JPH1028378A - Method for controlling power converter and method for controlling power converting system - Google Patents

Method for controlling power converter and method for controlling power converting system

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JPH1028378A
JPH1028378A JP8181800A JP18180096A JPH1028378A JP H1028378 A JPH1028378 A JP H1028378A JP 8181800 A JP8181800 A JP 8181800A JP 18180096 A JP18180096 A JP 18180096A JP H1028378 A JPH1028378 A JP H1028378A
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JP
Japan
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power
converter
switching
load
power conversion
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Application number
JP8181800A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Hirata
昭生 平田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the operating efficiencies of power converters by reducing the power losses in the converters by controlling the operating states of the converters by variably controlling the switching frequencies of the converters, corresponding to the load quantities of the converters and changing the switching losses of the converters, corresponding to the load quantities. SOLUTION: Detectors 191 -196 respectively detect the load quantities of power converters 171 -176 , and a control section 20 outputs compound signals 211 -216 for the switching frequencies of the converters 171 -176 . The converters 171 -176 variably control their switching frequencies for PMW control, based on the signals 211 -216 . The control section 20 outputs the command signals 211 -216 , so that a flowing out harmonic current can be suppressed to a low value as compared with the total AC power supplied from a AC power source 11, and the switching loss of the whole power converting system can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、PWM制御により
交流電力を直流電力に変換するコンバータを有する電力
変換装置及びシステムの制御方法に係り、特にその運転
効率の向上と交流電源へ流出する高調波電流を抑制する
ようにした電力変換装置及びシステムの制御方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter and a system control method having a converter for converting AC power into DC power by PWM control, and more particularly to an improvement in its operation efficiency and harmonics flowing to an AC power supply. The present invention relates to a power conversion device and a system control method for suppressing current.

【0002】[0002]

【従来の技術】NPCインバータ(中性点クランプ式イ
ンバータ)はPWM制御により直流電力を交流電力に変
換するものとして用いられているが、可逆の電力変換が
可能であり、PWM制御により交流電力を直流電力に変
換するコンバータとして使用することができる。NPC
インバータの文献として、電気学会論文誌D、116巻
4号、平成8年、412〜419頁に「NPCインバー
タのパルス幅制限による波形歪みをなくすPWM制御方
式と中性点電位制御」が記載されている。この論文によ
ると、PWM制御によって交流電力を直流電力に変換す
ることが示され、また、スイッチング素子としてGTO
(ゲートターンオフサイリスタ)を使用して数百Hz の
スイッチング周波数で運転することが示されている。
2. Description of the Related Art NPC inverters (neutral point clamp type inverters) are used to convert DC power into AC power by PWM control. However, reversible power conversion is possible, and AC power is controlled by PWM control. It can be used as a converter for converting to DC power. NPC
As a literature of the inverter, "The PWM control method and the neutral point potential control for eliminating the waveform distortion due to the pulse width limitation of the NPC inverter" is described in IEICE Transactions D, Vol. 116, No. 4, 1996, pp. 412-419. ing. According to this paper, it is shown that AC power is converted to DC power by PWM control, and GTO is used as a switching element.
It has been shown to operate at a switching frequency of several hundred Hz using a (gate turn-off thyristor).

【0003】このようなNPCインバータをPWM制御
によって交流電力を直流電力に変換するコンバータとし
て使用する電力変換装置を図7を示す。この電力変換装
置は、交流電源11の交流電力をコンバータ12により
PWM制御して直流電力に変換し、この直流電力をコン
デンサ13、14で平滑化し、平滑化された直流電力を
インバータ15で再び所望の交流電力に変換し、負荷1
6に供給するものである。
FIG. 7 shows a power converter using such an NPC inverter as a converter for converting AC power to DC power by PWM control. This power converter converts the AC power of AC power supply 11 into DC power by PWM control by converter 12, smoothes the DC power with capacitors 13 and 14, and smoothes the smoothed DC power again with inverter 15. To AC power and load 1
6.

【0004】コンバータ12は3組の電力変換回路12
R、12S、12Tで構成され、各電力変換回路12
R、12S、12Tは、交流端子R,S,Tと直流端子
P,N及び中性点端子Cを有し、交流端子R,S,Tが
交流電源11に接続され、直流端子P,Nが直流母線
P,Nに接続される。また、直流母線P,N間にはP,
N間の直流電圧を分圧して中性点電位Cを得る2個のコ
ンデンサ13、14の直列回路が接続され、この中性点
電位Cに各電力変換回路12R、12S、12Tの中性
点端子Cが接続される。
The converter 12 comprises three sets of power conversion circuits 12
R, 12S, 12T, and each power conversion circuit 12
R, 12S, and 12T have AC terminals R, S, and T, DC terminals P and N, and a neutral terminal C. The AC terminals R, S, and T are connected to the AC power supply 11, and the DC terminals P and N Are connected to the DC buses P and N. Also, P, N is located between the DC buses P, N.
A series circuit of two capacitors 13 and 14 that obtains a neutral point potential C by dividing the DC voltage between N is connected, and the neutral point potential C is connected to the neutral point of each of the power conversion circuits 12R, 12S, and 12T. Terminal C is connected.

【0005】各電力変換回路12R、12S、12Tの
内部は同じように構成され、それぞれダイオードD1〜
D4が逆並列に接続されたスイッチング素子S1〜S4
が直列接続されて直流端子P,Nに接続され、スイッチ
ング素子S2とS3の接続点が交流端子R,S,Tにそ
れぞれ接続される。また、2個のダイオードD5、D6
の直列回路がダイオードD2、D3と同一向きで並列接
続され、ダイオードD5とD6の接続点が中性点端子C
に接続される。
The inside of each of the power conversion circuits 12R, 12S, 12T is configured in the same manner,
Switching elements S1 to S4 in which D4 is connected in anti-parallel
Are connected in series and connected to DC terminals P and N, and a connection point between switching elements S2 and S3 is connected to AC terminals R, S and T, respectively. Also, two diodes D5 and D6
Are connected in parallel in the same direction as the diodes D2 and D3, and the connection point of the diodes D5 and D6 is connected to the neutral terminal C
Connected to.

【0006】スイッチング素子S1,S2及びダイオー
ドD1,D2が正側アームとして機能し、スイッチング
素子S3,S4及びダイオードD3,D4が負側アーム
として機能する。また、ダイオードD5、D6が中性点
クランプダイオードとして機能する。スイッチング素子
S1〜S4は、一般にGTOやIGBT(ゲート絶縁形
バイポーラトランジスタ)などの自己消弧形スイッチン
グ素子が使用される。
The switching elements S1 and S2 and the diodes D1 and D2 function as positive arms, and the switching elements S3 and S4 and the diodes D3 and D4 function as negative arms. The diodes D5 and D6 function as neutral point clamp diodes. As the switching elements S1 to S4, self-extinguishing switching elements such as GTO and IGBT (gate insulated bipolar transistor) are generally used.

