振器、１２U，１２V，１２Wは
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に３次高調波発振器１
１からの３次高調波電圧を加算する加算器である。
【００３４】アクティブフィルタ動作中の出力電圧は、
主に系統電圧を出力しているために基本波成分がかなり
の割合を占める。この基本波成分の３倍の周波数を持つ
３次高調波電圧を図６のように相電圧指令値に同相で重
畳すると、重畳成分は３次高調波であるため線間電圧と
しては出力されない。よって、重畳成分は出力電圧には
影響しない。重畳量は、基本波成分と重畳成分を合成し
た変調率のピーク値が増加しない範囲で重畳する。
主に系統電圧を出力しているために基本波成分がかなり
の割合を占める。この基本波成分の３倍の周波数を持つ
３次高調波電圧を図６のように相電圧指令値に同相で重
畳すると、重畳成分は３次高調波であるため線間電圧と
しては出力されない。よって、重畳成分は出力電圧には
影響しない。重畳量は、基本波成分と重畳成分を合成し
た変調率のピーク値が増加しない範囲で重畳する。
【００３５】このように３次高調波電圧を重畳すると、
出力電圧は変化しないものの動作変調率が低下し、中性
点電位の電圧を出力するスイッチングモードが選択され
る割合が増加する。実際に、アクティブフィルタの動作
時の自然な中性点電位復帰能力（通常のアクティブフィ
ルタ動作中であっても中性点電位は本来の正常な値（直
流側電圧の半分）に戻ろうとする力がわずかであるが働
く）が高くなった。
出力電圧は変化しないものの動作変調率が低下し、中性
点電位の電圧を出力するスイッチングモードが選択され
る割合が増加する。実際に、アクティブフィルタの動作
時の自然な中性点電位復帰能力（通常のアクティブフィ
ルタ動作中であっても中性点電位は本来の正常な値（直
流側電圧の半分）に戻ろうとする力がわずかであるが働
く）が高くなった。
【００３６】この方法では、重畳位相差を運転モードに
関係なく一定としておくことができるため、特に制御な
どを行う必要がない。このため、制御系の構成を殆ど変
化させる必要がない利点がある。
関係なく一定としておくことができるため、特に制御な
どを行う必要がない。このため、制御系の構成を殆ど変
化させる必要がない利点がある。
【００３７】実施の形態６ 図７にＮＰＣインバータを用いたアクティブフィルタの
相電圧指令系を示す。同図において、１５は適当な位相
差を出力する重畳位相差テーブル、１６は中性点電位制
御量とテーブル１５からの位相差に基づいて６次高調波
を出力する６次高調波発振器、１７U，１７V，１７Wは
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に発振器１６からの６
次高調波を加算する加算器である。
相電圧指令系を示す。同図において、１５は適当な位相
差を出力する重畳位相差テーブル、１６は中性点電位制
御量とテーブル１５からの位相差に基づいて６次高調波
を出力する６次高調波発振器、１７U，１７V，１７Wは
それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値に発振器１６からの６
次高調波を加算する加算器である。
【００３８】図７のように相電圧指令値に６次高調波を
適当な位相差で重畳すると、無効電力補償動作中の場合
は、位相差が０度などの時に中性点電位を制御する力が
ピークとなる。一方、アクティブフィルタ動作中は適切
な位相差が無効電力補償動作の場合と異なり、前記Ａ手
法を行っているだけで中性点電位制御の効果は小さい。
適当な位相差で重畳すると、無効電力補償動作中の場合
は、位相差が０度などの時に中性点電位を制御する力が
ピークとなる。一方、アクティブフィルタ動作中は適切
な位相差が無効電力補償動作の場合と異なり、前記Ａ手
法を行っているだけで中性点電位制御の効果は小さい。
【００３９】しかし、６次高調波の位相差を適切に設定
してやれば、アクティブフィルタ動作中の中性点電位を
制御する能力を生じる。適切な位相差は補償している高
調波次数やその大きさ、基本波との位相差などによって
変化する。
してやれば、アクティブフィルタ動作中の中性点電位を
制御する能力を生じる。適切な位相差は補償している高
調波次数やその大きさ、基本波との位相差などによって
変化する。
【００４０】テーブル１５は図８のような構成になって
おり、入力パラメータとしてアクティブフィルタが出力
するすべての次数の高調波（基本波を含む）の位相差と
振幅を運転状況として与え、その運転状況に適した６次
高調波重畳位相差を出力する。テーブルの個々の要素に
は、その要素（重畳位相差）を利用すべき運転状況が１
つ対応している。
おり、入力パラメータとしてアクティブフィルタが出力
するすべての次数の高調波（基本波を含む）の位相差と
振幅を運転状況として与え、その運転状況に適した６次
高調波重畳位相差を出力する。テーブルの個々の要素に
は、その要素（重畳位相差）を利用すべき運転状況が１
つ対応している。
【００４１】テーブル１５の作成に際しては、まず、出
力電流データをフーリエ変換器１４でフーリエ変換し、
出力電流高調波の各次数において、振幅を出力の−１０
０％から＋１００％まで、基本波との位相差を０度から
３６０度まで、それぞれ独立に少しずつ変化させること
によって、様々な運転状況を想定する。その後、その状
況で最も重畳効果が現れる６次高調波重畳位相差をシミ
ュレーションによって求め、対応するテーブルに重畳位
