JPWO2020157787A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
電力変換により直流電力を出力する第1の変換器と、
直流電力を交流電力に変換する第2の変換器と、
第1の変換器と第2の変換器との間で直流電圧を平滑化するコンデンサと、
第1の変換器のPWM制御と第2の変換器のバイポーラ変調PWM制御を行う制御部とを備え、
第1の変換器のPWM制御のための第1の搬送波の周波数と第2の変換器のバイポーラ変調PWM制御のための第2の搬送波の周波数は互いに同期し、
制御部は、第1の変換器および第2の変換器からコンデンサに流入する電流のタイミングをずらすように、第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで第1および第2の搬送波のうち、一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする。
<本願の概略構成>
実施の形態1に係る電力変換装置1の回路構成を図1に示す。電力変換装置1はコンバータ2とインバータ3と制御装置24とからなり、コンバータ2の入力として直流電源10が接続され、インバータ3の出力として系統23が接続されている。
(1)ユニポーラ変調の説明1
インバータ3の制御方法にはユニポーラ変調とバイポーラ変調がある。ユニポーラ変調は、インバータ3の出力電圧が正と負とゼロの3つの状態で交流電圧を出力できる変調方式である。すなわち、図3に、縦軸を電圧、横軸を時間として示すように、交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正とゼロで生成し、交流の負の電圧を出力するためにインバータ3の出力電圧を負とゼロで生成する。
このユニポーラ変調で制御するための半導体スイッチング素子のスイッチング方法としては、例えば図4Aに示すように、系統電圧が正の時に、半導体スイッチング素子16を常時オン、半導体スイッチング素子18を常時オフとし、半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子19を三角波キャリアと指令値の比較によるPWM制御を行う。
また、図4Cに示すように、系統電圧が負の時に、半導体スイッチング素子16を常時オフ、半導体スイッチング素子18を常時オンとし、半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子19を三角波キャリアと指令値の比較によるPWM制御を行う。半導体スイッチング素子17がオンの時は、図4Cに矢印で示すように半導体スイッチング素子17、リアクトル21、系統23、リアクトル20、半導体スイッチング素子18、および平滑用コンデンサ15を通る経路で電流が流れる。この時、インバータ3の出力には平滑用コンデンサ15の電圧が逆方向に出力されるため、負の電圧が出力される。
これに対してバイポーラ変調はインバータの出力電圧が正と負の2つの状態のみを出力できる。図5に示すように交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正と負で生成し、交流の負の電圧を出力するのにもインバータ出力電圧を正と負とで生成する。変調方式である。
力率が1の場合を例として挙げるが、系統電圧が正の時で半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオンの時は、図6Aに矢印で示すように、半導体スイッチング素子16、リアクトル20、系統23、リアクトル21、半導体スイッチング素子19、および平滑用コンデンサ15を通る経路で電流が流れる。このときインバータの出力電圧は平滑用コンデンサ15の電圧が正方向で出力される。
また系統電圧が負の場合で半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオンの時は、図6Cに矢印で示すように、半導体スイッチング素子19、リアクトル21、系統23、リアクトル20、半導体スイッチング素子16、および平滑用コンデンサ15を通る経路で電流が流れる。このときインバータ3の出力電圧は平滑用コンデンサ15の電圧が正方向で出力される。
図4Aから図4Dで説明したように、ユニポーラ変調では交流の正の期間もしくは負の期間で常時オンの素子が発生する。例えば半導体スイッチング素子16が常時オンである場合、系統23の下側が平滑用コンデンサ15の負側と常に導通状態(同電位)となる。さらには、直流電源10の負側と常時導通状態(同電位)となる。系統23の下側の電圧は接地点に対して交流電圧で振動しているため、直流電源10の負側電位が接地点に対して振動する。ここでは図示していないが、直流電源10が接地点に対して浮遊容量を持つ場合、接地点に対して電位が変動する。これにより、その電位変動に応じて浮遊容量を通過して漏れ電流が流れる。半導体スイッチング素子16が常時オンとしても同様に、系統電圧の上側が平滑用コンデンサ15の正側と同電位となる。その電圧が変化することで平滑用コンデンサ15の負側の接地点に対する電位も変動し、直流電源10の負側の電位が対地に対して変動し、浮遊容量を介して漏れ電流が流れる。漏れ電流が多いと電力変換装置を収納している筐体を触ることにより感電する恐れがある。
それに対してバイポーラ変調は、図6Aから図6Dで説明したように、常に半導体スイッチング素子16〜19をスイッチングさせ、平滑用コンデンサ15の正側または負側が系統の正側または負側と接続が切り替わり、見かけ上、接地点に対して平均的には電位が変動しない。そのため直流電源10の浮遊容量に対して電位変動がほぼ発生しないため漏れ電流はほとんど流れない。
(1)コンバータ2の動作説明
上述した理由により、以下バイポーラ変調制御を前提として、図1のコンバータ2とインバータ3の動作について詳細に説明する。コンバータ2は、入力電圧または出力電圧を指令値に追従させるために制御し、インバータ3は、出力電流を指令値に追従させるために制御する。例えば、ここではコンバータ2が入力電圧を指令値に追従させるために制御する場合を想定する。平滑用コンデンサ11の電圧を検出するコンバータ入力電圧検出器25の検出値を、あらかじめ定めた指令値に追従するように入力電圧の制御を行う。