【0007】この電力変換装置のコンバータ12では、
スイッチング素子S1〜S4のオンオフ動作を選択して
制御するPWM制御によって交流電源11から入力され
る交流電力を所望の直流電力に変換することができる。
また、交流電力をPWM制御する時、交流電源11側か
ら見ると、スイッチング素子S1〜S4のスイッチング
周波数の2倍の周波数でPWM制御される場合と同等の
スイッチング周波数となり、交流電源11へ流出する高
調波電流も少なくなる。
In the converter 12 of the power converter,
The AC power input from the AC power supply 11 can be converted into a desired DC power by the PWM control for selecting and controlling the on / off operation of the switching elements S1 to S4.
In addition, when the AC power is PWM-controlled, when viewed from the AC power supply 11 side, the switching frequency becomes the same as the PWM control at a frequency twice as high as the switching frequency of the switching elements S1 to S4, and flows out to the AC power supply 11. The harmonic current is also reduced.

【0008】このように、交流電力をPWM制御によっ
て直流電力に変換すると、交流電源11の電流に含まれ
る高調波電流成分が変化すること、スイッチング周波数
を高くすると高調波電流成分が減少することが知られて
いる。
As described above, when the AC power is converted into the DC power by the PWM control, the harmonic current component included in the current of the AC power supply 11 changes, and when the switching frequency is increased, the harmonic current component decreases. Are known.

【0009】一方、最近のパワーエレクトロニクス機器
の普及に伴い、これら機器から発生する高調波電流によ
り、電力系統の電圧歪みが増大し、同電力系統に接続さ
れた他の機器への影響が顕在化している。このような状
況から資源エネルギー庁では高調波抑制対策を円滑に進
めるための検討を行い、「高圧又は特別高圧で受電する
需要家の高調波抑制対策ガイドライン」を制定(平成6
年9月30日)し、各需要家側で高調波流出電流を抑制
することを期待している。
On the other hand, with the recent spread of power electronics devices, harmonic currents generated from these devices increase the voltage distortion of the power system, and the effects on other devices connected to the power system become apparent. ing. Under such circumstances, the Agency for Natural Resources and Energy is conducting studies to ensure that harmonic countermeasures are promoted smoothly, and enacts “Guidelines for Measures against Harmonics for Consumers Receiving High Voltage or Extra High Voltage” (Heisei 6
It is hoped that each customer side will suppress the harmonic outflow current.

【0010】各需要家は契約電力に対応して受電点で電
力系統へ流出する高調波電流を前記ガイドラインの規制
値以内にしなければならない。このように高調波流出電
流を減少させるためには、図7に示すような電力変換装
置を使用して、機器自身の発生する高調波電流を抑制す
ることが望ましい。
[0010] Each customer must keep the harmonic current flowing into the power system at the receiving point in accordance with the contracted power within the regulation value of the above guidelines. In order to reduce the harmonic outflow current, it is desirable to use a power converter as shown in FIG. 7 to suppress the harmonic current generated by the device itself.

【0011】コンバータ12に用いられるスイッチング
素子S1〜S4は、前述するようにGTOやIGBTが
使用され、その電力損失は、電流通電時に発生する導通
損失(Pi )と、スイッチング素子が非導通状態から導
通状態へ移行するときに発生するオン損失(Pon)と、
スイッチング素子が導通状態から非導通状態へ移行する
ときに発生するオフ損失(Poff )の3つの損失の総和
(Pi +Pon+Poff)となる。導通損失(Pi )はス
イッチング素子の電圧降下がほぼ一定となるので通電電
流にほぼ比例する。また、スイッチング損失(Pon+P
off )はスイッチングする度に発生するのでほぼスイッ
チング周波数に比例する。
As described above, GTO or IGBT is used for the switching elements S1 to S4 used in the converter 12, and the power loss is reduced by the conduction loss (Pi) generated when current is supplied and the switching element in a non-conductive state. ON loss (Pon) generated when shifting to the conductive state,
It is the sum of three losses (Pi + Pon + Poff) of the off loss (Poff) that occurs when the switching element transitions from the conductive state to the nonconductive state. The conduction loss (P i) is substantially proportional to the flowing current because the voltage drop of the switching element is substantially constant. Switching loss (Pon + P
off) occurs almost every time switching is performed, and is therefore substantially proportional to the switching frequency.

【0012】スイッチング素子S1〜S4は、その種別
により最大スイッチング周波数が制限され、電流駆動形
スイッチング素子であるGTOならば500Hz など数
百Hz 、電圧駆動形スイッチング素子であるIGBTな
らば5KHz など数KHz 〜10KHz 程度のスイッチ
ング周波数で使用される。また、スイッチング素子S1
〜S4に許容される最大電力損失は、冷却条件などによ
り制限される。
The maximum switching frequency of each of the switching elements S1 to S4 is limited depending on the type thereof, and is several hundred Hz such as 500 Hz for a GTO which is a current-driven switching element, and several KHz such as 5 KHz for a IGBT which is a voltage-driven switching element. It is used at a switching frequency of about 10 to 10 KHz. Further, the switching element S1
The maximum power loss allowed for S4 is limited by cooling conditions and the like.

【0013】大容量の電力変換装置では、スイッチング
素子S1〜S4としてGTOを使用する場合が多く、例
えば、スイッチング周波数が500Hz で所定負荷量の
とき、GTOの電力損失は約6KW程度になり、その内
訳は次のようになる。
In a large-capacity power converter, a GTO is often used as the switching elements S1 to S4. For example, when the switching frequency is 500 Hz and a predetermined load is applied, the power loss of the GTO is about 6 KW. The breakdown is as follows.

【0014】導通損失(Pi ) = 約 1.8KW オン損失(Pon) = 約 1.0KW オフ損失(Poff )= 約 3.2KWConduction loss (Pi) = about 1.8 KW On loss (Pon) = about 1.0 KW Off loss (Poff) = about 3.2 KW

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電力変
換装置は、PWM制御により交流電力を直流電力に変換
するとき、スイッチング素子S1〜S4で発生するスイ
ッチング損失(Pon+Poff )が比較的大きいために、
スイッチング周波数を高くして電力変換装置の発生する
高調波電流を低減しようとすると、GTOの電力損失が
増加して運転効率が低下するという問題があり、次のよ
うな条件を満たす運転が望まれる。 (1) 各電力変換装置の高調波流出電流が前記ガイドライ
ンの規制値を満たすように、スイッチング素子をできる
だけ高いスイッチング周波数で動作させる。 (2) 低負荷時に、導通損失(Pi )は負荷電流に対応し
て減少するが、スイッチング損失(Pon+Poff )は余
り変化しないためスイッチング周波数を高くすると運転
効率が低下するので、低負荷時に運転効率が低下しない
ようにする。 (3) 負荷電流が増加すると高調波流出電流も増加するの
でスイッチング周波数をできるだけ高くして高調波流出
電流を抑制することが望ましいが、スイッチング素子の
冷却条件で定まる最大許容電力損失を越えないようにす
る。
The conventional power converter described above has a relatively large switching loss (Pon + Poff) generated in the switching elements S1 to S4 when converting AC power to DC power by PWM control. ,
If an attempt is made to reduce the harmonic current generated by the power converter by increasing the switching frequency, there is a problem that the power loss of the GTO increases and the operating efficiency decreases, and operation satisfying the following conditions is desired. . (1) The switching element is operated at a switching frequency as high as possible so that the harmonic outflow current of each power converter satisfies the regulation value of the above guideline. (2) When the load is low, the conduction loss (Pi) decreases in accordance with the load current, but the switching loss (Pon + Poff) does not change much. Is not reduced. (3) As the load current increases, the harmonic outflow current also increases.Therefore, it is desirable to suppress the harmonic outflow current by increasing the switching frequency as much as possible, but do not exceed the maximum allowable power loss determined by the cooling conditions of the switching element. To

