KR20080037669A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 전력 변환기를 복수대 구비하여 병렬 운전하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power converter that includes a plurality of power converters for converting AC power into DC power for parallel operation.
종래의 전력 변환 장치는 출력 전압의 파형에 따른 지령 신호와 반송(搬送) 신호를 비교하여 얻어지는 PWM 신호에 기초하여 제어되는 복수의 순방향 전력 변환기를 구비하고, 이 복수의 순방향 전력 변환기의 입력과 출력을 병렬로 접속하여 병렬 운전된다. 그리고, 상기 순방향 전력 변환기의 직류 출력단에 정극(正極) 전류 성분과 부극(負極) 전류 성분의 차를 검출하는 직류 차전류 검출 수단을 구비하고, 검출된 직류 차전류 성분을 감소하도록 상기 지령 신호와 상기 반송 신호 중 어느 하나를 보정한다. 이에 의해, 복수의 순방향 전력 변환기 사이에 흐르는 순환 전류를 감소시키고 있었다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).The conventional power converter includes a plurality of forward power converters controlled based on a PWM signal obtained by comparing a command signal and a carrier signal according to the waveform of the output voltage, and input and output of the plurality of forward power converters. Are connected in parallel and run in parallel. And a direct current difference detecting means for detecting a difference between a positive current component and a negative current component at a direct current output terminal of the forward power converter, wherein the command signal and the command signal are used to reduce the detected direct current difference component. One of the carrier signals is corrected. As a result, the circulating current flowing between the plurality of forward power converters was reduced (see Patent Document 1, for example).
특허 문헌 1 : 일본 특개평 6-153519호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 6-153519
종래의 전력 변환 장치에서는 복수의 순방향 전력 변환기의 병렬 운전에 있어서 출력 불균형을 보정하기 위해, 순방향 전력 변환기의 직류 출력에 있어서 정극 전류 성분과 부극 전류 성분의 차를 검출하고, 상기 차를 작게 하여 순환 전류를 감소시키고 있다. 이렇기 때문에, 상기 정극 전류 성분과 상기 부극 전류 성분 의 동시점에서 차를 검출할 필요가 있어 전류 검출기의 배치가 제약되는 것이었다.In a conventional power converter, in order to correct an output imbalance in parallel operation of a plurality of forward power converters, a difference between a positive electrode current component and a negative electrode current component is detected at a DC output of the forward power converter, and the difference is made small to circulate. Reducing current. For this reason, it is necessary to detect the difference at the same time between the positive electrode current component and the negative electrode current component, and the arrangement of the current detector is limited.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 복수의 순방향 전력 변환기의 병렬 운전에 있어서, 직류 출력의 정극 전류 성분과 부극 전류 성분의 차를 검출하지 않고 상기 복수의 순방향 전력 변환기의 출력 불균형을 보정하는 것을 가능하게 하여, 출력 불균형 검출을 위한 전류 검출기의 배치의 자유도(自由度)를 향상시키는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in parallel operation of a plurality of forward power converters, the outputs of the plurality of forward power converters are not detected without detecting a difference between the positive electrode current component and the negative electrode current component of the direct current output. It is an object to make it possible to correct an imbalance and to improve the degree of freedom of arrangement of a current detector for output imbalance detection.
본 발명에 의한 전력 변환 장치는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 복수대의 3상(相) 컨버터의 입력 및 출력을 병렬 접속하여 복수대의 병렬 운전을 행한다. 그리고, 상기 복수대의 3상 컨버터의 각 출력 직류 전류를 검출하고, 그 차를 작게 하도록 상기 각 3상 컨버터의 교류측의 전압 지령을 보정하는 것이다.The power converter according to the present invention performs a plurality of parallel operations by connecting in parallel the inputs and outputs of a plurality of three-phase converters that convert AC power into DC power. Then, the output DC currents of the plurality of three-phase converters are detected, and the voltage command on the AC side of each of the three-phase converters is corrected so as to reduce the difference.
