WO2013105427A1 - ３レベル電力変換装置 - Google Patents

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健志 織田
福間　勝彦
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/01—AC-AC converter stage controlled to provide a defined AC voltage

Definitions

  • the present invention relates to a three-level power converter including a three-level converter that obtains three levels of direct current from an alternating current power source and a three-level inverter that converts the direct current into alternating current.
  • a three-level power conversion device including a three-level converter and a three-level inverter for converting the output direct current into alternating current is used.
  • This three-level power converter is configured to have a three-level DC voltage of a positive potential, a negative potential, and a neutral point. If the potential of the neutral point fluctuates, the AC power source and the motor that is the load The voltage fluctuates, generating unnecessary harmonics.
  • Patent Document 1 it is possible to suppress the fluctuation of the neutral point potential by a control circuit different from the control of the converter or the inverter, but a new circuit of a reactor, a switching element, etc. Requires additional.
  • the converter has three levels, it is possible to suppress the fluctuation of the neutral point potential by controlling the converter, and therefore it is normal not to add a circuit as shown in Patent Document 1.
  • the three-level power conversion device is always used as a motor drive and is operated as a reactive power adjustment device when the motor is not operated.
  • it is difficult to suppress the fluctuation of the neutral point potential only by controlling the above-described converter.
  • the reason for this is that when a three-level power converter is operated as a reactive power adjustment device, a potential change at a neutral point is detected, current is supplied from a converter, and fluctuation suppression control is performed. This is thought to be caused by the occurrence of
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a three-level power conversion device capable of suppressing fluctuations in neutral point potential even when operated as a reactive power adjustment device. With the goal.
  • a three-level power converter of the present invention is connected to an AC power supply system in parallel, and first and second three-level converters that output three-level DC, and the three-level DC Positive and negative DC capacitors connected to the link, at least one three-level inverter for converting the three-level DC output into AC to drive an AC motor, and the first and second three-levels Converter control means for controlling the converter, wherein the converter control means controls the first and second three-level converters so that the invalid amounts of the input currents are respectively a predetermined reactive current reference.
  • First and second PWM control means for controlling the second reactive current control means and the difference between the voltages applied to the positive and negative DC capacitors to be zero.
  • a second neutral point potential fluctuation suppressing means is characterized by having an effective current control means for supplying said first predetermined circulating active current to said second three-level converter from 3 level converter.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a three-level power converter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the circuit block diagram of the 3 level power converter device which concerns on Example 2 of this invention.
  • the circuit block diagram of the 3 level power converter device which concerns on Example 3 of this invention.
  • the circuit block diagram of the 3 level power converter device which concerns on Example 4 of this invention.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a three-level power converter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • An AC voltage is applied from the AC power supply system to the three-level converters 2A and 2B through the transformers 1A and 1B, respectively.
  • the three-level DC outputs of the three-level converters 2A and 2B are connected in parallel to each other, and a DC capacitor 3P is provided between the positive potential end and the neutral potential end, and between the negative potential end and the neutral potential end.
  • a DC capacitor 3N is connected for smoothing.
  • the three-level DC output is supplied to the three-level inverter 4, and the three-level inverter 4 outputs a three-level AC voltage to drive the AC motor 5.
  • a speed detector 6 is attached to the AC motor 5, and a current detector 7 is attached to the input side of the AC motor 5, and these output signals are given to an inverter control unit (not shown).
  • Current detectors 8A and 8B are attached to the input sides of the three-level converters 2A and 2B, and these output signals are given to the converter controller 10.
  • the internal configuration of the converter control unit 10 will be described.
  • the voltage reference that is the target value of the output voltage of the three-level converters 2A and 2B is compared with the DC voltage feedback and becomes the input of the voltage controller 12.
  • the average value of the voltage across the DC capacitors 3P and 3N is detected by the average value detector 11 and used.
  • the output of the voltage controller 12 serves as an effective current reference, in this embodiment, the same effective current reference is output to each of the three-level converters 2A and 2B.
  • Each of these effective current references is corrected by the circulating current correction circuit 13.
  • a circulating current reference set separately for one effective current reference is added, and the circulating current reference is subtracted from the other effective current reference.
  • the three-phase currents detected by the current detectors 8A and 8B are converted into effective current feedback Iq_FBK and reactive current feedback Id_FBK by the three-phase / dq converters 13A and 13B, respectively.
