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JP2019068559A - Power converter and power conversion system - Google Patents

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JP2019068559A
JP2019068559A JP2017190193A JP2017190193A JP2019068559A JP 2019068559 A JP2019068559 A JP 2019068559A JP 2017190193 A JP2017190193 A JP 2017190193A JP 2017190193 A JP2017190193 A JP 2017190193A JP 2019068559 A JP2019068559 A JP 2019068559A
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Abstract

【課題】複数台の電力変換器間で情報を相互に伝送せずに、各電力変換器が自律的にキャリア周波数を調整して横流を抑制可能とした電力変換装置を提供する。【解決手段】並列接続されたインバータ装置20、30の合成出力を負荷40に供給する電力変換装置であって、インバータ部23、33がキャリアと信号波とに基づいてPWM制御を行う電力変換装置において、各制御回路24、34が、出力電流を検出する手段と、その出力電流から基本波周波数以外の高周波成分を検出し、その高周波成分に基づいて出力電流変動分ΔiLを検出する手段と、キャリアの周波数を増加または減少させた時にΔiLが小さくなるようにキャリア周波数増減分Δfcを演算する手段とをそれぞれ備え、Δfcをキャリア基準周波数f0に加算した周波数(f0+Δfc)のキャリアを用いてインバータ部を制御する。【選択図】図1[Problem] To provide a power conversion device in which each power converter can autonomously adjust the carrier frequency to suppress cross currents without mutually transmitting information between multiple power converters. [Solution] In a power conversion device that supplies a combined output of inverter devices 20, 30 connected in parallel to a load 40, in which inverter units 23, 33 perform PWM control based on a carrier and a signal wave, each control circuit 24, 34 is provided with a means for detecting an output current, a means for detecting high-frequency components other than the fundamental wave frequency from the output current and detecting an output current fluctuation amount ΔiL based on the high-frequency components, and a means for calculating a carrier frequency increase/decrease amount Δfc so that ΔiL is small when the carrier frequency is increased or decreased, and the inverter unit is controlled using a carrier with a frequency (f0+Δfc) obtained by adding Δfc to a carrier reference frequency f0. [Selected Figure] Figure 1

Description

この発明は、並列接続される複数台の電力変換器の間に流れる横流(循環電流)を抑制する技術に関するものである。   The present invention relates to a technology for suppressing a cross current (circulating current) flowing between a plurality of power converters connected in parallel.

並列接続された複数台のインバータ装置間を流れる横流の検出回路が、特許文献1や特許文献2に記載されている。
図5は、特許文献1に記載された横流検出回路の構成図であり、INV1,INV2,INV3は出力側が並列接続されたインバータ装置、LOADは負荷、510,520,530は各インバータ装置に対応して設けられた横流検出回路である。また、511,521,531は変流器、512,522,532は電流検出器、513,523,533は抵抗、514,524,534は差電流検出器、515,525,535は制御回路である。なお、図6は横流検出回路510,520,530の主要部を示している。
Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a detection circuit of a cross current flowing between a plurality of inverter devices connected in parallel.
FIG. 5 is a block diagram of the cross current detection circuit described in Patent Document 1. INV1, INV2 and INV3 correspond to inverter devices whose output side is connected in parallel, LOAD corresponds to load, and 510, 520 and 530 correspond to each inverter device. It is a cross current detection circuit provided. Also, 511, 521, 531 are current transformers, 512, 522, 532 are current detectors, 513, 523, 533 are resistors, 514, 524, 534 are difference current detectors, 515, 525, 535 are control circuits. is there. FIG. 6 shows the main parts of the cross current detection circuits 510, 520, and 530.

上記の横流検出回路において、電流検出器512,522,532は各インバータ装置の出力電流に比例した信号をそれぞれ検出し、差電流検出器514,524,534は各インバータ装置間を流れる横流に比例した信号をそれぞれ検出する。これらの検出信号を制御回路515,525,535に入力し、横流に比例した信号がゼロとなるように各インバータ装置の出力電流を制御することにより、横流を抑制しながら各インバータ装置の並列運転を可能にしている。   In the cross current detection circuit described above, the current detectors 512, 522, 532 respectively detect signals proportional to the output currents of the respective inverter devices, and the difference current detectors 514, 524, 534 are proportional to the cross current flowing between the respective inverter devices. Detect each signal. These detection signals are input to the control circuits 515, 525, 535, and the output current of each inverter device is controlled so that the signal proportional to the cross current becomes zero, thereby suppressing the cross current and operating the inverter devices in parallel. It is possible.