본 발명에 의한 전력 변환 장치는 복수대의 3상 컨버터의 각 출력 직류 전류를 검출하고, 그 차를 작게 하도록 상기 각 3상 컨버터의 교류측의 전압 지령을 보정한다. 이 때문에, 출력 불균형 검출을 위한 전류 검출기의 배치의 제약을 감소시켜 이 출력 불균형을 보정하는 것이 가능하게 되어, 설계상의 자유도가 향상되고, 병렬 운전이 양호한 정밀도로 균형잡힌 전력 변환 장치가 얻어진다.The power converter according to the present invention detects each output DC current of a plurality of three-phase converters and corrects the voltage command on the AC side of each of the three-phase converters so that the difference is small. For this reason, it is possible to reduce the constraint of the arrangement of the current detector for output imbalance detection and to correct this output imbalance, thereby improving the degree of freedom in design and obtaining a power converter in which parallel operation is well balanced.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a configuration of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 각 컨버터의 상세를 나타내는 회로도이다.Fig. 2 is a circuit diagram showing details of each converter of the power converter according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 제어 회로의 상세를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing details of a control circuit of the power converter according to the first embodiment of the present invention.
<부호의 설명><Description of the code>
1, 2 3상 컨버터1, 2 three-phase converter
9 2상 직류(d, q) 전압 좌표 변환ㆍ위상 검출기9 Two-phase DC (d, q) voltage coordinate conversion phase detector
11 입력 전류 좌표 변환기11 input current coordinate transducer
20, 21 출력 전압 좌표 변환기20, 21 output voltage coordinate converter
20a, 21a 3상 전압 지령20a, 21a 3-phase voltage command
26, 27 직류 전류 검출기26, 27 DC current detector
26a, 27a 출력 직류 전류26a, 27a output direct current
28a d축 전압 보정값28a d-axis voltage compensation value
29 가산기29 adder
30 감산기30 subtractors
vdr d축 전압 지령vdr d-axis voltage command
vqr q축 전압 지령vqr q-axis voltage command
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 회로도이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 전력 변환 장치는 2대의 3상 PWM 컨버터(1, 2)(이하, 간단히 3상 컨버터(1, 2)라고 칭함)에 의한 병렬 운전 시스템을 구성한 다. 각 3상 컨버터(1, 2)는 교류 입력측에 각각 변압기(3, 4)를 구비하는 동시에, 직류 출력측에 각각 컨덴서(5, 6)를 구비하여 병렬 접속되고, 제어 회로(7)에서 생성되는 PWM 신호(25a, 23a)에 의해 출력이 서로 균형 잡히도록 PWM 제어된다. 또, 8은 입력 교류 전압(8a)을 검출하는 전압 검출기, 10은 입력 교류 전류(10a)를 검출하는 전류 검출기, 13은 출력 직류 전압(13a)을 검출하는 전압 검출기, 26, 27은 3상 컨버터(1, 2)의 출력 직류 전류(26a, 27a)를 검출하는 직류 전류 검출기이고, 입력 교류 전압(8a), 입력 교류 전류(10a), 출력 직류 전압(13a) 및 3상 컨버터(1, 2)의 각 출력 직류 전류(26a, 27a)는 제어 회로(7)에 입력된다.1 is a circuit diagram showing a configuration of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the power converter configures a parallel operation system by two three-phase PWM converters 1 and 2 (hereinafter, simply referred to as three-phase converters 1 and 2). Each of the three-
각 3상 컨버터(1, 2)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 다이오드가 역병렬로 접속된 복수의 반도체 스위칭 소자로 이루어진 풀브리지(full-bridge)형의 3상 컨버터이고, 직류 전류 검출기(26, 27)는 각 3상 컨버터(1, 2)의 직류 출력에 있어서 정극 전류 성분 또는 부극 전류 성분 중 어느 하나를 검출한다.As shown in Fig. 2, each of the three-
도 3은 제어 회로(7)의 상세를 나타내는 회로도이고, 전력 변환 장치의 제어에 대해 도 3에 기초하여 이하에 설명한다.FIG. 3 is a circuit diagram showing the details of the control circuit 7, and the control of the power converter is described below based on FIG. 3.