【0016】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、電力変換装置の高調波流出電流を抑制するととも
に、運転時の総合的な電力損失を減少させて、運転効率
を向上させることができる電力変換装置及びシステムの
制御方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to suppress a harmonic outflow current of a power conversion device, reduce a total power loss during operation, and improve operation efficiency. It is an object of the present invention to provide a power conversion device and a control method of a system that can perform the control.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力変換装置の制御方法は、PWM制御に
よって交流電力を直流電力に変換するコンバータを有す
る電力変換装置を制御する場合、前記電力変換装置の負
荷量に対応して前記コンバータのスイッチング周波数を
可変制御する手段を備え、前記コンバータのスイッチン
グ損失を負荷量に対応して変化させ、運転状態により電
力損失を減少させ、運転効率を向上させる。(請求項
1) 更に、前記負荷量が増加し所定負荷量を越えると、前記
コンバータのスイッチング周波数を減少させる手段を備
え、負荷量が所定負荷量を越える高負荷時のスイッチン
グ損失を抑制して、高負荷時の運転効率を向上させる。
(請求項2) 更に、前記負荷量が増加し所定負荷量を越えると前記コ
ンバータのスイッチング周波数を増加させる手段を備
え、軽負荷時のスイッチング周波数を低くしてスイッチ
ング損失を減少させ運転効率を向上させ、高負荷時に交
流電源側へ流出する高調波電流を抑制する。(請求項
3) 更に、前記負荷量に対応してスイッチング周波数を減少
させる場合、特定の変化比率(例えば2/3或いは1.
5)でステップ状に変化させる手段を備え、交流電源側
へ流出する高調波電流の次数を近似させ、高調波電流の
流出を防止するフィルタ回路の構成を容易にする。(請
求項4) また、本発明の電力変換システムの制御方法は、PWM
制御によって交流電力を直流電力に変換するコンバータ
を有する電力変換装置を複数台備え、それぞれ負荷機械
を運転する電力変換システムを制御する場合、それぞれ
の電力変換装置を上述電力変換装置の制御方法のいずれ
かの制御方法を用いて制御し、それぞれの電力変換装置
の負荷量に基づいて電力変換システム全体として、高調
波流出電流を抑制するとともにスイッチング損失を減少
させるようにそれぞれの電力変換装置のスイッチング周
波数を変化させ、システム全体の総合運転効率を向上さ
せ、交流電源側へ流出する高調波電流の総和を抑制す
る。(請求項5) 更に、スイッチング動作速度の速いスイッチング素子で
なるコンバータを有する第2電力変換装置を加えて前記
電力変換システムを構成し、複数台の電力変換装置を上
述電力変換装置の制御方法のいずれかの制御方法による
2種類のスイッチング周波数で制御し、前記第2電力変
換装置を前記電力変換装置のスイッチング周波数より充
分に高いスイッチング周波数で制御して、少なくとも3
種類のスイッチング周波数で運転することによって、交
流系統側に流出する高調波電流をきめ細かく抑制制御す
る。(請求項6) 更に、前記電力変換装置のコンバータのスイッチング素
子として電流駆動形スイッチング素子を用い、前記第2
電力変換装置のコンバータのスイッチング素子として電
圧駆動形スイッチング素子を用い、前記第2電力変換装
置のスイッチング周波数を前記電力変換装置のスイッチ
ング周波数の10倍近く高くし、交流系統側に流出する
高調波電流をきめ細かく抑制制御する。(請求項7)
In order to achieve the above object, a control method of a power converter according to the present invention is provided in which a power converter having a converter for converting AC power to DC power by PWM control is controlled. Means for variably controlling the switching frequency of the converter in accordance with the load of the power converter, changing the switching loss of the converter in accordance with the load, reducing the power loss depending on the operating state, Improve. (Claim 1) Further, a means is provided for reducing the switching frequency of the converter when the load amount increases and exceeds a predetermined load amount, thereby suppressing switching loss at a high load when the load amount exceeds the predetermined load amount. Improve the operating efficiency at high load.
(Claim 2) Further, a means is provided for increasing the switching frequency of the converter when the load amount increases and exceeds a predetermined load amount. The switching frequency at light load is reduced to reduce switching loss and improve operation efficiency. And suppresses the harmonic current flowing to the AC power supply side under a high load. (Claim 3) Further, when the switching frequency is reduced in accordance with the load amount, a specific change ratio (for example, 2/3 or 1.
In step 5), means for changing stepwise is provided to approximate the order of the harmonic current flowing to the AC power supply side, thereby facilitating the configuration of a filter circuit for preventing the harmonic current from flowing out. (Claim 4) A method for controlling a power conversion system according to the present invention is characterized in that:
When a plurality of power converters each having a converter for converting AC power to DC power by control are provided, and each of the power converters controls a power conversion system that operates a load machine, any one of the above-described power converter control methods The switching frequency of each power conversion device is controlled so as to suppress the harmonic outflow current and reduce the switching loss as a whole of the power conversion system based on the load amount of each power conversion device. To improve the overall operation efficiency of the entire system and suppress the sum of harmonic currents flowing out to the AC power supply side. (Claim 5) Furthermore, the power conversion system is configured by adding a second power conversion device having a converter composed of a switching element having a high switching operation speed, and a plurality of power conversion devices are controlled by the above-described power conversion device control method. Controlling the second power conversion device at a switching frequency sufficiently higher than the switching frequency of the power conversion device by controlling at two switching frequencies according to any one of the control methods;
By operating at various types of switching frequencies, harmonic current flowing to the AC system side is finely suppressed and controlled. (Claim 6) Further, a current-driven switching element is used as a switching element of a converter of the power converter, and
A voltage-driven switching element is used as a switching element of the converter of the power converter, and the switching frequency of the second power converter is increased by about 10 times the switching frequency of the power converter, and the harmonic current flowing out to the AC system side Control is finely controlled. (Claim 7)