また、特許文献2では、特許文献1と同じ原理により横流を抑制しつつ各インバータ装置を並列運転する一方で、電流検出器等の異常発生時に横流に比例する信号が所定値を超えた場合に、インバータ装置を一時停止させて並列接続回路から解列する手段を備えている。   Further, in Patent Document 2, each inverter device is operated in parallel while suppressing the cross current according to the same principle as Patent Document 1, but when a signal proportional to the cross current exceeds a predetermined value when an abnormality such as a current detector occurs. And means for temporarily stopping the inverter device and disconnecting it from the parallel connection circuit.

更に、特許文献3には、複数台のインバータ装置の出力電流の偏差がゼロに近付くように各インバータ装置を制御する並列同期式補助電源装置が記載されている。
この従来技術では、各インバータ装置の制御回路が、自己のインバータ装置の出力電流を他のインバータ装置の出力電流と比較してその偏差がなくなるように制御している。すなわち、各インバータ装置が出力電流等の情報を相互に伝送することで、横流検出回路を用いずに、インバータ装置間の横流を抑制しつつ並列同期運転を可能にしている。
Further, Patent Document 3 describes a parallel synchronous auxiliary power supply that controls each inverter device so that the deviation of the output current of a plurality of inverter devices approaches zero.
In this prior art, the control circuit of each inverter device controls the output current of its own inverter device so as to eliminate the deviation compared with the output current of another inverter device. That is, each inverter device mutually transmits information such as the output current, thereby enabling parallel synchronous operation while suppressing the cross current between the inverter devices without using the cross current detection circuit.

特開平8−214553号公報(段落[0027]〜[0036]、図1,図2等)JP-A-8-214553 (paragraphs [0027] to [0036], FIG. 1, FIG. 2 etc.) 特開2002−64938号公報(段落[0019]〜[0024]、図1等)JP-A-2002-64938 (Paragraphs [0019] to [0024], FIG. 1, etc.) 特開2017−28909号公報(段落[0023]〜[0030]、図1,図2等)Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-28909 (Paragraph [0023]-[0030], FIG. 1, FIG. 2 etc.)

特許文献1〜3に記載された従来技術によれば、各インバータ装置の出力電流の基本波成分が均等化されるため、横流を抑制することが可能である。
しかし、各インバータ装置に対応してそれぞれ設けられるキャリアの周波数や位相の不一致に起因してインバータ装置間に横流が流れる場合、これを抑制することは困難であった。
According to the prior art described in patent documents 1-3, since the fundamental wave component of the output current of each inverter apparatus is equalized, it is possible to suppress a cross current.
However, in the case where a cross current flows between the inverter devices due to the mismatch in the frequency or phase of the carrier provided for each inverter device, it is difficult to suppress this.

例えば、第1のインバータ装置のキャリア周波数が基準周波数(例えば2[kHz])に一致し、第2のインバータ装置のキャリア周波数が基準周波数からずれている場合を考える。
この場合、第2のインバータ装置の出力電流には基準周波数以外の高周波リプル成分が含まれ、この高周波リプル成分が低周波数で変動する結果、第1のインバータ装置との間に横流が流れるという問題があった。
For example, it is assumed that the carrier frequency of the first inverter matches the reference frequency (for example, 2 [kHz]) and the carrier frequency of the second inverter deviates from the reference frequency.
In this case, the output current of the second inverter includes a high frequency ripple component other than the reference frequency, and as a result of the high frequency ripple component fluctuating at a low frequency, a cross current flows between the second inverter and the first inverter. was there.

そこで、本発明の解決課題は、複数台の電力変換器の間で情報を相互に伝送する必要がなく、個々の電力変換器が自律的にキャリア周波数を調整することで各変換器間の横流を抑制可能とした電力変換装置及び電力変換システムを提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is not necessary to mutually transmit information among a plurality of power converters, and the individual power converters autonomously adjust the carrier frequency to cross-flow between the converters. Power conversion device and power conversion system capable of suppressing

