[go: up one dir, main page]

JP7646459B2 - Control device and control method - Google Patents

Control device and control method Download PDF

Info

Publication number
JP7646459B2
JP7646459B2 JP2021090115A JP2021090115A JP7646459B2 JP 7646459 B2 JP7646459 B2 JP 7646459B2 JP 2021090115 A JP2021090115 A JP 2021090115A JP 2021090115 A JP2021090115 A JP 2021090115A JP 7646459 B2 JP7646459 B2 JP 7646459B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
level
power converters
output voltage
command value
overall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021090115A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022182517A (en
Inventor
隆太 長谷川
崇 藤田
大成 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2021090115A priority Critical patent/JP7646459B2/en
Priority to CN202210137344.1A priority patent/CN115411731A/en
Priority to DE102022202332.3A priority patent/DE102022202332A1/en
Publication of JP2022182517A publication Critical patent/JP2022182517A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7646459B2 publication Critical patent/JP7646459B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/01Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837Flying capacitor converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48Controlling the sharing of the in-phase component
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from DC input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、制御装置および制御方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a control device and a control method.

一般に、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源には、直流-交流間で電力の変換を行うコンバータやインバータを含む電力変換装置が接続され、この電力変換装置は電力系統などの交流電圧源に接続される。 Generally, renewable energy sources such as solar power generation and wind power generation are connected to a power conversion device that includes a converter and inverter that converts power between DC and AC, and this power conversion device is connected to an AC voltage source such as a power grid.

電力変換装置は、出力を増やすために複数の電力変換器で構成されることが多い。その場合、これらの複数の電力変換器は、並列に電力系統などの交流電圧源に接続される。 Power conversion devices often consist of multiple power converters to increase output. In such cases, these multiple power converters are connected in parallel to an AC voltage source such as a power grid.

特許第5180457号公報Patent No. 5180457

複数の電力変換器を、電力系統などの交流電圧源に並列接続する際には、各電力変換器のそれぞれの直流電圧部の電圧バランスの維持が重要となる。 When multiple power converters are connected in parallel to an AC voltage source such as a power grid, it is important to maintain the voltage balance of the DC voltage sections of each power converter.

特に、発電電力が変動しやすい太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源に各電力変換器を接続した場合は、電力変換器間で出力電力の電圧振幅、位相などが大きく異なりやすく、電力変換器間で高調波電流が相殺されずに、多大な高調波が電力系統などの交流電圧源に流出してしまう可能性がある。 In particular, when each power converter is connected to a renewable energy source such as solar or wind power, where the generated power is prone to fluctuations, the voltage amplitude and phase of the output power are likely to differ significantly between the power converters, and harmonic currents may not be offset between the power converters, resulting in a large amount of harmonics leaking into AC voltage sources such as power grids.

本発明が解決しようとする課題は、複数の電力変換器間の直流電圧バランスを保ち、出力電圧の高調波品質を維持することができる、制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a control device and control method that can maintain DC voltage balance between multiple power converters and maintain the harmonic quality of the output voltage.

実施形態における制御装置は、交流電圧源に並列接続される複数の電力変換器を制御する制御装置であって、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスを合わせた全体出力電圧パルスのレベルを決定した後に、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を決定する信号生成手段を具備し、前記信号生成手段は、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を、前記複数の電力変換器の直流電圧の大小関係に応じて決定する。 The control device in an embodiment is a control device that controls a plurality of power converters connected in parallel to an AC voltage source, and includes a signal generating means that determines the level of an overall output voltage pulse that is the sum of individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters, and then determines the distribution of the levels of the individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters, and the signal generating means determines the distribution of the levels of the individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters in accordance with the magnitude relationship of the DC voltages of the plurality of power converters.

本発明によれば、複数の電力変換器間の直流電圧バランスを保ち、出力電圧の高調波品質を維持することができる。 The present invention makes it possible to maintain DC voltage balance between multiple power converters and maintain the harmonic quality of the output voltage.

第1の実施形態に係る複数の電力変換器とこれらを制御するマイクロコンピュータとを含むシステム全体の構成の一例を示す図。1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a system including a plurality of power converters and a microcomputer that controls the power converters according to a first embodiment; 第1の実施形態との対比に使用される従来技術による出力信号パルスの生成手順を示す図。10 is a diagram showing a procedure for generating an output signal pulse according to a conventional technique used for comparison with the first embodiment; FIG. 第1の実施形態による出力信号パルスの生成手順を示す図。5A to 5C are diagrams showing a procedure for generating an output signal pulse according to the first embodiment. 図1中に示されるコンピュータ100により実現される各種の機能の構成の一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of various functions realized by the computer 100 shown in FIG. 1 . 図4に示される各種の機能を有するコンピュータ100による全体的な動作の一例を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an example of the overall operation of a computer 100 having the various functions shown in FIG. 4 . 図5中のステップS2の中で行われる動作の一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of an operation performed in step S2 in FIG. 5 . 図5中のステップS3の中で行われる動作の一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of an operation performed in step S3 in FIG. 5 . 図5中のステップS3で行われる動作をより具体化した一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a more specific example of the operation performed in step S3 in FIG. 5 . 第2の実施形態に係る複数の電力変換器とこれらを制御するマイクロコンピュータとを含むシステム全体の構成の一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of the overall configuration of a system including a plurality of power converters and a microcomputer that controls the power converters according to a second embodiment. 第2の実施形態との対比に使用される従来技術による出力信号パルスの生成手順を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a procedure for generating an output signal pulse according to a conventional technique used for comparison with the second embodiment. 第2の実施形態による出力信号パルスの生成手順を示す図。10A to 10C are diagrams showing a procedure for generating an output signal pulse according to the second embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
最初に、第1の実施形態について説明する。
First Embodiment
First, the first embodiment will be described.