相差を書き込む。これを想定されるすべての運転状況に
ついて行うことによってテーブルを作成する。
力電流データをフーリエ変換器１４でフーリエ変換し、
出力電流高調波の各次数において、振幅を出力の−１０
０％から＋１００％まで、基本波との位相差を０度から
３６０度まで、それぞれ独立に少しずつ変化させること
によって、様々な運転状況を想定する。その後、その状
況で最も重畳効果が現れる６次高調波重畳位相差をシミ
ュレーションによって求め、対応するテーブルに重畳位
相差を書き込む。これを想定されるすべての運転状況に
ついて行うことによってテーブルを作成する。
【００４２】実際にアクティブフィルタ動作を行う場合
は、アクティブフィルタで補償することが想定される高
調波（一般的には５次，７次，１１次，１３次程度ま
で）電流を対象とし、それぞれの振幅，位相差をパラメ
ータとする。例えば５，７，１１，１３次を対象とする
ならば、８入力のテーブルとなる。
は、アクティブフィルタで補償することが想定される高
調波（一般的には５次，７次，１１次，１３次程度ま
で）電流を対象とし、それぞれの振幅，位相差をパラメ
ータとする。例えば５，７，１１，１３次を対象とする
ならば、８入力のテーブルとなる。
【００４３】このようなテーブルを作成し、実際の運転
の際にはインバータが出力している出力電流を周波数解
析し、各高調波成分の振幅と基本波に対する位相差を求
めることによって変換器の運転状況を定量的に検出し、
その運転状況をテーブルに入力することによって最適な
６次高調波重畳位相差を求める。重畳量については、中
性点電流直流成分とほぼ比例関係にあるので、中性点電
位の変動に応じた値を指定する。なお、６次高調波も３
次高調波同様、出力線間電圧には現れないため、出力電
流には影響しない。
の際にはインバータが出力している出力電流を周波数解
析し、各高調波成分の振幅と基本波に対する位相差を求
めることによって変換器の運転状況を定量的に検出し、
その運転状況をテーブルに入力することによって最適な
６次高調波重畳位相差を求める。重畳量については、中
性点電流直流成分とほぼ比例関係にあるので、中性点電
位の変動に応じた値を指定する。なお、６次高調波も３
次高調波同様、出力線間電圧には現れないため、出力電
流には影響しない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、中性点クランプ形イン
バータをアクティブフィルタとして動作させた場合の中
性点の電位を安定化させることができる。
バータをアクティブフィルタとして動作させた場合の中
性点の電位を安定化させることができる。
【図１】実施の形態１にかかる外部電源による中性点電
位制御回路図。
位制御回路図。
【図２】実施の形態２にかかる無効分電流付加による中
性点電位制御の電流指令回路図。
性点電位制御の電流指令回路図。
【図３】実施の形態３にかかる直流重畳による中性点電
位制御の相電圧指令回路図。
位制御の相電圧指令回路図。
【図４】直流成分の重畳とそれによる中性点電流直流成
分を示すグラフ。
分を示すグラフ。
【図５】実施の形態４にかかる並列運転による中性点電
位制御の説明図。
位制御の説明図。
【図６】実施の形態５にかかる３次高調波重畳による中
性点制御の相電圧指令回路図。
性点制御の相電圧指令回路図。
【図７】実施の形態６にかかる６次高調波重畳による中
性点制御の相電圧指令回路図。
性点制御の相電圧指令回路図。
【図８】重畳位相差テーブルの説明図。
【図９】中性点クランプ形インバータの構成図。
【図１０】中性点クランプ形インバータのスイッチング
モード説明図。
モード説明図。
【図１１】中性点クランプ形インバータの中性点電位制
御ブロック図。
御ブロック図。
【図１２】中性点クランプ形インバータによるアクティ
ブフィルタの構成図。
ブフィルタの構成図。
１…中性点クランプ形（ＮＰＣ）インバータ ２…電流制御系 ５…アンプ ６…リミッタ ７…有効電力を吸収している場合信号の符号を反転させ
る符号反転回路 １１…３次高調波発振器 １５…重畳位相差テーブル １６…６次高調波発振器 １０１…６次高調波の位相データと振幅範囲を持つテー
ブル １０２…アンプ １０３…リミッタ １０４…６次高調波発振器 ＡＦ１，ＡＦ２…アクティブフィルタ
る符号反転回路 １１…３次高調波発振器 １５…重畳位相差テーブル １６…６次高調波発振器 １０１…６次高調波の位相データと振幅範囲を持つテー
ブル １０２…アンプ １０３…リミッタ １０４…６次高調波発振器 ＡＦ１，ＡＦ２…アクティブフィルタ
Claims (6)
- 【請求項１】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 前記分圧電圧と等しい電圧の外部直流電源を出力周波数
の３倍の成分について高インピーダンスとなるリアクト
ルを介して前記中性点に接続し、出力周波数の３倍のリ
プル成分を除いた中性点電位変動分だけを外部直流電源
で補償して中性点電位を安定化させることを特徴とした
中性点電位制御方法。 - 【請求項２】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 アクティブフィルタの動作に加えて無効電流指令を加算
して若干の無効電力を入出力させると共に、基本波指令
値に無効電力補償動作を対象とした６次高周波を重畳
し、中性点電位を安定化させることを特徴とする中性点