上記課題を解決するため、請求項1に係る電力変換装置は、
直流電力を変換して交流電力を出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流から基本波周波数以外の高周波成分を所定周期で抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分に基づいて、前記電力変換部を制御するキャリア周波数の調整量を前記所定周期で演算し、次回演算まで前記調整量を保持するキャリア周波数調整量演算部と、
を備え、
前記キャリア周波数調整量演算部は、前記抽出した高周波成分の前回値と今回値、及び前記調整量の前回値に基づいて前記キャリア周波数の調整量の今回値を演算することを特徴とする。
In order to solve the said subject, the power converter device which concerns on Claim 1 is
A power converter that converts DC power and outputs AC power;
An output current detection unit that detects an output current of the power conversion unit;
High frequency component extraction means for extracting high frequency components other than the fundamental frequency from the output current at a predetermined cycle;
A carrier frequency adjustment amount calculation unit that calculates the adjustment amount of the carrier frequency for controlling the power conversion unit in the predetermined cycle based on the high frequency component, and holds the adjustment amount until the next calculation;
Equipped with
The carrier frequency adjustment amount calculation unit may calculate the current value of the adjustment amount of the carrier frequency based on the previous value and the current value of the extracted high frequency component and the previous value of the adjustment amount.

請求項2に係る電力変換装置は、請求項1に記載した電力変換装置において、前記抽出手段は、前記出力電流からキャリアの基準周波数以上の高周波成分を抽出するフィルタであることを特徴とする。   A power converter according to a second aspect is the power converter according to the first aspect, wherein the extraction means is a filter for extracting a high frequency component higher than a reference frequency of a carrier from the output current.

請求項3に係る電力変換装置は、請求項1または2に記載した電力変換装置において、前記キャリア周波数調整量演算部は、前記抽出した高周波成分の前回値と今回値に基づいて出力電流変動分を演算し、前記出力電流の変動分と前記調整量の前回値に基づいて前記キャリア周波数の調整量の今回値を演算することを特徴とする。   The power conversion device according to claim 3 is the power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the carrier frequency adjustment amount calculation unit calculates an output current fluctuation amount based on the previous value and the current value of the extracted high frequency component. Calculating the current value of the adjustment amount of the carrier frequency based on the fluctuation of the output current and the previous value of the adjustment amount.

請求項4に係る電力変換装置は、請求項1〜3の何れか一項に記載した電力変換装置において、前記高周波成分抽出手段は、前記出力電流の変動分として、前記高周波成分に含まれる成分であって前記基本波周波数より低い周波数で変動する低周波変動成分を検出することを特徴とする。   The power conversion device according to claim 4 is the power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the high frequency component extraction unit is a component included in the high frequency component as a fluctuation of the output current. And detecting a low frequency fluctuation component fluctuating at a frequency lower than the fundamental wave frequency.

請求項5に係る電力変換装置は、請求項4に記載した電力変換装置において、前記キャリア周波数調整量演算部は、前記低周波変動成分の大きさが所定範囲を超えた時に前記キャリア周波数の調整量を演算することを特徴とする。   The power converter according to claim 5 is the power converter according to claim 4, wherein the carrier frequency adjustment amount calculator adjusts the carrier frequency when the magnitude of the low frequency fluctuation component exceeds a predetermined range. It is characterized by calculating a quantity.

請求項6に係る電力変換システムは、請求項1〜5の何れか1項に記載した電力変換装置を少なくとも2台以上備え、出力側が並列接続されて負荷に交流電力を供給することを特徴とする。   The power conversion system according to claim 6 is characterized by comprising at least two or more of the power conversion devices according to any one of claims 1 to 5, and the output side is connected in parallel to supply AC power to the load. Do.

本発明によれば、他の電力変換器の出力電流等の情報を必要とせずに、各電力変換器がキャリア周波数を調整することで出力電流に含まれる高周波リプル成分を低減し、電力変換器間の横流を抑制することができる。このため、複数台の電力変換器の間で情報を伝送する手段が不要になり、システム全体のコストの低減が可能になる。   According to the present invention, the power converter reduces the high frequency ripple component included in the output current by adjusting the carrier frequency without requiring information such as the output current of the other power converter, and thus the power converter It is possible to suppress the cross flow between them. For this reason, a means for transmitting information between a plurality of power converters is not necessary, and the cost of the entire system can be reduced.

本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における制御回路のブロック図である。It is a block diagram of a control circuit in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による動作確認用試験回路の構成図である。It is a block diagram of the test circuit for operation confirmation by embodiment of this invention. 本発明の実施形態の効果を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for explaining the effect of the embodiment of the present invention. 特許文献1に記載された従来技術の回路図である。It is a circuit diagram of the prior art described in patent document 1. FIG. 図5の主要部を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part of FIG.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図である。図1において、交流電源(商用電源)10と負荷40との間には、インバータ装置20,30が互いに並列に接続されている。なお、インバータ装置の並列接続数は2台に限定されるものではなく、3台以上であっても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, inverter devices 20 and 30 are connected in parallel with each other between an alternating current power supply (commercial power supply) 10 and a load 40. The number of inverter devices connected in parallel is not limited to two, and may be three or more.