2대의 3상 컨버터(1, 2)는 입력 역률=1 로 되도록 제어되고, 또한 출력 직류전압을 일정하게 유지하는 제어를 행하고 있다.The two three-
2상 직류(d, q) 전압 좌표 변환ㆍ위상 검출기(9)는 전압 검출기(8)에 의해 검출된 3상의 입력 교류 전압(8a)을 입력으로 하고, U상을 기준으로 한 위상을 작성하여 출력하는 동시에, 3상의 입력 교류 전압(8a)을 dq축상의 입력 전압으로 변환한다. 전류 좌표 변환기(11)는 전류 검출기(10)에 의해 검출한 3상의 입력 교류 전류(10a) 및 2상 직류(d, q) 전압 좌표 변환ㆍ위상 검출기(9)로부터의 위상을 입력으로 하고, 상기 위상을 기준으로 하여 3상의 입력 교류 전류(10a)를 2상 직류(d, q) 전류로 좌표 변환하여, d축 전류 id, q축 전류 iq를 출력한다.The two-phase direct current (d, q) voltage coordinate conversion and phase detector 9 inputs three-phase
또, 입력 역률을 1 로 제어하기 위해서는 d축 전류를 0 으로 유지하면 된다. 따라서, d축 전류 지령 발생기(16)로부터의 d축 전류 지령 idr을 0 으로 한다. 또, d축 전류를 0 으로 제어하기 때문에, 출력 직류 전압을 일정하게 유지하기 위해서는 q축 전류를 제어한다.In order to control the input power factor to 1, the d-axis current may be kept at 0. Therefore, d-axis current command idr from d-axis
출력 직류 전압 지령 발생기(12)로부터의 출력 직류 전압 지령과 전압 검출기(13)에 의해 검출된 출력 직류 전압(13a)과의 차를 입력으로 하여 연산 증폭기(14)에 의해 비례 적분 제어(PI 제어)한 출력을 q축 전류 지령 iqr로 한다. 이 q축 전류 지령 iqr과 전류 좌표 변환기(11)로부터의 q축 전류 iq의 차를 입력으로 하여 연산 증폭기(15)에 의해 비례 적분 제어(PI 제어)한 출력을, 2상 직류(d, q) 전압 좌표 변환ㆍ위상 검출기(9)의 출력인 q축 전압 vq로부터 감산기(19)로 감산하여, q축 전압 지령 vqr로 한다.Proportional integral control (PI control) by the
또, 곱셈기(31)는 q축 전류 지령 iqr을 입력으로 하여 변압기(3, 4)의 인덕턴스분에 의한 강하 전압을 연산한다. d축 전류 지령 idr(=0)과 전류 좌표 변환기(11)로부터의 d축 전류 id의 차를 입력으로 하여 연산 증폭기(17)에 의해 비례 적분 제어(PI 제어)한 출력을, 곱셈기(31)로부터의 출력으로부터 감산기(18)로 감산하여, d축 전압 지령 vdr로 한다.Moreover, the
또한, 이들 d축 전압 지령 vdr과 q축 전압 지령 vqr을 3상 전압 지령으로 변 환하여 각 3상 컨버터(1, 2)를 제어하는 것이지만, 여기서는 직류 전류 검출기(26, 27)에 의해 검출된 3상 컨버터(1, 2)의 출력 직류 전류(26a, 27a)의 차에 기초하여 전압 지령을 보정한다.The d-axis voltage command vdr and the q-axis voltage command vqr are converted to three-phase voltage commands to control each of the three-
3상 컨버터(1)의 출력 직류 전류(26a)로부터 3상 컨버터(2)의 출력 직류 전류(27a)를 감산한 직류 전류차를 입력으로 하여 연산 증폭기(28)에서 비례 적분 제어(PI 제어)하고 d축 전압 보정값(28a)을 연산한다. 상술한 바와 같이 연산된 d축 전압 지령 vdr에, 가산기(29)로 d축 전압 보정값(28a)을 가산하는 것에 의해 3상 컨버터(2)로의 d축 전압 지령 vdr을 연산하고, 감산기(30)로 d축 전압 보정값(28a)을 감산하는 것에 의해 3상 컨버터(1)로의 d축 전압 지령 vdr을 연산한다. 또, q축 전압 지령 vqr은 보정하지 않고 3상 컨버터(1, 2)로의 q축 전압 지령 vqr로서 그대로 사용한다.Proportional integral control (PI control) in the