  • the current controller 14A adjusts so that the effective current feedback Iq_FBK obtained from the three-phase / dq converter 13A becomes an effective current reference obtained by adding the circulating current reference, and outputs a q-axis voltage reference.
  • the current controller 14B adjusts so that the effective current feedback Iq_FBK obtained from the three-phase / dq converter 13B becomes an effective current reference obtained by subtracting the circulating current reference, and outputs a q-axis voltage reference. To do.
  • the reactive current feedback Id_FBK obtained from the three-phase / dq converter 13A and the reactive current feedback Id_FBK obtained from the three-phase / dq converter 13B are respectively set so as to become the reactive power reference given from the system monitoring system 20.
  • Current controllers 14A, 14B adjust and each output a d-axis voltage reference.
  • the grid monitoring system 20 outputs the reactive power reference so that the reactive power supplied to the AC power supply system has a desired value, for example, a value that sets the power factor of the AC power supply system to 1.
  • the q-axis voltage reference and the d-axis voltage reference which are the outputs of the current controllers 14A and 14B thus obtained are converted into the respective three-phase voltage references by the dq / 3-phase converters 15A and 15B, respectively.
  • Each three-phase voltage reference is supplied to the PWM controllers 16A and 16B, and the PWM controllers 16A and 16B perform PWM control to obtain PWM gate signals, respectively, and switching elements of the three-level converters 2A and 2B, respectively. ON / OFF control.
  • the difference between the voltages across the DC capacitors 3P and 3N is detected by the difference detector 17, and this output is given to the PWM controllers 16A and 16B as a neutral point fluctuation suppression signal.
  • the difference detector 17 adjusts the potential of the neutral point for the PWM controllers 16A and 16B so that ⁇ E is zero.
  • a correction command that gives The operation actually performed by the PWM controllers 16A and 16B in response to this correction command superimposes a DC amount proportional to ⁇ E, for example, on the voltage reference. It can also be realized by changing the amplitude of the modulated wave or adjusting the zero period of the PWM output.
  • the circulating current correction circuit 13 causes an appropriate amount of circulating current to flow from the three-level converter 2A to the three-level converter 2B via the DC link. It is achieved more effectively because it decreases.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the three-level power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the circulating current correction circuit 13 is moved from the output side of the voltage controller 12 to the output side of the current controllers 15A and 15B in the converter control unit 10a. .
  • the outputs of the current controllers 15A and 15B are the q-axis voltage reference and the d-axis voltage reference.
  • the circulating current correction circuit 13 corrects the q-axis voltage reference that is an effective component. Therefore, the meaning of the circulating current reference here is a q-axis voltage correction amount for giving a desired circulating current.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the three-level power converter according to the third embodiment of the present invention.
  • the difference between the third embodiment and the first embodiment is that the three-level inverter is configured in parallel with the three-level inverters 4A and 4B, and the AC motor 5 is driven via the coupling reactor 9.
  • the converter control unit 10b The configuration is such that the circulating current correction circuit 13 is omitted, and the inverter control unit 30 is clearly shown.
  • the 3-level inverter 4A is supplied with a 3-level DC voltage from the 3-level converter 2A via DC capacitors 3AP and 3AN, and the 3-level inverter 4B is supplied with a 3-level DC voltage from the 3-level converter 2B via DC capacitors 3BP and 3BN. Is supplied.
  • the output currents of the three-level inverters 4A and 4B are detected by the current detectors 7A and 7B, respectively, and this detection signal is given to the inverter control unit 30.
  • the internal configuration of the inverter control unit 30 will be described below.
  • the speed feedback signal detected by the speed detector 6 is compared with a speed reference given from the outside, and the speed controller 31 outputs a torque reference so that the deviation is reduced.
  • This torque reference becomes a torque current reference by dividing the magnetic flux by the calculator 32.
  • the torque current reference is separated by the circulating current correction circuit 33 into an A side torque current reference to which the given circulating current reference is added and a B side torque current reference to which the circulating current reference is subtracted.
  • the A-side torque current reference is detected by the current detector 7A and compared with the A-side q-axis current feedback converted by a three-phase / dq converter (not shown). Output side torque voltage reference.
  • the B-side torque current reference is detected by the current detector 7B and compared with the B-side q-axis current feedback converted by a three-phase / dq converter (not shown), and the current controller 34B so that the deviation is reduced. Outputs the B side torque voltage reference.