一方のインバータ装置20は、交流/直流変換を行うコンバータ部21と、その直流側に平滑コンデンサ22を介して接続されて直流/交流変換を行うインバータ部23と、を備えている。ここで、コンバータ部21はダイオード整流回路により構成され、インバータ部23は、制御回路24によってPWM(パルス幅変調)制御される半導体スイッチング素子を備えている。なお、コンバータ部21についても、いわゆるPWMコンバータを用いても良い。また、交流電源(商用電源)10、コンバータ部21,31がなく、インバータ部23,33だけ含み、直流電源からインバータ部23,33に直流電力が供給されても良い。   One inverter device 20 includes a converter unit 21 that performs AC / DC conversion, and an inverter unit 23 that is connected to the DC side via a smoothing capacitor 22 and that performs DC / AC conversion. Here, the converter unit 21 is configured by a diode rectification circuit, and the inverter unit 23 includes a semiconductor switching element controlled by PWM (pulse width modulation) by the control circuit 24. A so-called PWM converter may be used for the converter unit 21 as well. Further, the AC power supply (commercial power supply) 10 and the converter units 21 and 31 may not be provided, and only the inverter units 23 and 33 may be included, and the DC power may be supplied to the inverter units 23 and 33 from the DC power supply.

他方のインバータ装置30についても、インバータ装置20と同様に、コンバータ部31、平滑コンデンサ32、インバータ部33、及び制御回路34によって構成されている。
これらのインバータ装置20,30の出力電流iL20,iL30は、合成されて負荷40に供給される。
本実施形態では、図1におけるインバータ装置20,30間の横流(破線にて示す)を抑制するために、各制御回路24,34が以下のように構成されている。
Similarly to the inverter device 20, the other inverter device 30 is also configured by the converter unit 31, the smoothing capacitor 32, the inverter unit 33, and the control circuit 34.
The output currents i L20 and i L30 of these inverter devices 20 and 30 are synthesized and supplied to the load 40.
In the present embodiment, in order to suppress the cross flow (indicated by a broken line) between the inverter devices 20 and 30 in FIG. 1, each control circuit 24 and 34 is configured as follows.

図2は、制御回路24,34の構成を示すブロック図である。なお、制御回路24,34の構成は同一であるため、ここでは、一方のインバータ装置20のインバータ部23を制御する場合を想定して説明する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of control circuits 24 and 34. Referring to FIG. In addition, since the configurations of the control circuits 24 and 34 are the same, the case where the inverter unit 23 of one of the inverter devices 20 is controlled is described here.

図2において、キャリア周波数設定器1により設定されたキャリア(インバータ部23のPWM制御に使用されるキャリア)の基準周波数fは、ハイパスフィルタ3にカットオフ周波数として設定される。このハイパスフィルタ3には、インバータ20の出力電流i(=iL20)が入力されている。ここで、基準周波数fは、例えば2[kHz]である。 In FIG. 2, the reference frequency f 0 of the carrier (carrier used for PWM control of the inverter unit 23) set by the carrier frequency setting unit 1 is set as a cutoff frequency in the high pass filter 3. The output current i L (= i L20 ) of the inverter 20 is input to the high pass filter 3. Here, the reference frequency f 0 is, for example, 2 [kHz].

基準周波数fはキャリア周波数増減分Δfと加算され、その加算結果(f+Δf)は、インバータ部23をPWM制御するためのPWM処理回路6に入力される。PWM処理回路6では、周波数が(f+Δf)に調整されたキャリアと電圧指令とを比較して、インバータ部23のスイッチング素子に対する駆動信号を生成する。 The reference frequency f 0 is added to the carrier frequency increase / decrease amount Δf c, and the addition result (f 0 + Δf c ) is input to the PWM processing circuit 6 for PWM control of the inverter unit 23. The PWM processing circuit 6 compares the carrier whose frequency has been adjusted to (f 0 + Δf c ) with the voltage command to generate a drive signal for the switching element of the inverter unit 23.