図1は、第1の実施形態に係る複数の電力変換器とこれらを制御するマイクロコンピュータとを含むシステム全体の構成の一例を示す図である。 Figure 1 shows an example of the overall configuration of a system including multiple power converters and a microcomputer that controls them according to the first embodiment.

図1に示されるように、本システムには、n個の電力変換器1,2,…,nが設けられ、さらにこれらを制御するマイクロコンピュータ(制御装置)100が設けられる。本実施形態では、電力変換器1,2,…,nがそれぞれ3相3レベル電力変換器であるものとして説明する。 As shown in FIG. 1, the system is provided with n power converters 1, 2, ..., n, and further provided with a microcomputer (control device) 100 that controls these. In this embodiment, the power converters 1, 2, ..., n are each described as a three-phase, three-level power converter.

電力変換器1,2,…,nは、それぞれ、n個の絶縁トランスTrを通して並列接続され、3相の電力系統に相当する交流電圧源Grに接続される。また、電力変換器1,2,…,nは、それぞれ、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源(図示せず)に接続される。なお、図1では、再生可能エネルギー電源に接続される側の各電力変換器の回路の一部については図示を省略している。各電力変換器は、コンデンサを備えた直流電圧部を共有するコンバータ及びインバータを備えており、これらにそれぞれ含まれる複数の半導体スイッチング素子がマイクロコンピュータ100の制御のもとでオン/オフするスイッチング動作により通電状態を切り替えることで各電力変換器に流入する電力の波形が形成される。 The power converters 1, 2, ..., n are connected in parallel through n insulating transformers Tr, and connected to an AC voltage source Gr corresponding to a three-phase power system. The power converters 1, 2, ..., n are also connected to a renewable energy power source (not shown) such as solar power generation or wind power generation. Note that in FIG. 1, part of the circuit of each power converter connected to the renewable energy power source is not shown. Each power converter includes a converter and an inverter that share a DC voltage section equipped with a capacitor, and the waveform of the power flowing into each power converter is formed by switching the energization state by switching the multiple semiconductor switching elements included in each of these on/off under the control of the microcomputer 100.

本システムでは、電力変換器1,2,…,nからそれぞれ出力される3相の出力電流iR1,iR2・・・,iRn、iS1,iS2・・・,iSn、iT1,iT2・・・,iTn(以下、出力電流iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nと略称する。)が、図示しない電流センサにより計測され、その計測値がマイクロコンピュータ100に供給されるようになっている。 In this system, the three-phase output currents iR1 , iR2, ..., iRn, iS1, iS2 , ..., iSn , iT1 , iT2 , ..., iTn (hereinafter abbreviated as output currents iR1 ... n , iS1 ... n , iT1 ... n ) output respectively from power converters 1, 2 , ... , n are measured by current sensors not shown, and the measured values are supplied to microcomputer 100.

また、本システムでは、電力変換器1,2,…,nのそれぞれの直流電圧部における直流電圧vDC1,vDC2・・・,vDCn(以下、vDC1・・・nと略称する。)が、図示しない電圧センサにより計測され、その計測値がマイクロコンピュータ100に供給されるようになっている。 In addition, in this system, DC voltages vDC1 , vDC2 , ... , vDCn (hereinafter abbreviated as vDC1 ...n) in the DC voltage sections of each of the power converters 1, 2, ..., n are measured by voltage sensors (not shown), and the measurement values are supplied to the microcomputer 100.

マイクロコンピュータ100(以下、「コンピュータ100」と略称する。)は、各センサにより計測された3相の出力電流iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nおよび直流電圧vDC1・・・nを用いて、各電力変換器の個々の半導体スイッチング素子のゲートを駆動するゲート信号に相当する3相の出力電圧パルスgR1,gR2・・・,gRn、gS1,gS2・・・,gSn、gT1,gT2・・・,gTn(以下、gR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nと略称する。)を生成する。 Microcomputer 100 (hereinafter abbreviated as "computer 100") uses the three-phase output currents iR1 ...n , iS1 ...n , iT1 ...n and DC voltage vDC1...n measured by each sensor to generate three-phase output voltage pulses gR1 , gR2, ..., gRn, gS1 , gS2, ..., gSn , gT1, gT2, ..., gTn (hereinafter abbreviated as gR1...n, gS1...n , gT1 ... n ) which correspond to gate signals that drive the gates of the individual semiconductor switching elements of each power converter.

上記コンピュータ100は、電力変換器1,2,…,nに出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nを供給するにあたり、相毎に、出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nを合わせた全体出力電圧パルスg,g,gのレベルを先に決定し、その後に、出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nのレベルの配分を、電力変換器1,2,…,nの直流電圧vDC1・・・nの大小関係に応じて決定する機能を備えている。上記全体出力電圧パルスg,g,gは、n個の電力変換器をまとめて1つの電力変換器とみなした場合の出力電圧パルスを示すものといえる。この全体出力電圧パルスのレベルは、2n+1段階で表現され、n,…,0,…,-nのいずれかの値を示す。当該全体出力電圧パルスg,g,gを導出する方法については後で説明する。 The computer 100 has a function of first determining the levels of the total output voltage pulses gR, gS , and gT, which are the sum of the output voltage pulses gR1 ... n , gS1 ...n, and gT1...n for each phase, when supplying the output voltage pulses gR1...n , gS1 ...n, and gT1 ...n to the power converters 1, 2, ..., n, and then determining the distribution of the levels of the output voltage pulses gR1 ... n , gS1 ...n , and gT1...n according to the magnitude relationship of the DC voltages vDC1...n of the power converters 1, 2, ..., n. The total output voltage pulses gR , gS , and gT can be said to represent the output voltage pulses when n power converters are collectively regarded as one power converter. The level of this total output voltage pulse is expressed in 2n+1 stages and represents any one of the values n, ..., 0, ..., and -n. The method of deriving the total output voltage pulses gR , gS , and gT will be explained later.