  • the outputs of the current controllers 34A and 34B are converted into three-phase voltage references by dq / 3-phase converters 35A and 35B, respectively, and then supplied to the PWM controllers 36A and 36B, respectively. Performs PWM control to obtain a PWM gate signal, and performs on / off control of the switching elements of the three-level inverters 4A and 4B, respectively.
  • the excitation shaft current reference and its conversion are not mentioned, the AC motor 5 is not driven in this embodiment, so the excitation shaft current reference is zero, and therefore the dq / 3-phase converters 35A and 35B. It can be considered that the excitation voltage reference given to is zero.
  • the effect of the circulating current correction circuit 33 causes the three-level inverter 4A to pass an effective current corresponding to the circulating current reference, and the three-level inverter 4B to regenerate the effective current corresponding to the circulating current reference.
  • a matching effective current is supplied from the three-level converter 2A and regenerated from the three-level converter 2B.
  • the 3-level converter 2A is in power running operation and the 3-level converter 2B is in regenerative operation, and each neutral point control by the difference detectors 17A, 17B is effectively performed.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the three-level power converter according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the circulating current correction circuit 33 is moved from the input side to the output side of the current controllers 34A and 34B in the inverter control unit 30a.
  • the outputs of the current controllers 34A and 34B are the A side torque voltage reference and the B side torque voltage reference, respectively.
  • the circulating current correction circuit 33 corrects these voltage references which are effective components. Therefore, the meaning of the circulating current reference here is a torque axis voltage correction amount for providing a desired circulating current.
  • the circulating current reference may be linked to the reactive current reference given from the system monitoring system. In this case, it may be proportional to the reactive current reference, or may be increased stepwise as the reactive current reference increases.