ハイパスフィルタ3を通過した出力電流iの基準周波数f以上の高周波リプル成分は、低周波変動検出部4に入力されて低周波変動成分(ビート成分)Δiが検出される。
この低周波変動成分Δiは、サンプル・ホールド回路5により所定周期のクロック信号CLKを用いてサンプル・ホールドされ、キャリア周波数増減分演算部7に入力されている。
The high frequency ripple component higher than the reference frequency f 0 of the output current i L that has passed through the high pass filter 3 is input to the low frequency fluctuation detection unit 4, and the low frequency fluctuation component (beat component) Δi L is detected.
The low frequency fluctuation component Δi L is sampled and held by the sample and hold circuit 5 using the clock signal CLK of a predetermined cycle, and is input to the carrier frequency increase / decrease operation unit 7.

ここで、図1のインバータ装置20のキャリア周波数が基準周波数fに一致しておらず、両周波数の間にずれがある場合、出力電流iL20には上記のずれに起因して基準周波数f以上の高周波リプル成分が含まれる。そして、この高周波リプル成分に基づく低周波変動成分Δiによってインバータ装置20,30の間に横流が発生する。
そこで、この実施形態では、インバータ装置20の出力電流iの高周波リプル成分から低周波変動成分を検出し、その増減傾向に応じてインバータ装置20のキャリア周波数を調整するようにした。
Here, when the carrier frequency of the inverter device 20 of FIG. 1 does not match the reference frequency f 0 and there is a deviation between the two frequencies, the output current i L 20 is caused by the above deviation and the reference frequency f It contains zero or more high frequency ripple components. Then, a cross current is generated between the inverter devices 20 and 30 by the low frequency fluctuation component Δi L based on the high frequency ripple component.
Therefore, in this embodiment, the low frequency fluctuation component is detected from the high frequency ripple component of the output current i L of the inverter device 20, and the carrier frequency of the inverter device 20 is adjusted according to the increasing / decreasing tendency.

次に、キャリア周波数増減分演算部7の作用について説明する。
キャリア周波数増減分演算部7では、まず、低周波変動成分Δiの今回値ΔiLnを保持する(ステップS1)。次に、このキャリア周波数増減分演算部7から指令として出力されるキャリア周波数増減分Δfの前回値Δfcn−1がそれ以前より増加しているか減少しているかを判断する(ステップS2)。
Next, the operation of the carrier frequency increment / decrement operation unit 7 will be described.
The carrier frequency increment / decrement operation unit 7 first holds the current value Δi Ln of the low frequency fluctuation component Δi L (step S1). Next, it is determined whether the previous value Δf cn-1 of the carrier frequency increase / decrease amount Δf c output as a command from the carrier frequency increase / decrease calculation unit 7 has increased or decreased from before (step S2).

前回値Δfcn−1がそれ以前より増加している場合(ステップS2 Yes)、または減少している場合(ステップS2 No)、何れの場合も、低周波変動成分Δiの今回値ΔiLnと前回値ΔiLn−1とを比較する(ステップS3,S4)。 If the previous value Δf cn-1 has increased from before (Yes at step S2) or decreases (No at step S2), in any case, the current value Δi Ln of the low frequency fluctuation component Δi L The previous value .DELTA.i Ln-1 is compared (steps S3 and S4).

ステップS3において、今回値ΔiLnが前回値ΔiLn−1より減少していれば(ステップS3 Yes)、低周波変動成分Δiは減少していく傾向にあってキャリア周波数増減分Δfの変動方向は現状のままで良いため、Δfの今回値Δfcnを前回値Δfcn−1の場合と同様に増加させる(ステップS5)。逆に、今回値ΔiLnが前回値ΔiLn−1より増加していれば(ステップS3 No)、低周波変動成分Δiは増加していく傾向にあってΔfの変動方向を変える必要があるので、今回値Δfcnを前回値Δfcn−1の場合とは逆に減少させる(ステップS6)。 In step S3, if the current value .DELTA.i Ln is long decreases from the previous value Δi Ln-1 (step S3 Yes), the variation of the low frequency fluctuation component .DELTA.i L decreases and there to be going trend carrier frequency increment or decrement Delta] f c direction since it remains current increases as in the case of the current value Delta] f cn of Delta] f c of previous value Δf cn-1 (step S5). On the contrary, if the current value Δi Ln is larger than the previous value Δi Ln-1 (No at step S3), the low frequency fluctuation component Δi L tends to increase and it is necessary to change the fluctuation direction of Δf c Since the current value .DELTA.f cn is decreased, the current value .DELTA.f cn is decreased as compared with the previous value .DELTA.f cn-1 (step S6).