次に、図2および図3を参照して、従来技術による出力信号パルスの生成手順と、本実施形態による出力信号パルスの生成手順との違いについて説明する。 Next, with reference to Figures 2 and 3, we will explain the difference between the procedure for generating an output signal pulse according to the conventional technology and the procedure for generating an output signal pulse according to this embodiment.

ここでは説明を理解しやすいものとするため、電力変換器の数が2つである場合(N=2の場合)について説明する。また、ここでは3相を構成するR相、S相、T相のうち、R相の場合についてのみ例示するが、S相、T相の場合も同様なものとなる。 To make the explanation easier to understand, we will explain the case where there are two power converters (N=2). Also, of the three phases that make up the R, S, and T phases, only the R phase will be illustrated here, but the same applies to the S and T phases.

従来技術では、図2に示されるように、電力変換器1に対応する電圧指令値(交流の出力電圧の指令値)vR1 と、電力変換器2に対応する電圧指令値(交流の出力電圧の指令値)vR2 とが使用される。 In the conventional technology, as shown in FIG. 2, a voltage command value (command value for AC output voltage) v R1 * corresponding to power converter 1 and a voltage command value (command value for AC output voltage) v R2 * corresponding to power converter 2 are used.

最初に、図2に示されるように、電力変換器1に対応する電圧指令値vR1 とキャリア変調波(2つの三角波)Cとの比較が行われるとともに、電力変換器2に対応する電圧指令値vR2 とキャリア変調波C(上記キャリア変調波Cの位相を180°ずらしたもの)との比較とが行われる。そして、電圧指令値vR1 とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1が生成され、電圧指令値vR2 とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2が生成される。 2, a comparison is first made between the voltage command value vR1 * corresponding to the power converter 1 and the carrier modulated wave (two triangular waves) C1 , and a comparison is also made between the voltage command value vR2 * corresponding to the power converter 2 and the carrier modulated wave C2 (the above-mentioned carrier modulated wave C1 with its phase shifted by 180°). Then, based on the comparison result between the voltage command value vR1 * and the carrier modulated wave C1, an output voltage pulse gR1 to be provided to the power converter 1 is generated, and based on the comparison result between the voltage command value vR2 * and the carrier modulated wave C2 , an output voltage pulse gR2 to be provided to the power converter 2 is generated.

例えば電圧指令値vR1 が正の値を示す時間帯では、電圧指令値vR1 がキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示すときに出力電圧パルスgR1のレベルが+1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR1のレベルは0となる。また、電圧指令値vR1 が負の値を示す時間帯では、電圧指令値vR1 がキャリア変調波(2つの三角波)Cの値よりも小さい値を示すときに出力電圧パルスgR1のレベルが-1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR1のレベルは0となる。 For example, in a time period in which the voltage command value vR1 * indicates a positive value, when the voltage command value vR1 * indicates a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 , the level of the output voltage pulse gR1 becomes +1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR1 becomes 0. Also, in a time period in which the voltage command value vR1 * indicates a negative value, when the voltage command value vR1 * indicates a value smaller than the value of the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 , the level of the output voltage pulse gR1 becomes -1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR1 becomes 0.

同様に、電圧指令値vR2 が正の値を示す時間帯では、電圧指令値vR2 がキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示すときに出力電圧パルスgR2のレベルが+1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR2のレベルは0となる。また、電圧指令値vR2 が負の値を示す時間帯では、電圧指令値vR2 がキャリア変調波(2つの三角波)Cの値よりも小さい値を示すときに出力電圧パルスgR2のレベルが-1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR2のレベルは0となる。 Similarly, in a time period in which the voltage command value vR2 * indicates a positive value, when the voltage command value vR2 * indicates a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 , the level of the output voltage pulse gR2 becomes +1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR2 becomes 0. Also, in a time period in which the voltage command value vR2 * indicates a negative value, when the voltage command value vR2 * indicates a value smaller than the value of the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 , the level of the output voltage pulse gR2 becomes -1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR2 becomes 0.

電力変換器1の出力電圧パルスgR1と電力変換器2の出力電圧パルスgR2とを合成したものは、出力電圧パルスgとなる。 The output voltage pulse gR1 of the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 of the power converter 2 are combined to form an output voltage pulse gR .