  • the voltage controller 12 is provided in common for the three level converters 2A and 2B, but may be provided separately.

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Abstract

　無効電力調整装置として運転したときであっても、中性点電位の変動を抑制することが可能な３レベル電力変換装置を提供する。交流電源系統に接続され第１及び第２の３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂと、正側及び負側の直流コンデンサ３Ｐ、３Ｎと、交流電動機５を駆動する３レベルインバータ４と、３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂを制御するコンバータ制御手段１０とで構成する。コンバータ制御手段１０は、３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂの入力電流の無効分が夫々所定の無効電流基準となるように制御する第１及び第２の無効電流制御手段１５Ａ、１５Ｂと、直流コンデンサ３Ｐ、３Ｎに印加される電圧の差分をゼロとするようにＰＷＭ制御手段１７Ａ、１７Ｂ制御する第１及び第２の中性点電位変動抑制手段と、３レベルコンバータ２Ａから３レベルコンバータ２Ｂに所定の循環有効電流を流す有効電流制御手段とを有する。

Description

３レベル電力変換装置 関連出願の引用
　本出願は、２０１２年１月１１日に出願された日本国特許出願第２０１２－００２９１１号に基づく優先権の利益に基礎をおき、かつ、その利益を求めており、その内容全体が引用によりここに包含されるものである。
　この発明は、交流電源から３レベルの直流を得る３レベルコンバータと、この直流を交流に変換する３レベルインバータとを備えた３レベル電力変換装置に関する。
　　従来、比較的容量の大きい電動機などを駆動する電力変換装置として、３レベルコンバータと、この出力の直流を交流に変換する３レベルインバータとを備えた３レベル電力変換装置が使用されている。この３レベル電力変換装置においては、正電位、負電位、中性点の３レベルの直流電圧を有する構成となっているが、中性点の電位が変動すると、交流電源及び負荷である電動機の電圧が変動し、不要な高調波を発生させてしまう。このため、中性点から共通のリアクトルを介して正電位及び負電位に接続される正側及び負側のスイッチング素子を設け、電圧アンバランスが生じたとき、スイッチング素子のオンオフによって、一方の直流コンデンサの電荷を他方に移すことによって中性点電位の変動を抑制する提案が為されている（例えば特許文献１参照。）。
特開平９－６５６５８号公報（第９－１０頁、図１）
　特許文献１に示された手法によれば、コンバータまたはインバータの制御とは別の制御回路によって中性点電位の変動を抑制することが可能となるが、リアクトル、スイッチング素子などによる新たな回路の追加が必要になる。コンバータが３レベルである場合は、コンバータの制御によって中性点電位の変動を抑制することが可能であるので、特許文献１に示されたような回路追加は行わないのが普通である。
　ところで、３レベル電力変換装置を常時は電動機駆動として用い、電動機の運転を行わないときは、無効電力調整装置として運転させる応用がある。このような応用の場合、上述のコンバータの制御を行うだけでは中性点電位の変動を抑制することが困難となる。この理由は、無効電力調整装置として３レベル電力変換装置を運転し、中性点の電位変化を検出してコンバータから電流を流して変動抑制制御を行うとき、この中性点変動抑制制御に遅れが生じることに起因していると考えられる。
　本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、無効電力調整装置として運転したときであっても、中性点電位の変動を抑制することが可能な３レベル電力変換装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の３レベル電力変換装置は、交流電源系統に並列に接続され、３レベルの直流を出力する第１及び第２の３レベルコンバータと、この３レベルの直流リンクに接続された正側及び負側の直流コンデンサと、前記３レベルの直流出力を交流に変換して交流電動機を駆動する少なくとも１台の３レベルインバータと、前記第１及び第２の３レベルコンバータを制御するコンバータ制御手段とを具備し、前記コンバータ制御手段は、前記第１及び第２の３レベルコンバータの入力電流の無効分が夫々所定の無効電流基準となるように制御する第１及び第２の無効電流制御手段と、前記正側及び負側の直流コンデンサに印加される電圧の差分をゼロとするように第１及び第２のＰＷＭ制御手段を制御する第１及び第２の中性点電位変動抑制手段と、前記第１の３レベルコンバータから前記第２の３レベルコンバータに所定の循環有効電流を流す有効電流制御手段とを有することを特徴としている。
　この発明によれば、無効電力調整装置として運転したときであっても、中性点電位の変動を抑制することが可能な３レベル電力変換装置を提供することが可能となる。