次に、制御装置24で行うインバータ3の制御を図8に示す。図8の制御は出力電流指令値301と出力電流検出値302と演算器303と制御器304と三角波キャリア生成器305と比較器306と制御出力307と反転器308と制御出力309とから構成される。出力電流指令値301と出力電流検出値302とを演算器303によって演算し、演算した結果を、制御器304によって指令値に追従させるために必要な処理を行う。この処理としては、例えば比例積分制御、または比例制御に基づいて行う。制御器304の出力と三角波キャリア生成器305で発生させた三角波キャリアの値を比較器306にて比較し制御出力307を出力する。また、比較器306の出力を反転器308によって反転して制御出力309を出力する。また、出力電流指令値301および出力電流検出値302の代わりに、出力電圧指令値および出力電圧検出値が用いられてもよい。
次に、インバータ3に入力される電流について考える。図6A〜図6Dで既に説明しているが、以下の(ア)〜(エ)の場合に分けて再度説明する。インバータ3の電流経路は交流電圧と交流電流の位相によって異なる。図において、リアクトル20に左から右へと電流が流れる方向を正とする。電圧については、平滑用コンデンサ15の両端で電圧を測定した場合に上側が正の場合を正の電圧とし、上側が負の場合を負の電圧とする。
インバータ3の半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオンで半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子18がオフの時は、半導体スイッチング素子16、リアクトル20、コンデンサ22もしくは系統23、および半導体スイッチング素子19を結ぶ経路で電流が流れる。インバータ3の入力側の電流経路はコンバータ2の半導体スイッチング素子13の状態によって平滑用コンデンサ15を通るのか、コンバータ2内を通るのかは変わる。
インバータ3の半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子18がオンで半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオフの時は、半導体スイッチング素子18のダイオード、リアクトル20、コンデンサ22もしくは系統23、リアクトル21、半導体スイッチング素子17のダイオード、および平滑用コンデンサ15を結ぶ経路で電流が流れる。平滑用コンデンサ15の正極から負極へと電流が流れる方向であるが、コンバータ2にはダイオード14があり、コンバータ2側への電流流入はない。しかし、もしダイオード14を半導体スイッチング素子で構成した場合はその半導体スイッチング素子がオンしていれば電流がコンバータに流入する経路が形成される場合がある。
インバータ3の半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオンで半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子18がオフの時は、半導体スイッチング素子19のダイオード、リアクトル21、コンデンサ22もしくは系統23、リアクトル20、半導体スイッチング素子16のダイオード、および平滑用コンデンサ15を結ぶ経路で電流が流れる。平滑用コンデンサ15の正極から負極へと電流が流れる方向であるが、コンバータ2にはダイオード14がありコンバータ2側への電流流入はない。しかし、もしダイオード14を半導体スイッチング素子で構成した場合はその半導体スイッチング素子がオンしていれば電流がコンバータに流入する経路が形成される場合がある。
半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子18がオンで半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオフの時は半導体スイッチング素子17、リアクトル21、コンデンサ22もしくは系統23、リアクトル20、および半導体スイッチング素子18を結ぶ経路で電流が流れる。インバータ3の入力側の電流経路はコンバータ2の半導体スイッチング素子13の状態によって平滑用コンデンサ15かコンバータ内を通るかは変わる。
図9は、コンバータ2とインバータ3の動作と平滑用コンデンサ15の電流との関係を示す波形図である。コンバータ2とインバータ3の三角波キャリアは同一周波数かつ同一位相で同期して動作していることとした。
コンバータ動作はコンバータ2の制御指令値401とコンバータ2の三角波キャリア402とを比較して、制御指令値401の方が三角波キャリア402よりも高ければ半導体スイッチング素子13がオンする。その際は平滑用コンデンサ15にはコンバータ2からダイオード14を通過して電流が流れてこない。コンバータ2の制御指令値401がコンバータ2の三角波キャリア402よりも低い場合は半導体スイッチング素子13がオフする。その際はコンバータ2からダイオード14を通過して電流が流れる。半導体スイッチング素子13のオンとオフの動作によってコンバータ2のダイオード14から出力される電流は、電流403のようになる。
インバータ動作はインバータ3の制御指令値404とインバータの三角波キャリア405とを比較して、制御指令値404の方が三角波キャリア405よりも高ければ半導体スイッチング素子16と半導体スイッチング素子19がオンとなり、半導体スイッチング素子17と半導体スイッチング素子18がオフとなる(図6A、図6Cの場合)。これをインバータ3のスイッチング状態1とする。