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明による電力変換装置の制御
方法の実施例について以下に説明する。図1は本発明の
請求項1、2及び請求項4に係る実施例を示したもの
で、電力変換装置における負荷量Id とスイッチング周
波数fの関係を示し、電力変換装置としては図7に示し
たものを適用するものとし、負荷量Id はコンバータ1
2の入力電流或いは出力電流であり、スイッチング周波
数fはスイッチング素子S1〜S4をPWM制御するキ
ャリア周波数である。図1に示すように、コンバータ1
2の負荷量Id が所定負荷量In 以下の領域では、1.
5fc のスイッチング周波数でPWM制御を行い、負荷
量Id が所定負荷In を越えるとスイッチング周波数を
fc に減少させる。図2はこのようにスイッチング周波
数fを変化させた場合のコンバータ12のスイッチング
素子S1〜S4における電力損失を示したもので、図2
(a) は負荷量In でスイッチング周波数が1.5fc の
場合、図2(b) は負荷量2In でスイッチング周波数が
fc の場合を示したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for controlling a power converter according to the present invention will be described below. FIG. 1 shows an embodiment according to claims 1 and 2 and claim 4 of the present invention. FIG. 1 shows a relationship between a load Id and a switching frequency f in a power converter, and FIG. The load amount Id is determined by the converter 1
2, and the switching frequency f is a carrier frequency for performing PWM control on the switching elements S1 to S4. As shown in FIG.
In the region where the load amount Id of No. 2 is equal to or smaller than the predetermined load amount In, 1.
PWM control is performed at a switching frequency of 5fc, and when the load amount Id exceeds a predetermined load In, the switching frequency is reduced to fc. FIG. 2 shows the power loss in the switching elements S1 to S4 of the converter 12 when the switching frequency f is changed as described above.
2A shows the case where the switching frequency is 1.5 fc with the load In, and FIG. 2B shows the case where the switching frequency is fc with the load 2In.

【0019】スイッチング周波数が1.5fc のとき5
00Hz に対応し、負荷量In で前述した電力損失が発
生するGTOを例にとると、負荷量In でスイッチング
周波数が1.5fc の場合、電力損失Pは導通損失(P
i )とオン損失(Pon)とオフ損失(Poff )の総和と
なり、下記(1) 式から6.0KWになる。(図2(a))
5 when the switching frequency is 1.5 fc
Taking as an example a GTO that corresponds to 00 Hz and generates the above-described power loss with the load In, when the switching frequency is 1.5 fc with the load In, the power loss P becomes the conduction loss (P
i), the ON loss (Pon), and the OFF loss (Poff), which are 6.0 KW from the following equation (1). (Fig. 2 (a))

【0020】[0020]

【数1】 P=Pi +Pon+Poff =1.8 +1.0 +3.2 =6.0 KW (1) スイッチング周波数が1.5fc のままで負荷量が2倍
(2In )になると、導通損失(Pi )が約2倍にな
り、電力損失Pは下記(2) 式から7.8KWとなり、
1.8KWだけ増加する。
P = Pi + Pon + Poff = 1.8 + 1.0 + 3.2 = 6.0 KW (1) If the load is doubled (2In) with the switching frequency kept at 1.5fc, the conduction loss (Pi) becomes about 2 The power loss P becomes 7.8 KW from the following equation (2),
Increase by 1.8 KW.

【0021】[0021]

【数2】 P= 2Pi +Pon+Poff =2*1.8 +1.0 +3.2 =7.8 KW (2) しかし、負荷量が2In の場合に、スイッチング周波
数をfc に減少させるとスイッチング損失(Pon+Pof
f )が約2/3に減少し、電力損失Pは下記(3)式から
6.4KWとなり、0.4KWしか増加しない。(図2
(b) )
P = 2Pi + Pon + Poff = 2 * 1.8 + 1.0 + 3.2 = 7.8 kW (2) However, if the switching frequency is reduced to fc when the load is 2In, the switching loss (Pon + Pof) is reduced.
f) decreases to about 2/3, and the power loss P becomes 6.4 KW from the following equation (3), and increases only by 0.4 KW. (Figure 2
(b))

【0022】[0022]

【数3】 P= 2Pi+2/3(Pon+Poff)=2*1.8+2/3(1.0+3.2)=6.4 KW (3) このように負荷量Id に対応してスイッチング周波数f
を制御すると、負荷量Id が大きくなって導通損失(P
i )が増加しても、オン損失(Pon)とオフ損失(Pof
f )を減少させることができ、負荷量Id が大きくなっ
ても電力損失が負荷量Id に対応して増加することなく
高負荷時の電力損失を抑制することができる。従って、
本実施例によれば、低負荷時の高調波流出電流を抑制す
るとともに、高負荷時の電力変換装置の運転効率を向上
させることができる。
P = 2Pi + 2/3 (Pon + Poff) = 2 * 1.8 + 2/3 (1.0 + 3.2) = 6.4 KW (3) Thus, the switching frequency f corresponding to the load Id
Is controlled, the load Id increases and the conduction loss (P
i), the ON loss (Pon) and the OFF loss (Pof)
f) can be reduced, and even when the load amount Id increases, the power loss under a high load can be suppressed without increasing the power loss corresponding to the load amount Id. Therefore,
According to the present embodiment, it is possible to suppress the harmonic outflow current at the time of a low load and to improve the operation efficiency of the power converter at the time of a high load.

【0023】図3は本発明の請求項1、3及び請求項4
に係る実施例を示したもので、電力変換装置における負
荷量Id とスイッチング周波数fの関係を示し、その他
の条件は上記実施例と同様とする。
FIG. 3 shows the first, third and fourth aspects of the present invention.
And shows the relationship between the load Id and the switching frequency f in the power converter, and other conditions are the same as in the above embodiment.

【0024】この実施例では、コンバータ12の負荷量
Id が所定負荷In 以下の領域では、fc のスイッチン
グ周波数でPWM制御を行い、負荷量Id が所定負荷I
n を越えるとスイッチング周波数を1.5fc に増加さ
せる。図4はこのようにスイッチング周波数fを変化さ
せた場合のコンバータ12のスイッチング素子S1〜S
4における電力損失を示したもので、図4(a) は負荷量
In でスイッチング周波数がfc の場合、図2(b) は負
荷量2In でスイッチング周波数が1.5fcの場合を
示したものである。
In this embodiment, in a region where the load Id of the converter 12 is equal to or less than the predetermined load In, the PWM control is performed at the switching frequency of fc and the load Id is reduced to the predetermined load Id.
Beyond n, the switching frequency is increased to 1.5fc. FIG. 4 shows switching elements S1 to S1 of converter 12 when switching frequency f is changed in this way.
4 (a) shows the case where the switching frequency is fc with the load In, and FIG. 2 (b) shows the case where the switching frequency is 1.5fc with the load 2In. is there.

【0025】負荷量In でスイッチング周波数がfc
(図4(a) )の場合、スイッチング周波数が1.5fc
から2/3に減少するのでスイッチング損失(Pon+P
off )が約2/3に減少し、電力損失Pは(4) 式から
4.6KWとなる。
The switching frequency is fc with the load In.
In the case of (FIG. 4A), the switching frequency is 1.5 fc.
Switching loss (Pon + P
off) is reduced to about 2/3, and the power loss P is 4.6 KW from the equation (4).