本発明の実施例１に係る３レベル電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例２に係る３レベル電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例３に係る３レベル電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例４に係る３レベル電力変換装置の回路構成図。
　以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
　図１は本発明の実施例１に係る３レベル電力変換装置の回路構成図である。交流電源系統から各々変圧器１Ａ、１Ｂを介して夫々３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂに交流電圧が与えられる。３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂの各々の３レベルの直流出力は互いに並列に接続され、正電位端と中性電位端の間には直流コンデンサ３Ｐが、負電位端と中性電位端の間には直流コンデンサ３Ｎが平滑用として接続されている。そしてこの３レベルの直流出力は３レベルインバータ４に与えられ、３レベルインバータ４は３レベルの交流電圧を出力し、交流電動機５を駆動する。
　交流電動機５には速度検出器６が、交流電動機５の入力側には電流検出器７が夫々取り付けられており、これらの出力信号は図示しないインバータ制御部に与えられる。３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂの入力側には電流検出器８Ａ、８Ｂが取り付けられており、これらの出力信号はコンバータ制御部１０に与えられる。以下、コンバータ制御部１０の内部構成について説明する。
　３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂの出力電圧の目標値である電圧基準は直流電圧フィードバックと比較され電圧制御器１２の入力となる。直流電圧フィードバックとしては、この実施例では、直流コンデンサ３Ｐ、３Ｎの両端電圧の平均値が平均値検出器１１で検出され、これが用いられる。電圧制御器１２の出力は有効電流基準となるが、この実施例では、同一の有効電流基準が３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂ各々に対して出力される。これら各々の有効電流基準に対して、循環電流補正回路１３によって補正が施される。循環電流補正回路１３においては、一方の有効電流基準に対して別途設定された循環電流基準分を加算し、他方の有効電流基準に対して循環電流基準分を減算する。
　電流検出器８Ａ、８Ｂによって検出された３相電流は、夫々３相／ｄｑ変換器１３Ａ、１３Ｂによって各々有効電流帰還Ｉｑ＿ＦＢＫと無効電流帰還Ｉｄ＿ＦＢＫに変換される。
そして、３相／ｄｑ変換器１３Ａから得られた有効電流帰還Ｉｑ＿ＦＢＫが上記の循環電流基準分が加算された有効電流基準となるように電流制御器１４Ａが調節し、ｑ軸電圧基準を出力する。同様に、３相／ｄｑ変換器１３Ｂから得られた有効電流帰還Ｉｑ＿ＦＢＫが上記の循環電流基準分が減算された有効電流基準となるように電流制御器１４Ｂが調節し、ｑ軸電圧基準を出力する。
　また、３相／ｄｑ変換器１３Ａから得られた無効電流帰還Ｉｄ＿ＦＢＫ及び３相／ｄｑ変換器１３Ｂから得られた無効電流帰還Ｉｄ＿ＦＢＫは、系統監視システム２０から与えられる無効電力基準となるように夫々電流制御器１４Ａ、１４Ｂが調節し、各々ｄ軸電圧基準を出力する。ここで、系統監視システム２０は交流電源系統に供給する無効電力が所望の値、例えば交流電源系統の力率を１とするような値となるように無効電力基準を出力する。
　このようにして得られた電流制御器１４Ａ、１４Ｂの出力である各々のｑ軸電圧基準及びｄ軸電圧基準は夫々ｄｑ／３相変換器１５Ａ、１５Ｂによって各々の３相電圧基準に変換される。そして、各々の３相電圧基準は夫々ＰＷＭ制御器１６Ａ、１６Ｂに与えられ、ＰＷＭ制御器１６Ａ、１６Ｂは各々ＰＷＭ制御を行ってＰＷＭゲート信号を得て、夫々３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂのスイッチング素子をオンオフ制御する。
　また、直流コンデンサ３Ｐ、３Ｎの両端電圧の差分が差分検出器１７で検出され、この出力が中性点変動抑制信号としてＰＷＭ制御器１６Ａ、１６Ｂに与えられている。例えば、直流コンデンサ３Ｐの電圧が直流コンデンサ３Ｎの電圧よりΔＥだけ高い場合には、差分検出器１７はＰＷＭ制御器１６Ａ、１６Ｂに対しては、中性点の電位を調節して、ΔＥがゼロとなるような補正指令を与える。この補正指令を受け、ＰＷＭ制御器１６Ａ、１６Ｂが実際に行う動作は、例えばΔＥに比例した直流量を電圧基準に重畳する。また、変調波の振幅を変える、あるいはＰＷＭ出力の零期間を調整することによっても実現することができる。このような中性点電位の変動抑制制御は、循環電流補正回路１３によって適切な量の循環電流を３レベルコンバータ２Ａから直流リンクを介して３レベルコンバータ２Ｂに流すことによって前述した制御の遅れが減少するので、より効果的に達成される。
　図２は本発明の実施例２に係る３レベル電力変換装置の回路構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る３レベル電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、コンバータ制御部１０ａにおいて、循環電流補正回路１３を、電圧制御器１２の出力側から電流制御器１５Ａ、１５Ｂの出力側に移動させた点である。