図2に示す従来技術の場合、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1と電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2とを比較すると、レベルが+1の状態になっているときのパルス幅の総量が同じであり、また、レベルが-1の状態になっているときのパルス幅の総量も同じであるため、各電力変換器に流入する電力も同等になる。よって、電力変換器1と電力変換器2との間で出力電力に大きな電力差があるときに、電力変換器間で出力電力の電圧振幅、位相などが大きく異なり、電力変換器間で高調波電流が相殺されずに、多大な高調波が交流電圧源に流出してしまう可能性がある。 2, when comparing the output voltage pulse gR1 given to the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 given to the power converter 2, the total pulse width when the level is in the +1 state is the same, and the total pulse width when the level is in the -1 state is also the same, so the power flowing into each power converter is also the same. Therefore, when there is a large power difference between the output power of the power converter 1 and the power converter 2, the voltage amplitude, phase, etc. of the output power differs greatly between the power converters, and there is a possibility that a large amount of harmonics will flow into the AC voltage source without canceling out the harmonic currents between the power converters.

一方、本実施形態では、図3に示されるように、電力変換器1,2に対応するそれぞれの電圧指令値を合成した全体電圧指令値v が使用される。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a total voltage command value v R * obtained by combining the voltage command values corresponding to the power converters 1 and 2 is used.

最初に、図3に示されるように、全体電圧指令値v とキャリア変調波(2つの三角波)Cとの比較が行われるとともに、全体電圧指令値v とキャリア変調波C(上記キャリア変調波Cの位相を180°ずらしたもの)との比較とが行われる。そして、全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果および全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、全体出力電圧パルスgが生成される。 First, as shown in Fig. 3, the total voltage command value vR * is compared with a carrier modulated wave (two triangular waves) C1 , and also with a carrier modulated wave C2 (the carrier modulated wave C1 with its phase shifted by 180°) Then, based on the comparison results between the total voltage command value vR* and the carrier modulated wave C1 and the comparison results between the total voltage command value vR * and the carrier modulated wave C2 , a total output voltage pulse gR is generated.

例えば、全体電圧指令値v が正の値を示す時間帯では、全体電圧指令値v がキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示すと共にキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示さないとき、あるいは、キャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示すと共にキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも大きい値を示さないときに、全体出力電圧パルスgのレベルが+1となり、全体電圧指令値v がキャリア変調波(2つの三角波)C,Cのどちらよりも大きい値を示すときに、全体出力電圧パルスgのレベルが+2となり、それ以外のときには全体出力電圧パルスgのレベルは0となる。 For example, in a time period when the overall voltage command value vR * indicates a positive value, when the overall voltage command value vR * indicates a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 but does not indicate a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 , or when the overall voltage command value vR* indicates a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 but does not indicate a value greater than the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes +1, when the overall voltage command value vR * indicates a value greater than both of the carrier modulation waves (two triangular waves) C1 , C2 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes +2, and otherwise the level of the overall output voltage pulse gR is 0.

また、全体電圧指令値v が負の値を示す時間帯では、全体電圧指令値v がキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも小さい値を示すと共にキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも小さい値を示さないとき、あるいは、キャリア変調波(2つの三角波)Cよりも小さい値を示すと共にキャリア変調波(2つの三角波)Cよりも小さい値を示さないときに、全体出力電圧パルスgのレベルが-1となり、全体電圧指令値v がキャリア変調波(2つの三角波)C,Cのどちらよりも小さい値を示すときに、全体出力電圧パルスgのレベルが-2となり、それ以外のときには全体出力電圧パルスgのレベルは0となる。 In addition, in a time period when the overall voltage command value vR * indicates a negative value, when the overall voltage command value vR * indicates a value smaller than the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 but does not indicate a value smaller than the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 , or when the overall voltage command value vR * indicates a value smaller than the carrier modulation wave (two triangular waves) C2 but does not indicate a value smaller than the carrier modulation wave (two triangular waves) C1 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes -1, when the overall voltage command value vR * indicates a value smaller than both of the carrier modulation waves (two triangular waves) C1 , C2 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes -2, and otherwise the level of the overall output voltage pulse gR becomes 0.

その後、全体出力電圧パルスgのレベルに基づき、出力電圧パルスgR1,gR2のレベルの配分が、電力変換器1,2のそれぞれの直流電圧vDC1,vDC2の大小関係に応じて決定される。 Thereafter, based on the level of the total output voltage pulse gR , the distribution of the levels of the output voltage pulses gR1 , gR2 is determined in accordance with the magnitude relationship between the DC voltages vDC1 , vDC2 of the power converters 1, 2, respectively.

図3の例では、電流極性が電力変換器から負荷に向かう方向であるときで、かつ全体電圧指令値v が正の値を示す領域では、直流電圧vDC1・・・nが最も大きい電力変換器に対するゲート信号出力を優先するものとし、当該電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1,gR2のいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも高く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルが決定される。また、電流極性が負荷から電力変換器に向かう方向であるときで、かつ全体電圧指令値v が負の値を示す領域では、直流電圧vDC1・・・nが最も小さい電力変換器に対するゲート信号出力を優先するものとし、当該電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1,gR2のいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも低く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルが決定される。但し、出力電圧パルスgR1,gR2のレベルは、それぞれ、+1、0、-1のいずれかの値を示すものとし、+2や-2の値にはならないように制御される。例えば、全体出力電圧パルスgのレベルが+2である場合には、出力電圧パルスgR1,gR2のレベルがそれぞれ+1に設定される。 In the example of Fig. 3, when the current polarity is from the power converter to the load, and in the region where the total voltage command value vR * indicates a positive value, the gate signal output to the power converter with the largest DC voltage vDC1...n is prioritized, and the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse (either output voltage pulse gR1 or gR2 ) for that power converter is higher than or equal to that of the other power converters. Also, when the current polarity is from the load to the power converter, and in the region where the total voltage command value vR * indicates a negative value, the gate signal output to the power converter with the smallest DC voltage vDC1...n is prioritized, and the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse (either output voltage pulse gR1 or gR2 ) for that power converter is lower than or equal to that of the other power converters. However, the levels of the output voltage pulses gR1 and gR2 are controlled to indicate any one of values +1, 0, and -1, and not to be +2 or -2. For example, when the level of the overall output voltage pulse gR is +2, the levels of the output voltage pulses gR1 and gR2 are each set to +1.