電位制御方法。 - 【請求項３】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 前記直流側にエネルギー蓄積要素を設置し、アクティブ
フィルタ動作に加えて中性点電位変動量に応じた有効電
力を入出力し、中性点電位を安定化させることを特徴と
した中性点電位制御方法。 - 【請求項４】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 直流側を共通に接続した複数台の中性点インバータによ
り有効電力ループを構成するように制御し、アクティブ
フィルタ動作に加えて中性点電位変動量に応じた有効電
力を入出力し、中性点電位を安定化させることを特徴と
した中性点電位制御方法。 - 【請求項５】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 アクティブフィルタの相電圧指令値に同位相の３次高調
波を基本波成分と重畳成分を合成した変調率のピーク値
が増加しない範囲で重畳し、中性点電位を安定化させる
ことを特徴とした中性点電位制御方法。 - 【請求項６】 直流側電圧を第１、第２のコンデンサに
より１／２に分圧し、この分圧点を中性点とする中性点
クランプ形インバータをアクティブフィルタとして運転
する場合の中性点電位制御方法であって、 相電圧指令値に出力相電圧基本波成分の６次高調波成分
を運転モードに適した位相で重畳し、中性点電位を安定
化させることを特徴とした中性点電位制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04081296A JP3541544B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 中性点電位制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04081296A JP3541544B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 中性点電位制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09233840A true JPH09233840A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3541544B2 JP3541544B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=12591070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04081296A Expired - Lifetime JP3541544B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 中性点電位制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3541544B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089330A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置及びその調整方法 |
| JP2009303401A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Yaskawa Electric Corp | 中性点クランプ電力変換装置とその制御方法 |
| JP2013247725A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| KR101611021B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2016-04-08 | 명지대학교 산학협력단 | 무정전 전원장치 및 이에 사용되는 인버터 |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP04081296A patent/JP3541544B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089330A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置及びその調整方法 |
| JP2009303401A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Yaskawa Electric Corp | 中性点クランプ電力変換装置とその制御方法 |
| JP2013247725A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| KR101611021B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2016-04-08 | 명지대학교 산학협력단 | 무정전 전원장치 및 이에 사용되는 인버터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3541544B2 (ja) | 2004-07-14 |
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