【0026】[0026]

【数4】 P=Pi +2/3(Pon+Poff ) =1.8 +2/3(1.0+3.2)=4.6 KW (4) 負荷量2In でスイッチング周波数が1.5fc (図4
(b) )の場合、導通損失(Pi )が約2倍になり、電力
損失Pは(5) 式から7.8KWとなる。
## EQU4 ## P = Pi + 2/3 (Pon + Poff) = 1.8 + 2/3 (1.0 + 3.2) = 4.6 kW (4) The switching frequency is 1.5 fc with the load 2In (FIG. 4).
In the case of (b)), the conduction loss (Pi) is approximately doubled, and the power loss P is 7.8 KW from the equation (5).

【0027】[0027]

【数5】 P=2Pi +Pon+Poff =2*1.8+1.0+3.2 =7.8 KW (5) このように負荷量Id に対応してスイッチング周波数f
を増加させると、高負荷時にはスイッチング損失(Pon
+Poff ) が増加するが高調波流出電流を負荷量Id に
対応して抑制することができる。また、低負荷時にはス
イッチング周波数fが減少するからスイッチング損失
(Pon+Poff ) が減少し、運転効率を向上させること
ができる。
P = 2Pi + Pon + Poff = 2 * 1.8 + 1.0 + 3.2 = 7.8 KW (5) As described above, the switching frequency f corresponding to the load Id.
Is increased, the switching loss (Pon
+ Poff) increases, but the harmonic outflow current can be suppressed corresponding to the load amount Id. Further, at a low load, the switching frequency f is reduced, so that the switching loss (Pon + Poff) is reduced, and the operation efficiency can be improved.

【0028】以上の実施例に示すように、スイッチング
周波数を可変制御するとき、2/3に減少させるか、
1.5倍に増加させることによって、高次の高調波が近
接するので、高次高調波流出電流を抑制するフィルタ回
路を設ける場合も容易になり、スイッチング周波数fを
3相PWM制御コンバータのキャリア周波数として最適
化でき、交流電源11の電源周波数とスイッチング周波
数のビート現象も防止することができる。
As shown in the above embodiment, when the switching frequency is variably controlled, the switching frequency is reduced to 2/3,
By increasing by 1.5 times, higher-order harmonics become closer, so that it is easy to provide a filter circuit for suppressing the higher-order harmonic outflow current, and to set the switching frequency f to the carrier of the three-phase PWM control converter. The frequency can be optimized, and the beat phenomenon between the power supply frequency of the AC power supply 11 and the switching frequency can be prevented.

【0029】次に、本発明による電力変換システムの制
御方法の実施例について説明する。図5は本発明の請求
項5に係る実施例を示したもので、11は交流電源、1
1 〜176 は図7に示した電力変換装置、181 〜1
6 は電動機等の負荷機械、191 〜196 は負荷量I
を検出するための検出器、20は電力変換装置171
176 のスイッチング周波数を決定するための指令信号
211 〜216 を与える制御部、22は原料の加工を行
う負荷ラインであり、製造プロセスラインを制御する電
力変換システムの構成を示したものである。
Next, an embodiment of the control method of the power conversion system according to the present invention will be described. FIG. 5 shows an embodiment according to claim 5 of the present invention.
7 1-17 6 power converter illustrated in FIG. 7, 18 1 to 1
8 6 load machine such as an electric motor, 19 1-19 6 loading I
, A detector 20 for detecting the power conversion devices 17 1 to 17 1
Controller providing a command signal 21 1 to 21 6 for determining the switching frequency of 17 6, 22 is a load line for machining of the material, shows the configuration of a power conversion system for controlling the manufacturing process lines is there.

【0030】上記構成において、各電力変換装置171
〜176 は交流電源11の電力を所望の電力に変換して
負荷機械181 〜186 を駆動し、負荷ライン22の原
料を運搬しながら加工して製品とする。
In the above configuration, each power converter 17 1
To 17 6 drives the load machine 18 1-18 6 power is converted to the desired power of the AC power supply 11, a product by processing while transporting the raw material of the load line 22.

【0031】このような電力変換システムにおいては、
負荷機械181 〜186 は順次高負荷となり、全ての負
荷機械181 〜186 が同時に高負荷となる場合は少な
く、通常の運転状態では一部の負荷機械のみが高負荷と
なり、他の負荷機械は低負荷となっているのが一般的で
ある。このような運転状態において、各検出器191
196 によってそれぞれの電力変換装置171 〜176
の負荷量Iを検出し、制御部20はそれぞれの負荷量I
に応じてスイッチング周波数の指令信号211〜216
を出力し、各電力変換装置171 〜176 はこの指令信
号211 〜216 に基づいて上述したようにPWM制御
のスイッチング周波数fを可変制御する。
In such a power conversion system,
Load machine 18 1-18 6 sequentially become high load, if all the load machine 18 1-18 6 becomes a high load at the same time less, in the normal operating condition becomes part of the load machine only high load, the other Generally, the load machine has a low load. In such an operation state, each of the detectors 19 1 to 19 1 to
19 Each of the power converter by 6 17 1-17 6
The control unit 20 detects the load amount I of the
Switching frequency command signals 21 1 to 21 6 according to
Outputs, each power conversion apparatus 17 1-17 6 variably controls the switching frequency f of the PWM control as described above on the basis of the command signal 21 1 to 21 6.

【0032】この場合、制御部20は交流電源11より
給電される合計の交流電力に対して高調波流出電流を低
い値に抑制するようにスイッチング周波数の指令信号2
1〜216 を出力し、また、この電力変換システム全
体のスイッチング損失が減少するようにスイッチング周
波数の指令信号211 〜216 を出力する。
In this case, the control unit 20 controls the switching frequency command signal 2 so that the harmonic outflow current is suppressed to a low value with respect to the total AC power supplied from the AC power supply 11.
1 1 to 21 6 outputs, also outputs command signals 21 1 to 21 6 of the switching frequency to reduce the switching loss of the entire power conversion system.

【0033】従って、本実施例によれば、電力変換シス
テム全体に対する高調波流出電流を抑制するとともに、
運転効率を向上させることができる。図6は本発明の請
求項6、7に係る実施例を示したもので、231 と23
2 は原料運搬用の負荷機械241 〜246 を駆動する電
力変換装置で、図7に示した電力変換装置と同じ構成で
あるが、コンバータ12のスイッチング素子S1 〜S4
が高いスイッチング周波数で動作するIGBTやMOS
FETなどの電圧信号でオン・オフ制御される電圧駆動
形スイッチング素子を用いて構成され、スイッチング周
波数fが数KHz から10KHz を越える領域で使用さ
れる。電力変換装置171 〜176 のコンバータ12
は、GTOやバイポーラトランジスタ等の電流信号でオ
ン・オフ制御される電流駆動形スイッチング素子を使用
し、スイッチング周波数fが数百Hz から高くても1.
5KHz 位の領域で使用される。
Therefore, according to the present embodiment, the harmonic outflow current to the entire power conversion system is suppressed,
Operation efficiency can be improved. FIG. 6 shows an embodiment according to claim 6 of the present invention, 23 1 and 23
2 is a power conversion device for driving a load machine 24 1-24 6 for material transportation, is the same configuration as the power converter illustrated in FIG. 7, the switching element S 1 to S 4 of the converter 12
IGBT and MOS operating at high switching frequency
It is configured using a voltage-driven switching element that is turned on / off by a voltage signal such as an FET, and is used in a region where the switching frequency f exceeds several KHz to 10 KHz. Converter 12 of the power conversion apparatus 17 1-17 6
Uses a current-driven switching element that is turned on / off by a current signal such as a GTO or a bipolar transistor. Even if the switching frequency f is higher than several hundreds Hz, 1.
Used in the region of about 5 KHz.