　実施例１で説明したように、電流制御器１５Ａ、１５Ｂの各々の出力はｑ軸電圧基準とｄ軸電圧基準である。この実施例２において循環電流補正回路１３は有効分であるｑ軸電圧基準を補正する。従ってここでの循環電流基準の意味は、所望の循環電流を与えるためのｑ軸電圧補正分ということである。
　このように所望の循環電流を与えるためにｑ軸電圧基準を補正するようにしても実施例１と同一の効果が得られることは明らかである。
　図３は本発明の実施例３に係る３レベル電力変換装置の回路構成図である。この実施例３の各部について、図１の本発明の実施例１に係る３レベル電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例３が実施例１と異なる点は、３レベルインバータを３レベルインバータ４Ａ、４Ｂの並列構成とし、結合リアクトル９を介して交流電動機５を駆動する構成とした点、コンバータ制御部１０ｂは循環電流補正回路１３を省く構成とした点、インバータ制御部３０を明示した点である。
　３レベルインバータ４Ａは３レベルコンバータ２Ａから直流コンデンサ３ＡＰ、３ＡＮを介して３レベルの直流電圧が供給され、３レベルインバータ４Ｂは３レベルコンバータ２Ｂから直流コンデンサ３ＢＰ、３ＢＮを介して３レベルの直流電圧が供給される。３レベルインバータ４Ａ、４Ｂの出力電流は電流検出器７Ａ、７Ｂによって夫々検出され、この検出信号はインバータ制御部３０に与えられる。以下にインバータ制御部３０の内部構成を説明する。
　速度検出器６によって検出された速度フィードバック信号は、外部より与えられる速度基準と比較され、その偏差が少なくなるように速度制御器３１はトルク基準を出力する。このトルク基準は演算器３２で磁束で除算することによってトルク電流基準となる。このトルク電流基準は、循環電流補正回路３３によって、与えられた循環電流基準が加算されたＡ側トルク電流基準と、循環電流基準が減算されたＢ側トルク電流基準に分離される。Ａ側トルク電流基準は、電流検出器７Ａによって検出され、図示しない３相／ｄｑ変換器によって変換されたＡ側ｑ軸電流フィードバックと比較され、その偏差が少なくなるように電流制御器３４ＡはＡ側トルク電圧基準を出力する。同様にＢ側トルク電流基準は、電流検出器７Ｂによって検出され、図示しない３相／ｄｑ変換器によって変換されたＢ側ｑ軸電流フィードバックと比較され、その偏差が少なくなるように電流制御器３４ＢはＢ側トルク電圧基準を出力する。
　電流制御器３４Ａ、３４Ｂの各々の出力は夫々ｄｑ／３相変換器３５Ａ、３５Ｂによって３相の電圧基準に変換されたあと、夫々ＰＷＭ制御器３６Ａ、３６Ｂに与えられ、ＰＷＭ制御器３６Ａ、３６Ｂは各々ＰＷＭ制御を行ってＰＷＭゲート信号を得て、夫々３レベルインバータ４Ａ、４Ｂのスイッチング素子をオンオフ制御する。尚、励磁軸の電流基準とその変換について言及していないが、本実施例においては交流電動機５の駆動は行わないので、励磁軸の電流基準はゼロ、従ってｄｑ／３相変換器３５Ａ、３５Ｂに与えられる励磁電圧基準もゼロと考えて良い。
　以上の構成によって、循環電流補正回路３３の効果により、３レベルインバータ４Ａは循環電流基準分の有効電流を流し、３レベルインバータ４Ｂは循環電流基準分の有効電流を回生させるので、この循環電流に見合う有効電流が３レベルコンバータ２Ａから供給されると共に、３レベルコンバータ２Ｂから回生される。この結果３レベルコンバータ２Ａは力行運転、３レベルコンバータ２Ｂは回生運転となり、差分検出器１７Ａ、１７Ｂによる各々の中性点制御は効果的に行われることとなる。
　図４は本発明の実施例４に係る３レベル電力変換装置の回路構成図である。この実施例４の各部について、図３の本発明の実施例３に係る３レベル電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例４が実施例３と異なる点は、インバータ制御部３０ａにおいて、循環電流補正回路３３を、電流制御器３４Ａ、３４Ｂの入力側から出力側に移動させた点である。
　実施例３で説明したように、電流制御器３４Ａ、３４Ｂの夫々の出力はＡ側トルク電圧基準とＢ側トルク電圧基準である。この実施例４において循環電流補正回路３３は有効分であるこれらの電圧基準を補正する。従ってここでの循環電流基準の意味は、所望の循環電流を与えるためのトルク軸電圧補正分ということである。
　このように所望の循環電流を与えるためにトルク軸電圧基準を補正するようにしても実施例３と同一の効果が得られることは明らかである。
　以上本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、全ての実施例において、循環電流基準は系統監視システムから与えられる無効電流基準と連動させる構成としても良い。この場合は、無効電流基準に比例するようにしても良く、また無効電流基準の増加に応じて段階的に増加させるようにしても良い。
　また、実施例１、２において、電圧制御器１２を３レベルコンバータ２Ａ、２Ｂ共通に設けたが、個別に設ける構成としても良い。
１Ａ、１Ｂ　入力変圧器
２Ａ、２Ｂ　３レベルコンバータ
３Ｐ、３Ｎ、３ＡＰ、３ＡＮ、３ＢＰ、３ＢＮ　直流コンデンサ
４、４Ａ、４Ｂ　３レベルインバータ