ステップS4においても、ステップS3の場合と同様の考え方により、今回値ΔiLnが前回値ΔiLn−1より減少していれば(ステップS4 Yes)、現状を維持するために今回値Δfcnを前回値Δfcn−1の場合と同様に減少させ(ステップS6)、今回値ΔiLnが前回値ΔiLn−1より増加していれば(ステップS4 No)、Δfの変動方向を変えるために今回値Δfcnを前回値Δfcn−1の場合とは逆に増加させる(ステップS5)。 Also in step S4, if the current value Δi Ln is smaller than the previous value Δi Ln-1 in the same way as in step S3 (Yes in step S4), the current value Δf cn is If the current value Δi Ln is increased from the previous value Δi Ln-1 as in the case of the value Δf cn-1 (step S6) (No at step S4), the current direction of Δf c is changed The value Δf cn is increased contrary to the case of the previous value Δf cn-1 (step S5).

このようにして、増加または減少させた今回値ΔfcnをΔfとして出力すると共に、今回値ΔiLnを前回値ΔiLn−1として保持する(ステップS7)。
上述したキャリア周波数増減分演算部7の動作をクロック信号CLKに従って一定周期にて実行し、キャリア周波数増減分Δfを前記加算器2により基準周波数fに加算することによりキャリア周波数を(f+Δf)に調整する。この周波数調整後のキャリアを用いて、PWM処理部6によりインバータ部20のスイッチング素子をPWM制御するものである。
In this manner, the present value Delta] f cn which is increased or decreased with output as Delta] f c, it holds the current value .DELTA.i Ln as a preceding value Δi Ln-1 (step S7).
The operation of the carrier frequency increment or decrement calculation unit 7 described above was performed at a constant cycle in accordance with the clock signal CLK, and the carrier frequency by adding the carrier frequency increment or decrement Delta] f c to the reference frequency f 0 by the adder 2 (f 0 Adjust to + Δf c ). The PWM processing unit 6 performs PWM control of the switching elements of the inverter unit 20 using the carrier after the frequency adjustment.

並列接続されているインバータ20,30の制御回路24,25が、上記の動作をそれぞれ実行することにより、インバータ20,30のキャリア周波数は基準周波数fに等しくなる(インバータ20,30のキャリア周波数が一致する)方向に変化していき、キャリア間の位相差もなくなっていく。
これにより、キャリア周波数と基準周波数fとのずれやキャリア間の位相差によって出力電流に含まれる高周波リプル成分、低周波変動成分Δiが減少し、インバータ20,30間の横流を抑制することができる。
なお、キャリア周波数増減分演算部7は、低周波変動成分Δiの大きさが所定範囲を超えた時にキャリア周波数増減分Δfを演算するように構成しても良い。
When the control circuits 24 and 25 of the inverters 20 and 30 connected in parallel execute the above operations, the carrier frequency of the inverters 20 and 30 becomes equal to the reference frequency f 0 (carrier frequency of the inverters 20 and 30) Changes in the same direction, and the phase difference between carriers disappears.
Thereby, the high frequency ripple component and the low frequency fluctuation component Δi L included in the output current are reduced due to the difference between the carrier frequency and the reference frequency f 0 or the phase difference between the carriers, and the cross current between the inverters 20 and 30 is suppressed. Can.
The carrier frequency decrease calculation section 7 may be configured such that the magnitude of the low frequency fluctuation component .DELTA.i L is for calculating a carrier frequency increment or decrement Delta] f c when exceeding the predetermined range.

次に、図3は、本実施形態による動作確認用試験回路の構成図であり、図3(a)はインバータ部のゲート駆動回路、図3(b)は図3(a)のゲート信号111,112により駆動されるスイッチング素子211,212を備えたハーフブリッジ型のインバータ部23Aと、ゲート信号113,114により駆動されるスイッチング素子221,222を備えたハーフブリッジ型のインバータ部33Aと、これらの出力回路と、を示している。ここで、インバータ部23A,33Aは、図1のインバータ部23,33にそれぞれ対応している。   Next, FIG. 3 is a block diagram of the test circuit for operation confirmation according to the present embodiment, and FIG. 3 (a) is a gate drive circuit of the inverter unit, and FIG. 3 (b) is a gate signal 111 of FIG. , 112, and a half bridge inverter unit 33A including switching elements 221 and 222 driven by gate signals 113 and 114; And the output circuit of FIG. Here, the inverter units 23A and 33A correspond to the inverter units 23 and 33 in FIG. 1, respectively.