すなわち、電流極性が電力変換器から負荷に向かう方向であるときは直流電圧vDC1・・・nが大きい電力変換器ほど、与えられる出力電圧パルスのレベルが1に優先的に設定されるように、また、電流極性が負荷から電力変換器に向かう方向であるときは直流電圧vDC1・・・nが小さい電力変換器ほど、与えられる出力電圧パルスのレベルが-1に優先的に設定されるように制御される。出力電圧パルスのレベルが+1の状態が長く続くほど(即ち、レベルが+1のパルス幅が大きいほど)、直流電圧部のコンデンサからの放電が促されて直流電圧が下がり、一方、出力電圧パルスのレベルが-1の状態が長く続くほど(即ち、レベルが-1のパルス幅が大きいほど)、直流電圧部のコンデンサへの充電が促されて直流電圧が上がる。 That is, when the current polarity is from the power converter to the load, the power converter with a larger DC voltage v DC1...n is controlled so that the level of the output voltage pulse given is preferentially set to 1, and when the current polarity is from the load to the power converter, the power converter with a smaller DC voltage v DC1...n is controlled so that the level of the output voltage pulse given is preferentially set to -1. The longer the state in which the output voltage pulse level is +1 continues (i.e., the larger the pulse width of the level +1), the more the discharge from the capacitor of the DC voltage section is promoted and the DC voltage decreases, whereas the longer the state in which the output voltage pulse level is -1 continues (i.e., the larger the pulse width of the level -1), the more the charging of the capacitor of the DC voltage section is promoted and the DC voltage increases.

図3に示す例では、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1と電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2とを比較すると、レベルが+1の状態になっているときのパルス幅の総量が異なり、また、レベルが-1の状態になっているときのパルス幅の総量も異なるため、各電力変換器に流入する電力も異なるようになる。すなわち、電力変換器1と電力変換器2との間で出力電力に大きな電力差があるときでも、直流電圧vDC1,vDC2の大小関係に応じて、各電力変換器に流入する電力が調整されるため、電力変換器間の直流電圧バランスが保たれる。この場合、電力変換器間で高調波電流が相殺され、多大な高調波が交流電圧源Grに流出することが抑制される。 In the example shown in Fig. 3, when comparing the output voltage pulse gR1 given to the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 given to the power converter 2, the total amount of the pulse width when the level is in the +1 state is different, and the total amount of the pulse width when the level is in the -1 state is also different, so that the power flowing into each power converter is also different. That is, even when there is a large power difference between the output powers of the power converter 1 and the power converter 2, the power flowing into each power converter is adjusted according to the magnitude relationship between the DC voltages vDC1 and vDC2 , so that the DC voltage balance between the power converters is maintained. In this case, the harmonic currents are offset between the power converters, and a large amount of harmonics is prevented from flowing into the AC voltage source Gr.

図4は、図1中に示されるコンピュータ100により実現される各種の機能の構成の一例を示す図である。 Figure 4 shows an example of the configuration of various functions realized by the computer 100 shown in Figure 1.

なお、図2に示される個々の機能は、プロセッサにより実行されるプログラム(ソフトウェア)により実現されるものであるが、必要に応じて一部の機能を回路等のハードアウェアで実現してもよい。 Note that each function shown in FIG. 2 is realized by a program (software) executed by a processor, but some functions may be realized by hardware such as a circuit, if necessary.

図4に示されるように、コンピュータ100は、各種の機能として、平均化処理部11、減算部12、PI制御部13、平均化処理部14~16、3相DQ変換部17、減算部18、PI制御部19、減算部20、PI制御部21、3相DQ逆変換部22、および、ゲート信号生成部(信号生成手段)23を備えている。 As shown in FIG. 4, the computer 100 has, as various functions, an averaging processing unit 11, a subtraction unit 12, a PI control unit 13, averaging processing units 14 to 16, a three-phase DQ conversion unit 17, a subtraction unit 18, a PI control unit 19, a subtraction unit 20, a PI control unit 21, a three-phase DQ inverse conversion unit 22, and a gate signal generation unit (signal generation means) 23.

平均化処理部11は、直流電圧(計測値)vDC1・・・nの平均値vDCを生成するものである。 The averaging processor 11 generates an average value v DC of the DC voltages (measured values) v DC1 . . . n .

減算部12は、直流電圧指令値vDC と直流電圧(計測値)の平均値vDCとの差分を生成するものである。 The subtraction section 12 generates the difference between the DC voltage command value v DC * and the average value v DC of the DC voltage (measured value).

PI制御部13は、減算部12により生成される差分を用いて、PI制御を行い、有効電流指令値i を生成するものである。 The PI control unit 13 performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 12, and generates an active current command value i D * .

平均化処理部14~16は、3相出力電流(計測値)iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nのそれぞれの平均値i,i,iを生成するものである。 The averaging processors 14 to 16 generate average values i R , i S , and i T of the three-phase output currents (measured values) i R1 . . . n , i S1 . . . n , and i T1 .