このように、図9Cに示すように、コンバータ2から出力される電流とインバータ3から流出する電流を合成した電流が平滑用コンデンサ15に流れる電流407となる。電流407の波形では、コンバータ2から出力される電流と、インバータ3の入力端から出力される電流が同時に平滑用コンデンサ15に流れる場合、電流リプルが大きくなる。それに対してコンバータ2の出力から電流が流出するタイミングと、インバータ3に電流が流入するタイミングとが同じであれば、平滑用コンデンサ15に流れる電流はその差分となるため電流リプルは小さくなる。
上述した、交流半周期(期間P)の高周波リプル電流の低減のための本実施の形態の動作を図11に示す。図11には、コンバータ2の指令値501と、コンバータ2の三角波キャリア502と、コンバータ2から出力される電流503と、インバータ指令値504と、三角波キャリア505と、インバータ3の入力側から流出する電流506と、平滑用コンデンサ15の電流507を示している。図11においても、コンバータ2とインバータ3の三角波キャリアの周波数および位相が同一で同期していることは図9と同じである。また、コンバータ2の動作に関しては図10と同一なのでここでの説明は省略する。
次に、コンバータが複数存在する場合について図14の電力変換装置を用いて説明する。図14は、図1の回路構成と比較し、昇圧チョッパが2並列で接続されたコンバータ5を有する。図1と同一箇所は同一符号であり、ここでは説明を省略する。
また、コンバータが複数ある場合において、搬送波を並列台数分等間隔に位相シフトさせて動作させる方法もある。例えば前述した通り、図14に示すようにコンバータ5が2並列である場合は180度位相シフトし、3並列であれば120度位相シフトする。この方法で動作させた場合の波形は図16Aに示すようになる。ここではコンバータ5が2並列で、第1と第2のコンバータの搬送波が180度位相シフトし、更にインバータの搬送波に比べて1/2倍になっている場合を示している。並列に接続されたコンバータの台数に応じ、複数の搬送波は等間隔で位相シフトされており、複数の搬送波の周波数は、
(第2の搬送波の周波数/コンバータの台数)×定数倍となる。
実施の形態1から3で、インバータ3の搬送波を180度反転させる方法を説明したが、コンバータ2の搬送波をインバータ3の交流波形の正負に合わせて180度反転させることにしてもよい。図17において、コンバータ2の指令値1001と、コンバータ2の三角波キャリア1002と、コンバータ2から出力される電流1003と、インバータ指令値1004と、三角波キャリア1005と、インバータ3の入力側から流出する電流1006と、平滑用コンデンサ15の電流1007を示している。
また、センサによる検出遅れなどがあるため、厳密に正と負の切り替えタイミングでは変更できない場合があるが正と負の切り替え付近で三角波キャリアの位相を切りかえることで同様の効果が得られる。また、正と負が切り替わった後、三角波キャリアが谷もしくは山に来たタイミングで位相を切りかえることで切り替え設定が容易になる。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
これに対してバイポーラ変調はインバータの出力電圧が正と負の2つの状態のみを出力できる。図5に示すように交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正と負で生成し、交流の負の電圧を出力するのにもインバータ出力電圧を正と負とで生成する。
上述した、交流半周期(期間P)の高周波リプル電流の低減のための本実施の形態の動作を図11に示す。図11には、コンバータ2の指令値501と、コンバータ2の三角波キャリア502と、コンバータ2から出力される電流503と、インバータ指令値504と、三角波キャリア505と、インバータ3の入力側から流出する電流506と、平滑用コンデンサ15の電流507を示している。図11においても、コンバータ2とインバータ3の三角波キャリアの周波数および位相が同一で同期していることは図9と同じである。また、コンバータ2の動作に関しては図9と同一なのでここでの説明は省略する。
Claims (13)
- 電力変換により直流電力を出力する第1の変換器と、
前記直流電力を交流電力に変換する第2の変換器と、
前記第1の変換器と前記第2の変換器との間で直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記第1の変換器のPWM制御と前記第2の変換器のバイポーラ変調PWM制御を行う制御部とを備え、
前記第1の変換器の前記PWM制御のための第1の搬送波の周波数と前記第2の変換器の前記バイポーラ変調PWM制御のための第2の搬送波の周波数は互いに同期し、
前記制御部は、前記第1の変換器および前記第2の変換器から前記コンデンサに流入する電流のタイミングをずらすように、前記第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記第1および前記第2の搬送波のうち、一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする電力変換装置。 - 前記第1の変換器から前記コンデンサに流入する電流と前記第2の変換器から前記コンデンサに流入する電流とが重ならないように前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記第2の変換器の出力は、出力電流であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記第2の変換器の出力は、出力電圧であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記バイポーラ変調PWM制御の制御指令値に基づいて、前記第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記バイポーラ変調PWM制御の電流指令値に基づいて、前記第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記バイポーラ変調PWM制御の電圧指令値に基づいて、前記第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記第2の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相を180度反転させることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記第2の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記第1の搬送波の周波数は前記第2の搬送波の周波数とは定数倍の関係であることを特徴とする請求項9に記載の電力変換装置。