図3(a)において、101は電圧指令用信号源、102,103はキャリア発生源、104,105はゲイン、106,107はコンパレータ、108,109は符号反転器である。また、図3(b)において、201,202は直流電圧源、213,223はフィルタリアクトル、214,224は抵抗、215,225はフィルタコンデンサ、216,226は配線インダクタンスに相当する出力リアクトル、230は負荷抵抗である。
ここで、インバータ部23A,33Aの出力周波数は何れも1[kHz]である。なお、符号Vは電圧測定部位を示す。
In FIG. 3A, 101 is a voltage command signal source, 102 and 103 are carrier generation sources, 104 and 105 are gains, 106 and 107 are comparators, and 108 and 109 are sign inverters. Further, in FIG. 3B, 201 and 202 are DC voltage sources, 213 and 223 are filter reactors, 214 and 224 are resistors, 215 and 225 are filter capacitors, and 216 and 226 are output reactors corresponding to wiring inductance, 230 Is the load resistance.
Here, the output frequency of each of the inverter units 23A and 33A is 1 [kHz]. In addition, the code | symbol V shows a voltage measurement site | part.

図4は、上記試験回路を用いて動作確認を行った際の各部の電圧・電流波形を示している。なお、電圧指令用信号源101は50[Hz]の正弦波を電圧指令として出力している。
図4における波形(1)は、キャリア発生源102,103によるキャリア周波数が何れも基準周波数fの2[kHz]であって位相差が電気角5度の場合、波形(2)は、キャリア発生源102,103によるキャリア周波数が一方は基準周波数fの2[kHz]であって他方が2.01[kHz]の場合、波形(3)は、本発明の実施形態により、キャリア発生源102,103によるキャリア周波数を何れも基準周波数fに一致させてキャリア周波数のずれや各キャリア間の位相差をなくした場合の波形図である。
また、波形(1)〜(3)における母線電圧は負荷230への印加電圧、フィルタリアクトルの電流は、例えばリアクトル213の電流、出力電流iは、例えばリアクトル216の電流を示す。
FIG. 4 shows voltage / current waveforms of each part when the operation check is performed using the test circuit. The voltage command signal source 101 outputs a 50 [Hz] sine wave as a voltage command.
The waveform (1) in FIG. 4 shows that the carrier frequency generated by the carrier generation sources 102 and 103 is 2 [kHz] at the reference frequency f 0 and the phase difference is 5 electrical degrees. When one of the carrier frequencies by the generation sources 102 and 103 is 2 [kHz] of the reference frequency f 0 and the other is 2.01 [kHz], the waveform (3) is a carrier generation source according to the embodiment of the present invention FIG. 10 is a waveform diagram when carrier frequencies according to 102 and 103 are both made equal to the reference frequency f 0 to eliminate a shift in carrier frequency and a phase difference between carriers.
The bus voltage in the waveforms (1) to (3) indicates the voltage applied to the load 230, the current of the filter reactor indicates, for example, the current of the reactor 213, and the output current i L indicates, for example, the current of the reactor 216.

波形(1)では、出力電流iに二つのキャリアの位相差に起因する高周波リプル成分が含まれており、このリプル成分は出力周波数よりも短い周期で定常的に変動している。また、波形(2)では、出力電流iにキャリア周波数のずれに起因する高周波リプル成分が含まれており、このリプル成分による低周波変動成分が顕著に現われている。
すなわち、インバータ部23A,33Aの各キャリア間に位相差があったり、キャリア周波数が基準周波数fに一致していない場合には、出力電流iに基本波成分以外の高周波リプル成分が含まれ、これが横流の原因となる。
これに対し、本実施形態による波形(3)では、出力電流iに高周波リプル成分や低周波変動成分が含まれていないため、インバータ部23A,33Aの間の横流を抑制可能であることがわかる。
In the waveform (1), the output current i L contains a high frequency ripple component due to the phase difference between the two carriers, and this ripple component constantly fluctuates in a cycle shorter than the output frequency. Further, in the waveform (2), the output current i L contains a high frequency ripple component caused by the shift of the carrier frequency, and a low frequency fluctuation component due to this ripple component appears notably.
That is, when there is a phase difference between the carriers of the inverter units 23A and 33A, or when the carrier frequency does not match the reference frequency f 0 , the output current i L includes a high frequency ripple component other than the fundamental wave component. , This causes the cross flow.
On the other hand, in the waveform (3) according to the present embodiment, since the high-frequency ripple component and the low-frequency fluctuation component are not included in the output current i L , the cross current between the inverter units 23A and 33A can be suppressed. Recognize.