【0034】25は少なくとも交流電源11から電力変
換装置171 〜176 に供給される電流(負荷量)を検
出するための検出器、20は電力変換装置171 〜17
6 のスイッチング周波数を決定するための指令信号21
1 〜216 及び電力変換装置231 と232 のスイッチ
ング周波数を決定するための指令信号261 〜266
与える制御部、その他は図5と同じもので同一符号を付
している。
[0034] 25 for detecting the current (load) supplied from at least an AC power source 11 to the power converter 17 1-17 6 detector, 20 power conversion apparatus 17 1-17
Command signal 21 for determining the switching frequency of 6
1 to 21 6 and the control unit gives a command signal 26 1-26 6 for determining the switching frequency of the power converter 23 1 and 23 2, others are denoted by the same reference numerals in the same as FIG.

【0035】上記構成において、電力変換装置171
176 は交流電源11の電力を所望の電力に変換して負
荷機械181 〜186 を駆動し、図5の実施例と同様に
負荷ライン22の原料を運搬しながら製品加工する。ま
た、電力変換装置231 と232 は原料運搬用の負荷機
械241 〜246 を駆動する。
In the above configuration, the power conversion devices 17 1 to 17 1 to
17 6 drives the load machine 18 1-18 6 power is converted to the desired power of the AC power supply 11, to product processing while transporting embodiment similarly to the raw material of the load line 22 of FIG. The power conversion apparatus 23 1 and 23 2 to drive the load machine 24 1-24 6 for material transportation.

【0036】この場合、制御部20は電力変換装置17
1 〜176 のそれぞれの検出負荷量Iに応じて上述実施
例と同様にスイッチング周波数の指令信号211 〜21
6 を出力し、交流電源11より給電される合計の交流電
力に対して高調波流出電流を低い値に抑制し、また、こ
の電力変換システム全体のスイッチング損失を減少させ
る。これらの指令信号により、電力変換装置171 〜1
6 は数百Hz から高くても1.5KHz 位の領域で負
荷量Iに対応して可変制御される。
In this case, the controller 20 controls the power converter 17
1-17 6 command signal of the switching frequency in the same manner as described above in Example in accordance with the respective detection load I 21 1 through 21
6 is output, the harmonic outflow current is suppressed to a low value with respect to the total AC power supplied from the AC power supply 11, and the switching loss of the entire power conversion system is reduced. By these command signals, the power conversion devices 17 1 to 17 1
7 6 is variably controlled in accordance with the load amount I in the area of at most 1.5KHz position a few hundred Hz.

【0037】また、制御部20は交流電源11から電力
変換装置171 〜176 に供給される合計電流が検出器
25で検出されると、その合計電流の高調波成分を監視
し、交流電源11へ流出する高調波電流を抑制するよう
にスイッチング周波数を決定するための指令信号261
〜266 を出力し、電力変換装置231 と232 は数K
Hz から10KHz を越える領域でスイッチング周波数
fが可変制御される。
Further, the control unit 20 when the total current supplied from the AC power source 11 to the power converter 17 1-17 6 is detected by the detector 25, monitors the harmonic component of the total current, the AC power source Command signal 26 1 for determining the switching frequency so as to suppress the harmonic current flowing out to 11
- 26 6 outputs, the power conversion apparatus 23 1 and 23 2 the number K
The switching frequency f is variably controlled in a range from Hz to over 10 KHz.

【0038】また、制御部20は交流電源11へ流出す
る所定の高調波成分を減少させるようにスイッチング周
波数を決定するための指令信号261 〜266 を出力
し、所定の高調波成分を抑制するようにスイッチング周
波数fを可変制御することもできる。この場合、スイッ
チング周波数をそのままにして制御位相を変えることに
より、所定の高調波電流成分を吸収するように制御する
こともできる。
Further, the control unit 20 outputs a command signal 26 1-26 6 for determining the switching frequency to reduce the predetermined harmonic component flowing into the AC power source 11, suppressing a predetermined harmonic component The switching frequency f can also be variably controlled in such a manner. In this case, by changing the control phase while keeping the switching frequency, it is also possible to perform control so as to absorb a predetermined harmonic current component.

【0039】本実施例によれば、スイッチング周波数が
低く、スイッチング損失が大きい大容量の電力変換装置
171 〜176 のスイッチング損失を減少させ、システ
ム全体の運転効率を向上させることができ、更にスイッ
チング周波数が高くスイッチング損失が小さい中小容量
の電力変換装置231 と232 で交流電源11へ流出す
る高調波電流の一部を吸収することができる。
[0039] According to this embodiment, lower switching frequency reduces the switching losses of the power conversion apparatus 17 1-17 6 large-capacity switching loss is large, it is possible to improve the operating efficiency of the entire system, further it can be the switching frequency to absorb a portion of the harmonic current flowing out to the AC power source 11 in the power converter 23 1 and 23 2 of the higher medium and small capacity switching loss is small.

【0040】本発明は、PWM制御により交流電力を直
流電力に変換するコンバータとして6アームブリッジで
成る通常のコンバータなどを用いることができ、図7に
示す如きNPCインバータに限定するものではない。
In the present invention, a normal converter having a 6-arm bridge can be used as a converter for converting AC power to DC power by PWM control, and is not limited to an NPC inverter as shown in FIG.