- 前記第1の変換器は、複数の変換器が並列に接続され、前記複数の変換器を駆動するための複数の搬送波はすべて同一であることを特徴とする請求項9または10に記載の電力変換装置。
- 前記第1の変換器は、複数の変換器が並列に接続され、前記複数の変換器を駆動するための複数の搬送波は等間隔で位相シフトされており、前記複数の搬送波の周波数は、
(第2の搬送波の周波数/変換器数)×定数倍
であることを特徴とする請求項9または10に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記第1の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04121065A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-22 | Hitachi Ltd | 電力変換方法、電力変換装置およびその電力変換装置を用いた圧延システム |
JP2002051566A (ja) * | 2000-08-03 | 2002-02-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | インバータ制御装置およびインバータの制御方法 |
JP2004187468A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電気負荷駆動システム |
Family Cites Families (11)
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---|---|---|---|---|
JP3316801B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2002-08-19 | 株式会社日立製作所 | 多重電力変換装置の制御方法及び多重電力変換装置 |
JP4121065B2 (ja) | 2002-04-22 | 2008-07-16 | オークラ輸送機株式会社 | 搬送物反転装置および読取装置 |
JP2007221892A (ja) | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Honda Motor Co Ltd | 電力変換装置 |
JP5241692B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2013-07-17 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP5512593B2 (ja) * | 2011-04-28 | 2014-06-04 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置及びその運転方法 |
JP2013055794A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP5765287B2 (ja) * | 2012-04-12 | 2015-08-19 | 三菱電機株式会社 | コンバータ制御装置及びコンバータ制御装置を備えた空気調和機 |
EP3121953B1 (en) * | 2014-03-15 | 2018-11-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor drive control device, compressor, fan, and air-conditioning machine |
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JP6303970B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2018-04-04 | 住友電気工業株式会社 | 変換装置 |
AU2015203405B2 (en) * | 2015-06-19 | 2018-03-08 | Rectifier Technologies Pacific Pty Ltd | Control of a three phase AC-DC power converter comprising three single phase modules |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04121065A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-22 | Hitachi Ltd | 電力変換方法、電力変換装置およびその電力変換装置を用いた圧延システム |
JP2002051566A (ja) * | 2000-08-03 | 2002-02-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | インバータ制御装置およびインバータの制御方法 |
JP2004187468A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電気負荷駆動システム |
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