좌표 변환기(20, 21)는 각 3상 컨버터(2, 1)로의 dq축 전압 지령 vdr, vqr을 3상 전압 지령(20a, 21a)으로 좌표 변환하고, 비교기(23, 25)는 3상 전압 지령(20a, 21a)과 반송파 발생기(22, 24)로부터의 반송파 신호를 비교하는 것에 의해 PWM 신호(23a, 25a)를 생성한다. 이 PWM 신호(23a)에 의해 3상 컨버터(2)의 반도체 스위칭 소자의 온오프 신호가 작성되고, PWM 신호(25a)에 의해 3상 컨버터(1)의 반도체 스위칭 소자의 온오프 신호가 작성되어, 각 3상 컨버터(2, 1)가 제어된다.The
병렬 운전되는 2대의 3상 컨버터(1, 2)는 반도체 스위칭 소자의 온오프 타이밍의 편차 등에 의해 출력 직류 전류에 불균형이 발생하는 것이나, 상기한 바와 같이, 출력 직류 전류의 차를 작게 하도록 d축 전압 지령 vdr을 보정하는 것에 의해, 입력 전력을 조정하여 출력 직류 전류를 정밀도 좋게 균형 잡히게 할 수 있다.In the two three-
또, 직류 전류 검출기(26, 27)는 각 3상 컨버터(1, 2)의 직류 출력에 있어서 정극 전류 성분 또는 부극 전류 성분 중 어느 하나를 검출하면 되고, 직류 전류 검출기(26, 27) 배치의 제약이 종래의 것보다 현격하게 감소되어, 설계상의 자유도가 향상된다.In addition, the DC
또, 상기 실시 형태에서는 출력 직류 전류(26a, 27a)의 차를 입력으로 하여 비례 적분 제어(PI 제어)하고 d축 전압 보정값(28a)을 연산하고, d축 전압 보정값(28a)을 감산하는 것에 의해 3상 컨버터(1)의 d축 전압 지령 vdr을 보정 연산하고, d축 전압 보정값(28a)을 가산하는 것에 의해 3상 컨버터(2)의 d축 전압 지령 vdr을 보정 연산한다. 이 때문에, 용이하고 확실하게 d축 전압 지령 vdr을 보정하여 출력 직류 전류를 양호한 정밀도로 균형 잡히게 할 수 있다.In the above embodiment, the difference between the
또한, 각 출력 직류 전류(26a, 27a)의 차를 직접 연산하지 않고, 각 출력 직류 전류(26a, 27a)의 평균값으로부터의 차를 입력으로 하여 비례 적분 제어(PI 제어)하고 각 3상 컨버터(1, 2)의 d축 전압 보정값을 연산해도 되고, 이 각 d축 전압 보정값을 각각 가산하여 각 3상 컨버터(1, 2)의 d축 전압 지령 vdr을 보정 연산한다. 이에 의해 동양(同樣)으로 출력 직류 전류를 양호한 정밀도로 균형 잡히게 할 수 있다. 이 경우, 3상 컨버터를 3대 이상 구비하여 병렬 운전하는 것에서도 동양으로 제어할 수 있어, 3대 이상의 3상 컨버터의 각 출력 직류 전류를 양호한 정밀도로 균형 잡히게 할 수 있다.Also, instead of directly calculating the difference between the
벡터 제어를 사용한 순방향 전력 변환기를 복수대 병렬 운전시키는 병렬 운전 시스템에 널리 적용할 수 있다.It is widely applicable to a parallel operation system in which a plurality of forward power converters using vector control are operated in parallel.
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KR20240048042A (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-15 | (주)베러셀 | Average current value transmitter of large-capacity parallel power converter |
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2006
- 2006-05-23 KR KR1020087003274A patent/KR20080037669A/en not_active Application Discontinuation
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