1:キャリア周波数設定器
2:加算器
3:ハイパスフィルタ
4:低周波変動検出部
5:サンプル・ホールド回路
6:PWM処理回路
7:キャリア周波数増減分演算部
10:交流電源(商用電源)
20,30:インバータ
21,31:コンバータ部
22,32:平滑コンデンサ
23,33,23A,33A:インバータ部
24,34:制御回路
40:負荷
101:電圧指令用信号源
102,103:キャリア発生源
104,105:ゲイン
106,107:コンパレータ
108,109:符号反転器
201,202:直流電圧源
211,212,221,222:半導体スイッチング素子
213,223:フィルタリアクトル
214,224:抵抗
215,225:フィルタコンデンサ
216,226:出力リアクトル
230:負荷抵抗
1: Carrier frequency setting unit 2: Adder 3: High pass filter 4: Low frequency fluctuation detection unit 5: Sample and hold circuit 6: PWM processing circuit 7: Carrier frequency increase / decrease operation unit 10: AC power supply (commercial power supply)
20 and 30: inverters 21 and 31: converters 22 and 32: smoothing capacitors 23, 33, 23A and 33A: inverters 24 and 34: control circuit 40: load 101: voltage command signal source 102, 103: carrier generation source 104, 105: gain 106, 107: comparator 108, 109: sign inverter 201, 202: DC voltage source 211, 212, 221, 222: semiconductor switching element 213, 223: filter reactor 214, 224: resistor 215, 225: Filter capacitor 216, 226: Output reactor 230: Load resistance

Claims (6)

直流電力を変換して交流電力を出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流から基本波周波数以外の高周波成分を所定周期で抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分に基づいて、前記電力変換部を制御するキャリア周波数の調整量を前記所定周期で演算し、次回演算まで前記調整量を保持するキャリア周波数調整量演算部と、
を備え、
前記キャリア周波数調整量演算部は、前記抽出した高周波成分の前回値と今回値、及び前記調整量の前回値に基づいて前記キャリア周波数の調整量の今回値を演算することを特徴とする電力変換装置。
A power converter that converts DC power and outputs AC power;
An output current detection unit that detects an output current of the power conversion unit;
High frequency component extraction means for extracting high frequency components other than the fundamental frequency from the output current at a predetermined cycle;
A carrier frequency adjustment amount calculation unit that calculates the adjustment amount of the carrier frequency for controlling the power conversion unit in the predetermined cycle based on the high frequency component, and holds the adjustment amount until the next calculation;
Equipped with
The power conversion, wherein the carrier frequency adjustment amount calculation unit calculates the current value of the adjustment amount of the carrier frequency based on the previous value and the current value of the extracted high frequency component and the previous value of the adjustment amount. apparatus.
前記抽出手段は、前記出力電流からキャリアの基準周波数以上の高周波成分を抽出するフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, wherein the extraction unit is a filter that extracts a high frequency component higher than a reference frequency of a carrier from the output current. 前記キャリア周波数調整量演算部は、前記抽出した高周波成分の前回値と今回値に基づいて出力電流変動分を演算し、前記出力電流の変動分と前記調整量の前回値に基づいて前記キャリア周波数の調整量の今回値を演算す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。   The carrier frequency adjustment amount calculation unit calculates an output current fluctuation based on the previous value and the current value of the extracted high frequency component, and the carrier frequency based on the fluctuation of the output current and the previous value of the adjustment amount. The power conversion device according to claim 1, wherein a current value of the adjustment amount of is calculated. 前記高周波成分抽出手段は、前記出力電流の変動分として、前記高周波成分に含まれる成分であって前記基本波周波数より低い周波数で変動する低周波変動成分を検出することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電力変換装置。   The high frequency component extraction means detects a low frequency fluctuation component which is a component contained in the high frequency component and fluctuates at a frequency lower than the fundamental wave frequency as a fluctuation component of the output current. The power converter device as described in any one of -3. 前記キャリア周波数調整量演算部は、前記低周波変動成分の大きさが所定範囲を超えた時に前記キャリア周波数の調整量を演算することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 4, wherein the carrier frequency adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount of the carrier frequency when the magnitude of the low frequency fluctuation component exceeds a predetermined range. 請求項1〜5の何れか1項に記載した電力変換装置を少なくとも2台以上備え、出力側が並列接続されて負荷に交流電力を供給することを特徴とする電力変換システム。   A power conversion system comprising: at least two or more power conversion devices according to any one of claims 1 to 5; and an output side connected in parallel to supply an AC power to a load.
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