５　交流電動機
６　速度検出器
７、７Ａ、７Ｂ　電流検出器
８Ａ、８Ｂ、　電流検出器
９　結合リアクトル
１０、１０ａ、１０ｂ　コンバータ制御部
１１　平均値検出器
１２　電圧制御器
１３　循環電流補正回路
１４Ａ、１４Ｂ　３相／ｄｑ変換器
１５Ａ、１５Ｂ　電流制御器
１６Ａ、１６Ｂ　ｄｑ／３相変換器
１７Ａ、１７Ｂ　ＰＷＭ制御回路
１８、１８Ａ、１８Ｂ　差分検出回路
２０　系統監視システム
３０、３０ａ　インバータ制御部
３１　速度制御器
３２　演算器
３３　循環電流補正回路
３４Ａ、３４Ｂ　電流制御器
３５Ａ、３５Ｂ　ｄｑ／３相変換器
３６Ａ、３６Ｂ　ＰＷＭ制御回路

Claims (9)

  1. 　交流電源系統に並列に接続され、３レベルの直流を出力する第１及び第２の３レベルコンバータと、
    この３レベルの直流リンクに接続された正側及び負側の直流コンデンサと、
    前記３レベルの直流出力を交流に変換して交流電動機を駆動する少なくとも１台の３レベルインバータと、
    前記第１及び第２の３レベルコンバータを制御するコンバータ制御手段と
    を具備し、
    前記コンバータ制御手段は、
    前記第１及び第２の３レベルコンバータの入力電流の無効分が夫々所定の無効電流基準となるように制御する第１及び第２の無効電流制御手段と、
    前記正側及び負側の直流コンデンサに印加される電圧の差分をゼロとするように第１及び第２のＰＷＭ制御手段を夫々制御する第１及び第２の中性点電位変動抑制手段と、
    前記第１の３レベルコンバータから前記第２の３レベルコンバータに所定の循環有効電流を流す有効電流制御手段と
    を有することを特徴とする３レベル電力変換装置。
  2. 　前記第１及び第２の３レベルコンバータの３レベルの直流出力は互いに並列に接続され、
    前記３レベルインバータは１台であり、
    前記循環有効電流は前記直流リンクを介して流すことを特徴とする請求項１に記載の３レベル電力変換装置。
  3. 　前記コンバータ制御手段は、
    前記直流リンクの電圧が所定の電圧基準となるようにフィードバック制御して第１及び第２共通の有効電流基準を出力する電圧制御手段と、
    前記有効電流基準に循環電流基準を加算して第１の補正有効電流基準とし、前記有効電流基準から前記循環電流基準を減算して第２の補正有効電流基準とする循環電流補正手段と、
    前記第１の３レベルコンバータの入力電流の有効分が前記第１の補正有効電流基準となるようにフィードバック制御して第１の有効電圧基準を出力する第１の有効電流制御手段と、
    前記第２の３レベルコンバータの入力電流の有効分が前記第２の補正有効電流基準となるようにフィードバック制御して第２の有効電圧基準を出力する第２の有効電流制御手段と、
    前記第１の３レベルコンバータの入力電流の無効分が所定の無効電流基準となるようにフィードバック制御して第１の無効電圧基準を出力する第１の無効電流制御手段と、
    前記第２の３レベルコンバータの入力電流の無効分が所定の無効電流基準となるようにフィードバック制御して第２の無効電圧基準を出力する第２の無効電流制御手段と、
    前記第１の有効電圧基準と前記第１の無効電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１の３レベルコンバータのゲート信号を生成する第１のＰＷＭ制御手段と、
    前記第２の有効電圧基準と前記第２の無効電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第２の３レベルコンバータのゲート信号を生成する第２のＰＷＭ制御手段と、
    前記正側及び負側の直流コンデンサに印加される電圧の差分をゼロとするように前記第１及び第２のＰＷＭ制御手段を制御する中性点電位変動抑制手段と
    を有することを特徴とする請求項２に記載の３レベル電力変換装置。
  4. 　前記コンバータ制御手段は、
    前記直流リンクの電圧が所定の電圧基準となるようにフィードバック制御して第１及び第２共通の有効電流基準を出力する電圧制御手段と、
    前記第１の３レベルコンバータの入力電流の有効分が前記有効電流基準となるようにフィードバック制御して第１の有効電圧基準を出力する第１の有効電流制御手段と、
    前記第２の３レベルコンバータの入力電流の有効分が前記有効電流基準となるようにフィードバック制御して第２の有効電圧基準を出力する第２の有効電流制御手段と、
    前記第１の有効電圧基準に循環電流基準に見合う電圧基準を加算して第１の補正有効電圧基準とし、前記第２の有効電圧基準から前記循環電流基準に見合う電圧基準を減算して第２の補正有効電圧基準とする循環電流補正手段と、
    前記第１の３レベルコンバータの入力電流の無効分が所定の無効電流基準となるようにフィードバック制御して第１の無効電圧基準を出力する第１の無効電流制御手段と、
    前記第２の３レベルコンバータの入力電流の無効分が所定の無効電流基準となるようにフィードバック制御して第２の無効電圧基準を出力する第２の無効電流制御手段と、
    前記第１の補正有効電圧基準と前記第１の無効電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１の３レベルコンバータのゲート信号を生成する第１のＰＷＭ制御手段と、