【0041】また、図6の実施例の場合、電力変換装置
171 〜176 では特定の高調波流出電流、例えば低次
の高調波流出電流を減少させるようにPWM制御の制御
パターンを選択し、この制御パターンを選択したことに
よる高次の高調波流出電流の増加を電力変換装置231
と232 で吸収して、交流電源11への高調波流出電流
の各高調波成分をガイドラインの規制値以内とするよう
に、それぞれの電力変換装置のPWM制御方法を制御部
20によって選択制御することができる。
Further, the embodiment of FIG. 6, to select the control pattern of the PWM control so as to reduce specific harmonic current flowing out in the power converter 17 1-17 6, for example, the low order harmonic current flowing out The increase in high-order harmonic outflow current due to the selection of this control pattern is determined by the power converter 23 1.
When absorbs at 23 2, the respective harmonic components of the harmonic current flowing out to the AC power source 11 so as to be within limits for guidelines for selecting controlled by the control unit 20 of the PWM control method for each of the power converter be able to.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の電力変換装置の制御方法によれ
ば、次のような効果が得られる。 (1) 負荷量Iに応じてPWM制御のスイッチング周波数
を可変制御できるから、PWM制御によるオン損失やオ
フ損失が負荷量に対応して変化し、装置の電力損失も減
少して、総合的な運転効率を向上させることができる。
(請求項1) (2) 負荷量Iの増加に対応してPWM制御のスイッチン
グ周波数を減少させるように制御することによって、負
荷量Iが大きいときにスイッチング損失が減少し、スイ
ッチング素子自身の発生損失が抑制される。このため、
スイッチング素子の冷却が容易となり、小形化が可能と
なり、低コスト化した経済性の向上した電力変換装置と
することができる。(請求項2) (3) 負荷量Iの増加に対応してPWM制御のスイッチン
グ周波数を増加させるように制御することによって、高
調波発生電流を負荷量Iに対応して抑制することがで
き、負荷量Iが小さいときのスイッチング損失を減少さ
せ、軽負荷時の運転効率を向上させることができる。
(請求項3) (4) 可変制御するスイッチング周波数を特定の比率で変
化させることによって、高調波流出電流の次数を近接さ
せることができ、交流電源側に流出する高調波電流を抑
制するためのフィルタ回路の構成が容易となり、PWM
制御に伴う高調波流出電流のビート現象を抑制すること
ができる。(請求項4) また、本発明の電力変換システムの制御方法によれば、
次のような効果が得られる。 (1) 複数台の電力変換装置の全てが同時に高負荷となら
ない運転状態の場合、複数台の電力変換装置は、それぞ
れの負荷量Iに対応してPWM制御のスイッチング周波
数が可変制御され、電力変換システム全体としてのスイ
ッチング損失を減少させて運転効率を向上させ、電力変
換システム全体としての高調波流出電流を抑制すること
ができる。(請求項5) (2) 更に、電力変換システム全体の高調波流出電流を抑
制するように、スイッチング動作速度が充分に速い電力
変換装置のスイッチング周波数を制御することができ、
高調波流出電流をきめ細かく抑制制御することができ
る。(請求項6) (3) 複数台の電力変換装置において、スイッチング周波
数の低い電流駆動スイッチング素子で構成される電力変
換装置の高調波発生電流の所定次数成分を、スイッチン
グ周波数の高い電圧駆動スイッチング素子で構成される
電力変換装置側で抑制、吸収などのきめ細かい高調波発
生電流の抑制ができるとともに、複数台の電力変換装置
の総合運転効率を向上させることができる。(請求項
7)
According to the power converter control method of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the switching frequency of the PWM control can be variably controlled in accordance with the load amount I, the ON loss and the OFF loss due to the PWM control change in accordance with the load amount, and the power loss of the device is reduced. Operation efficiency can be improved.
(2) By controlling the switching frequency of the PWM control to decrease in response to the increase of the load I, the switching loss is reduced when the load I is large, and the switching element itself is generated. Loss is suppressed. For this reason,
The cooling of the switching element is facilitated, the size of the switching element can be reduced, and the power converter can be reduced in cost and improved in economic efficiency. (Claim 2) (3) By controlling the switching frequency of the PWM control to increase in response to the increase in the load I, the harmonic generation current can be suppressed in accordance with the load I, The switching loss when the load I is small can be reduced, and the operating efficiency at the time of light load can be improved.
(Claim 3) (4) By changing the switching frequency to be variably controlled at a specific ratio, it is possible to make the order of the harmonic outflow current close, and to suppress the harmonic current flowing out to the AC power supply side. The configuration of the filter circuit is simplified, and the PWM
It is possible to suppress the beat phenomenon of the harmonic outflow current accompanying the control. (Claim 4) According to the power conversion system control method of the present invention,
The following effects can be obtained. (1) In an operation state in which all of the plurality of power converters do not simultaneously have a high load, the plurality of power converters are variably controlled in the switching frequency of the PWM control corresponding to each load I, and It is possible to reduce the switching loss of the entire conversion system, improve the operation efficiency, and suppress the harmonic outflow current of the entire power conversion system. (Claim 5) (2) Further, it is possible to control the switching frequency of the power conversion device whose switching operation speed is sufficiently fast so as to suppress the harmonic outflow current of the entire power conversion system,
The harmonic outflow current can be suppressed and controlled finely. (3) In a plurality of power converters, a predetermined order component of a harmonic generation current of a power converter composed of a current driving switching element having a low switching frequency is converted into a voltage driven switching element having a high switching frequency. In the power conversion device configured by the above, it is possible to suppress fine harmonic generation current such as suppression and absorption, and to improve the overall operation efficiency of a plurality of power conversion devices. (Claim 7)

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の請求項1、2及び請求項4に対応する
電力変換装置の制御方法の実施例を説明するための図
で、電力変換装置の負荷量Iとスイッチング周波数fの
関係を示す特性図。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a control method of a power converter according to claims 1, 2 and 4 of the present invention. FIG. 1 shows a relationship between a load I of the power converter and a switching frequency f. FIG.

【図2】上記実施例の作用を説明するための図で、(a)
は負荷量IがIN 時、(b) は負荷量Iが2IN 時の電力
損失図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and FIG.
3B is a power loss diagram when the load I is 2IN, and FIG. 3B is a power loss diagram when the load I is 2IN.

【図3】本発明の請求項1、3及び請求項4に対応する
電力変換装置の制御方法の実施例を説明するための図
で、電力変換装置の負荷量Iとスイッチング周波数fの
関係を示す特性図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of a control method of a power converter according to claims 1, 3 and 4 of the present invention, and illustrates a relationship between a load I of the power converter and a switching frequency f. FIG.

【図4】上記実施例の作用を説明するための図で、(a)
は負荷量IがIN 時、(b) は負荷量Iが2IN 時の電力
損失図。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and FIG.
3B is a power loss diagram when the load I is 2IN, and FIG. 3B is a power loss diagram when the load I is 2IN.

【図5】本発明の請求項5に対応する電力変換システム
の制御方法の実施例を説明するための図で、電力変換シ
ステムのシステム構成図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of a control method for a power conversion system according to claim 5 of the present invention, and is a system configuration diagram of the power conversion system.

【図6】本発明の請求項6、7に対応する電力変換シス
テムの制御方法の実施例を説明するための図で、電力変
換システムのシステム構成図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of a power conversion system control method according to claims 6 and 7 of the present invention, and is a system configuration diagram of the power conversion system.