3相DQ変換部17は、3相出力電流(計測値)のそれぞれの平均値i,i,iを用いて、3相DQ変換を実施し、有効電流i,無効電流iを生成するものである。 The three-phase DQ conversion unit 17 performs three-phase DQ conversion using the average values iR , iS , and iT of the three-phase output currents (measured values) to generate an active current iD and a reactive current iQ .

減算部18は、有効電流指令値i と有効電流iとの差分を生成するものである。 The subtraction unit 18 generates the difference between the active current command value i D * and the active current i D .

PI制御部19は、減算部18により生成される差分を用いて、PI制御を行い、有効電圧指令値v を生成するものである。 The PI control unit 19 performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 18, and generates an effective voltage command value v D * .

減算部20は、無効電流指令値i と無効電流iとの差分を生成するものである。 The subtraction unit 20 generates the difference between the reactive current command value iQ * and the reactive current iQ .

PI制御部21は、減算部20により生成される差分を用いて、PI制御を行い、無効電圧指令値v を生成するものである。 The PI control unit 21 performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 20, and generates a reactive voltage command value v Q * .

3相DQ逆変換部22は、有効電圧指令値v および無効電圧指令値v を用いて、3相DQ逆変換を実施し、全体電圧指令値v ,v ,v を生成するものである。 The three-phase DQ inverse transform unit 22 performs a three-phase DQ inverse transform using the active voltage command value v D * and the reactive voltage command value v Q * to generate total voltage command values v R * , v S * , and v T * .

ゲート信号生成部23は、全体電圧指令値v ,v ,v を用いるとともに、3相出力電流(計測値)のそれぞれの平均値i,i,iを用いて、各電力変換器の個々の半導体スイッチング素子のゲートを駆動するゲート信号に相当する3相の出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nを生成するものである。 The gate signal generating unit 23 uses the overall voltage command values vR * , vS * , vT * as well as the average values iR , iS , iT of the three-phase output currents (measured values) to generate three-phase output voltage pulses gR1 ...n , gS1 ...n , gT1 ...n which correspond to gate signals that drive the gates of the individual semiconductor switching elements of each power converter.

この図4の例では、全体電圧指令値v ,v ,v は、電力変換器1,2,…,nの出力電流iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nの平均値i,i,iを電流指令値i に近づける電流制御の結果に基づいて生成されているといえる。また、当該電流制御に使用する電流指令値(i )は、電力変換器1,2,…,nの直流電圧の平均値vDCを直流電圧指令値vDC に近づける電圧制御の結果に基づいて生成されているといえる。 In the example of Fig. 4, the total voltage command values vR * , vS * , vT * are generated based on the result of current control that brings the average values iR , iS, iT of the output currents iR1 ...n , iS1 ... n , iT1 ...n of the power converters 1, 2, ..., n closer to the current command value iD * . Also, the current command value ( iD * ) used in the current control is generated based on the result of voltage control that brings the average value vDC of the DC voltages of the power converters 1, 2, ..., n closer to the DC voltage command value vDC * .

次に、図5のフローチャートを参照して、図4に示される各種の機能を有するコンピュータ100による全体的な動作の一例を説明する。 Next, an example of the overall operation of a computer 100 having the various functions shown in FIG. 4 will be described with reference to the flowchart in FIG. 5.

コンピュータ100は、図示しない電流センサおよび電圧センサにより計測された各電力変換器の3相出力電流iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nの計測値および直流電圧vDC1・・・nの計測値を取り込み(S1)、これらを用いて全体電圧指令値v ,v ,v を生成し(S2)、最後に、各電力変換器へのゲート信号、すなわち3相の出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nを生成する(S3)。これらのステップS1~S3による一連の処理は、繰り返し実施される。 The computer 100 takes in the measured values of the three-phase output currents iR1 ...n , iS1 ...n , iT1 ...n of each power converter and the measured values of the DC voltages vDC1...n (S1), uses these to generate total voltage command values vR * , vS * , vT * (S2), and finally generates gate signals to each power converter, i.e., three-phase output voltage pulses gR1 ...n , gS1 ...n , gT1 ...n (S3). The series of processes in steps S1 to S3 are repeated.

次に、図6のフローチャートを参照して、図5中のステップS2の中で行われる動作の一例を説明する。ここでは、図4も適宜参照する。 Next, an example of the operation performed in step S2 in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart in FIG. 6. FIG. 4 will also be referenced as appropriate.

コンピュータ100は、平均化処理部11により、直流電圧(計測値)vDC1・・・nの平均値vDCを生成し、減算部12により、直流電圧指令値vDC と直流電圧(計測値)の平均値vDCとの差分を生成し、PI制御部13により、減算部12により生成される差分を用いて、PI制御を行い、有効電流指令値i を生成する(S11)。 The computer 100 generates an average value vDC of the DC voltages (measured values) vDC1...n using the averaging processing unit 11, generates a difference between the DC voltage command value vDC * and the average value vDC of the DC voltages (measured values) using the subtraction unit 12, and performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 12 to generate an active current command value iD * (S11).

また、コンピュータ100は、平均化処理部14~16により、3相出力電流(計測値)iR1・・・n,iS1・・・n,iT1・・・nのそれぞれの平均値i,i,iを生成し、3相DQ変換部17により、3相出力電流(計測値)のそれぞれの平均値i,i,iを用いて、3相DQ変換を実施し、有効電流i,無効電流iを生成する(S12)。 In addition, the computer 100 generates average values iR , iS, and iT of the three-phase output currents (measured values) iR1...n , iS1 ...n , iT1...n using the averaging processing units 14 to 16 , and performs three-phase DQ conversion using the average values iR , iS , and iT of the three-phase output currents (measured values ) using the three-phase DQ conversion unit 17 to generate an active current iD and a reactive current iQ (S12).