    前記第２の補正有効電圧基準と前記第２の無効電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第２の３レベルコンバータのゲート信号を生成する第２のＰＷＭ制御手段と、
    前記正側及び負側の直流コンデンサに印加される電圧の差分をゼロとするように前記第１及び第２のＰＷＭ制御手段を制御する中性点電位変動抑制手段と
    を有することを特徴とする請求項２に記載の３レベル電力変換装置。
  5. 　前記正側及び負側の直流コンデンサは、前記第１及び第２の３レベルコンバータの各々の出力に接続された２組から成り、
    前記３レベルインバータは、前記第１及び第２の３レベルコンバータの夫々の出力を入力とする第１及び第２の３レベルインバータ２台から成り、
    前記交流電動機は前記第１及び第２の３レベルインバータから結合リアクトルを介して駆動され、
    前記３レベルインバータ２台を制御するインバータ制御手段は、
    前記第１の３レベルインバータから前記結合リアクトルを介して前記第２の３レベルインバータに所定の循環トルク電流を流すトルク電流制御手段
    を有することを特徴とする請求項１に記載の３レベル電力変換装置。
  6. 　前記インバータ制御手段は、
    前記交流電動機の速度が所定の速度基準となるようにフィードバック制御してトルク電流基準を出力する速度制御手段と、
    前記トルク電流基準に循環電流基準を加算して第１の補正トルク電流基準とし、前記トルク電流基準から前記循環電流基準を減算して第２の補正トルク電流基準とする循環電流補正手段と、
    前記第１の３レベルインバータの出力トルク電流が前記第１の補正トルク電流基準となるようにフィードバック制御して第１のトルク電圧基準を出力する第１のトルク電流制御手段と、
    前記第２の３レベルインバータの出力トルク電流が前記第２の補正トルク電流基準となるようにフィードバック制御して第２のトルク電圧基準を出力する第２のトルク電流制御手段と、
    前記第１の３レベルインバータの出力励磁電流が所定の値となるようにフィードバック制御して第１の励磁電圧基準を出力する第１の励磁電流制御手段と、
    前記第２の３レベルインバータの出力励磁電流が所定の値となるようにフィードバック制御して第２の励磁電圧基準を出力する第２の励磁電流制御手段と、
    前記第１のトルク電圧基準と前記第１の励磁電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１の３レベルインバータのゲート信号を生成する第１のＰＷＭ制御手段と、
    前記第２のトルク電圧基準と前記第２の励磁電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第２の３レベルインバータのゲート信号を生成する第２のＰＷＭ制御手段と
    を有することを特徴とする請求項５に記載の３レベル電力変換装置。
  7. 　前記インバータ制御手段は、
    前記交流電動機の速度が所定の速度基準となるようにフィードバック制御して第１、第２共通のトルク電流基準を出力する速度制御手段と、
    前記第１の３レベルインバータの出力トルク電流が前記第１のトルク電流基準となるようにフィードバック制御して第１のトルク電圧基準を出力する第１のトルク電流制御手段と、
    前記第２の３レベルインバータの出力トルク電流が前記第２のトルク電流基準となるようにフィードバック制御して第２のトルク電圧基準を出力する第２のトルク電流制御手段と、
    前記第１のトルク電流基準に循環電流基準に見合う電圧基準を加算して第１の補正トルク電圧基準とし、前記第２のトルク電流基準から前記循環電流基準に見合う電圧基準を減算して第２の補正トルク電圧基準とする循環電流補正手段と、
    前記第１の３レベルコンバータの出力励磁電流が所定の値となるようにフィードバック制御して第１の励磁電圧基準を出力する第１の励磁電流制御手段と、
    前記第２の３レベルコンバータの出力励磁電流が所定の値となるようにフィードバック制御して第２の励磁電圧基準を出力する第２の励磁電流制御手段と、
    前記第１の補正トルク電圧基準と前記第１の励磁電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１の３レベルインバータのゲート信号を生成する第１のＰＷＭ制御手段と、
    前記第２の補正トルク電圧基準と前記第２の励磁電圧基準を３相変換した３相電圧基準をＰＷＭ制御して前記第２の３レベルインバータのゲート信号を生成する第２のＰＷＭ制御手段と
    を有することを特徴とする請求項５に記載の３レベル電力変換装置。
  8. 　前記循環電流基準は、
    前記無効電流基準が増加したときに増加させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の３レベル電力変換装置。
  9. 前記循環電流基準は、
    前記交流電動機を運転しない状態で、前記交流電源系統に与える無効電力が所定の値となるように制御するためのものであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の３レベル電力変換装置。
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