【図7】従来技術によるPWM制御電力変換装置の主回
路構成図。
FIG. 7 is a main circuit configuration diagram of a conventional PWM control power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…交流電源 12…コンバー
タ 13…コンデンサ 14…コンデン
サ 15…インバータ 16…負荷 P,N…直流母線 C…中性点 12R,12S,12T…3レベル電力変換回路 D1〜D4…ダイオード S1〜S4…スイッチング素子 D5,D6…ダイオード R,S,T…交流入力端子 17…PWM制御電力変換装置 18…負荷機械 19…負荷量検出器 20…制御機能 21…スイッチング周波数指令信号 22…負荷ライ
ン 23…PWM制御電力変換装置 24…負荷機械 25…負荷量検出器 26…スイッチ
ング周波数指令信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... AC power supply 12 ... Converter 13 ... Capacitor 14 ... Capacitor 15 ... Inverter 16 ... Load P, N ... DC bus C ... Neutral point 12R, 12S, 12T ... Three-level power conversion circuit D1-D4 ... Diode S1-S4 ... Switching elements D5, D6: Diodes R, S, T: AC input terminals 17: PWM control power converter 18: Load machine 19: Load detector 20: Control function 21: Switching frequency command signal 22: Load line 23: PWM Control power converter 24 ... Load machine 25 ... Load detector 26 ... Switching frequency command signal

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/757 8110−5H H02M 7/757 H02P 7/63 302 H02P 7/63 302R // H02J 3/18 H02J 3/18 D Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H02M 7/757 8110-5H H02M 7/757 H02P 7/63 302 H02P 7/63 302R // H02J 3/18 H02J 3/18 D

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】PWM制御によって交流電力を直流電力に
変換するコンバータを有する電力変換装置を制御する場
合、前記電力変換装置の負荷量に対応して前記コンバー
タのスイッチング周波数を可変制御し、前記コンバータ
のスイッチング素子のスイッチング損失を負荷量に対応
して変化させることを特徴とする電力変換装置の制御方
法。
When controlling a power converter having a converter for converting AC power into DC power by PWM control, the switching frequency of the converter is variably controlled in accordance with a load amount of the power converter, and the converter is controlled. A switching loss of the switching element according to the load amount.
【請求項2】請求項1に記載の電力変換装置の制御方法
において、前記負荷量が所定負荷量を越えて増加したと
き、前記コンバータのスイッチング周波数を減少させ、
高負荷時の前記スイッチング素子のスイッチング損失を
抑制して、高負荷時の運転効率を向上させることを特徴
とする電力変換装置の制御方法。
2. The control method for a power converter according to claim 1, wherein when the load amount exceeds a predetermined load amount, the switching frequency of the converter is decreased.
A control method for a power conversion device, comprising: suppressing a switching loss of the switching element under a high load to improve an operation efficiency under a high load.
【請求項3】請求項1に記載の電力変換装置の制御方法
において、前記負荷量が所定負荷量を越えて増加したと
き、前記コンバータのスイッチング周波数を増加させ、
低負荷時にスイッチング周波数を低くして前記スイッチ
ング素子のスイッチング損失を減少させ、低負荷時の運
転効率を向上させることを特徴とする電力変換装置の制
御方法。
3. The control method for a power converter according to claim 1, wherein the switching frequency of the converter is increased when the load amount exceeds a predetermined load amount.
A control method for a power conversion device, comprising: lowering a switching frequency at a low load to reduce a switching loss of the switching element and improving an operation efficiency at a low load.
【請求項4】請求項2又は請求項3に記載の電力変換装
置の制御方法において、負荷量に対応してスイッチング
周波数を変化させる場合、特定の変化比率でステップ状
に変化させ、交流電源に流出する高調波電流の次数を近
接させることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
4. The method for controlling a power conversion device according to claim 2, wherein when the switching frequency is changed in accordance with the load amount, the switching frequency is changed in a stepwise manner at a specific change rate, and the AC power supply is changed. A method for controlling a power conversion device, wherein the orders of harmonic currents flowing out are brought close to each other.
【請求項5】PWM制御によって交流電力を直流電力に
変換するコンバータを有する電力変換装置を複数台備
え、それぞれ同一の交流系統から受電して負荷機械を運
転する電力変換システムを制御する場合、それぞれの電
力変換装置を請求項1乃至請求項4に記載のいずれかの
制御方法を用いて制御し、それぞれの電力変換装置の負
荷量に基づいて電力変換システム全体として、高調波流
出電流を抑制するとともにスイッチング損失を減少させ
るようにそれぞれの電力変換装置のスイッチング周波数
を変化させ、システム全体の総合運転効率を向上させ、
交流系統側へ流出する高調波電流の総和を抑制すること
を特徴とする電力変換システムの制御方法。
5. A power conversion system comprising a plurality of power converters each having a converter for converting AC power to DC power by PWM control, each of which controls a power conversion system that receives power from the same AC system and operates a load machine. Is controlled by using any one of the control methods according to any one of claims 1 to 4, and based on the load of each power converter, the harmonic outflow current is suppressed as the entire power conversion system. At the same time, the switching frequency of each power converter is changed so as to reduce the switching loss, thereby improving the overall operation efficiency of the entire system,
A control method for a power conversion system, wherein a total sum of harmonic currents flowing to an AC system side is suppressed.
【請求項6】請求項5に記載の電力変換システムの制御
方法において、スイッチング動作速度の速いスイッチン
グ素子でなるコンバータを有する第2電力変換装置を加
えて前記電力変換システムを構成し、複数台の電力変換
装置を請求項1乃至請求項4に記載のいずれかの制御方
法を用いて2種類のスイッチング周波数で制御し、前記
第2電力変換装置を前記電力変換装置のスイッチング周
波数より充分に高いスイッチング周波数で制御して、少
なくとも3種類のスイッチング周波数で運転することに
よって、交流系統側に流出する高調波電流をきめ細かく
抑制制御することを特徴とする電力変換システムの制御
方法。
6. The control method for a power conversion system according to claim 5, wherein the power conversion system is configured by adding a second power conversion device having a converter including a switching element having a high switching speed. The power converter is controlled at two kinds of switching frequencies by using any one of the control methods according to claims 1 to 4, and the switching of the second power converter is sufficiently higher than the switching frequency of the power converter. A control method for a power conversion system, wherein a harmonic current flowing out to an AC system side is finely suppressed by controlling at a frequency and operating at at least three switching frequencies.
【請求項7】請求項6に記載の電力変換システムの制御
方法において、前記電力変換装置のコンバータのスイッ
チング素子として電流駆動形スイッチング素子を用い、
前記第2電力変換装置のコンバータのスイッチング素子
として電圧駆動形スイッチング素子を用い、前記第2電
力変換装置のスイッチング周波数を前記電力変換装置の
スイッチング周波数より充分高くし、交流系統側に流出
する高調波電流をきめ細かく抑制制御することを特徴と
する電力変換システムの制御方法。
7. The control method for a power conversion system according to claim 6, wherein a current-driven switching element is used as a switching element of a converter of the power conversion device.
A voltage-driven switching element is used as a switching element of the converter of the second power converter, and the switching frequency of the second power converter is set sufficiently higher than the switching frequency of the power converter, and harmonics flowing out to the AC system side A control method for a power conversion system, wherein a current is finely suppressed and controlled.
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