さらに、コンピュータ100は、減算部18により、有効電流指令値i と有効電流iとの差分を生成し、PI制御部19により、減算部18により生成される差分を用いて、PI制御を行い、有効電圧指令値v を生成するとともに、減算部20により、無効電流指令値i と無効電流iとの差分を生成し、PI制御部21により、減算部20により生成される差分を用いて、PI制御を行い、無効電圧指令値v を生成する(S13)。 Furthermore, the computer 100 generates the difference between the active current command value iD * and the active current iD using the subtraction unit 18, and performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 18 using the PI control unit 19 to generate an active voltage command value vD * , and generates the difference between the reactive current command value iQ * and the reactive current iQ using the subtraction unit 20, and performs PI control using the difference generated by the subtraction unit 20 using the PI control unit 21 to generate a reactive voltage command value vQ * (S13).

最後に、コンピュータ100は、3相DQ逆変換部22により、有効電圧指令値v および無効電圧指令値v を用いて、3相DQ逆変換を実施し、全体電圧指令値v ,v ,v を生成し、これらをゲート信号生成部23へ送る(S14)。 Finally, the computer 100 performs a three-phase DQ inverse transformation using the active voltage command value vD * and the reactive voltage command value vQ * in the three-phase DQ inverse transformation unit 22 to generate total voltage command values vR * , vS * , and vT * , and sends these to the gate signal generation unit 23 (S14).

次に、図7のフローチャートを参照して、図5中のステップS3の中で行われる動作の一例を説明する。ここでは、図3及び図4も適宜参照する。 Next, an example of the operation performed in step S3 in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart in FIG. 7. Here, FIG. 3 and FIG. 4 will also be referenced as appropriate.

コンピュータ100は、ゲート信号生成部23により、全体電圧指令値v ,v ,v や直流電圧(計測値)vDC1・・・nを用いて、全体出力電圧パルスg,g,gを決定し(S21)、その後に、各電力変換器の出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nを決定する(S22)。 The computer 100 uses the overall voltage command values vR * , vS * , vT * and the DC voltages (measured values) vDC1...n to determine the overall output voltage pulses gR , gS , and gT (S21) using the gate signal generating unit 23, and then determines the output voltage pulses gR1 ...n , gS1 ...n , gT1 ...n of each power converter (S22).

次に、図8のフローチャートを参照して、図5中のステップS3で行われる動作をより具体化した一例を説明する。ここでは、図3及び図4も適宜参照する。また、ここでは3相を構成するR相、S相、T相のうち、R相の場合についてのみ例示するが、S相、T相の場合も同様なものとなる。 Next, a more specific example of the operation performed in step S3 in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart in FIG. 8. Here, FIG. 3 and FIG. 4 will also be referred to as appropriate. In addition, of the R phase, S phase, and T phase that make up the three phases, only the case of the R phase will be illustrated here, but the same applies to the S phase and T phase.

ゲート信号生成部23は、全体電圧指令値v とキャリア変調波(2つの三角波)Cとを比較するとともに、全体電圧指令値v とキャリア変調波C(上記キャリア変調波Cの位相を180°ずらしたもの)とを比較し、全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果および全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、全体出力電圧パルスgのレベルを決定する(S31)。 The gate signal generating unit 23 compares the overall voltage command value vR * with the carrier modulated waves (two triangular waves) C1 , and also compares the overall voltage command value vR * with the carrier modulated wave C2 (the carrier modulated wave C1 with its phase shifted by 180°), and determines the level of the overall output voltage pulse gR based on the comparison results between the overall voltage command value vR * and the carrier modulated wave C1 and the comparison results between the overall voltage command value vR * and the carrier modulated wave C2 (S31).

次に、ゲート信号生成部23は、「各電力変換器の出力電流の平均値i×全体電圧指令値v 」が正の値を示すか否かを判定する(S32)。 Next, the gate signal generating unit 23 determines whether or not "average value i R of the output current of each power converter ×total voltage command value v R * " indicates a positive value (S32).

「各電力変換器の出力電流の平均値i×全体電圧指令値v 」が正の値を示す場合(S32のYES)、ゲート信号生成部23は、直流電圧vDC1・・・nが最も大きい電力変換器に対するゲート信号出力を優先するものとし、当該電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1・・・nのいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも高く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定し、当該電力変換器に対してゲート信号を出力する(S33、S35)。但し、直流電圧が最も大きい電力変換器が、前回のS33、S35の処理において既にレベルを+1にしてゲート信号を出力している電力変換器に該当する場合は、当該電力変換器は、直流電圧が最も大きい電力変換器を決める際の対象から除外される。 If "average value iR of output current of each power converter x total voltage command value vR * " indicates a positive value (YES in S32), the gate signal generating unit 23 prioritizes the gate signal output to the power converter with the largest DC voltage vDC1...n , determines the level of each output voltage pulse so that the level of the output voltage pulse (any of output voltage pulses gR1 ...n ) for that power converter is higher than or equal to that of the other power converters, and outputs a gate signal to that power converter (S33, S35). However, if the power converter with the largest DC voltage corresponds to the power converter that has already output a gate signal with a level of +1 in the previous processing of S33 and S35, that power converter is excluded from the targets when determining the power converter with the largest DC voltage.

一方、「各電力変換器の出力電流の平均値i×全体電圧指令値v 」が負の値を示す場合(S32のNO)、ゲート信号生成部23は、直流電圧vDC1・・・nが最も小さい電力変換器に対するゲート信号出力を優先するものとし、当該電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1・・・nのいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも低く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定し、当該電力変換器に対してゲート信号を出力する(S34、S35)。但し、直流電圧が最も小さい電力変換器が、前回のS34、S35の処理において既にレベルを-1にしてゲート信号を出力している電力変換器に該当する場合は、当該電力変換器は、直流電圧が最も小さい電力変換器を決める際の対象から除外される。 On the other hand, if "average value iR of output current of each power converter × total voltage command value vR * " indicates a negative value (NO in S32), the gate signal generating unit 23 prioritizes the gate signal output to the power converter with the smallest DC voltage vDC1...n , determines the level of each output voltage pulse so that the level of the output voltage pulse (any of output voltage pulses gR1 ...n ) for that power converter is lower than or equal to that of the other power converters, and outputs a gate signal to that power converter (S34, S35). However, if the power converter with the smallest DC voltage corresponds to a power converter that has already output a gate signal with a level of -1 in the previous processing of S34 and S35, that power converter is excluded from the targets when determining the power converter with the smallest DC voltage.

第1の実施形態によれば、複数の3相3レベル電力変換器を制御するにあたり、電力変換器間で出力電力に大きな電力差があるときでも、電力変換器間の直流電圧の大小関係に応じて、各電力変換器に流入する電力が調整されるため、電力変換器間の直流電圧バランスが保たれ、電力変換器間で高調波電流が相殺され、多大な高調波が交流電圧源Grに流出することが抑制されるという効果が得られる。 According to the first embodiment, when controlling multiple three-phase, three-level power converters, even if there is a large power difference in output power between the power converters, the power flowing into each power converter is adjusted according to the magnitude relationship of the DC voltage between the power converters, so that the DC voltage balance between the power converters is maintained, harmonic currents are offset between the power converters, and a large amount of harmonics is prevented from flowing into the AC voltage source Gr.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、ここでは第1の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. Note that the description of the parts common to the first embodiment will be omitted and the description will focus on the parts that are different.

図9は、第2の実施形態に係る複数の電力変換器とこれらを制御するマイクロコンピュータとを含むシステム全体の構成の一例を示す図である。 Figure 9 shows an example of the overall configuration of a system including multiple power converters and a microcomputer that controls them according to the second embodiment.

前述した第1の実施形態では、複数の3相3レベル電力変換器を採用したが、この第2の実施形態では、代わりに複数の3相2レベル電力変換器を採用する。 In the first embodiment described above, multiple three-phase, three-level power converters were used, but in this second embodiment, multiple three-phase, two-level power converters are used instead.

これに伴い、コンピュータ100から各電力変換器の個々の半導体スイッチング素子のゲートへ送るゲート信号、すなわち3相の出力電圧パルスgR1・・・n,gS1・・・n,gT1・・・nのレベルは、2段階で表現され、+1または-1の値をとる。また、全体出力電圧パルスのレベルは、3段階で表現され、+1、0、または-1のいずれかの値を示す。 Accordingly, the level of the gate signal sent from the computer 100 to the gate of each semiconductor switching element of each power converter, i.e., the three-phase output voltage pulse gR1 ...n , gS1 ...n , gT1 ...n , is expressed in two stages and takes a value of +1 or -1. Also, the level of the total output voltage pulse is expressed in three stages and takes a value of +1, 0, or -1.

なお、この第2の実施形態のような3レベル変換器かを採用するか、あるいは前述した第1の実施形態のような2レベル変換器を採用するかどうかは、電力変換器容量や直流電圧、スイッチング周波数、使用素子、コストパフォーマンスを考慮して決めればよい。 Whether to adopt a three-level converter like the second embodiment or a two-level converter like the first embodiment described above can be determined taking into account the power converter capacity, DC voltage, switching frequency, elements used, and cost performance.

次に、図10および図11を参照して、従来技術による出力信号パルスの生成手順と、本実施形態による出力信号パルスの生成手順との違いについて説明する。 Next, with reference to Figures 10 and 11, we will explain the difference between the procedure for generating an output signal pulse according to the conventional technology and the procedure for generating an output signal pulse according to this embodiment.

ここでは説明を理解しやすいものとするため、電力変換器の数が2つである場合(N=2の場合)について説明する。また、ここでは3相を構成するR相、S相、T相のうち、R相の場合についてのみ例示するが、S相、T相の場合も同様なものとなる。 To make the explanation easier to understand, we will explain the case where there are two power converters (N=2). Also, of the three phases that make up the R, S, and T phases, only the R phase will be illustrated here, but the same applies to the S and T phases.

従来技術では、図10に示されるように、電力変換器1に対応する電圧指令値(交流の出力電圧の指令値)vR1 と、電力変換器2に対応する電圧指令値(交流の出力電圧の指令値)vR2 とが使用される。 In the conventional technology, as shown in FIG. 10, a voltage command value (command value for AC output voltage) v R1 * corresponding to power converter 1 and a voltage command value (command value for AC output voltage) v R2 * corresponding to power converter 2 are used.

最初に、図10に示されるように、電力変換器1に対応する電圧指令値vR1 とキャリア変調波(1つの三角波)Cとの比較が行われるとともに、電力変換器2に対応する電圧指令値vR2 とキャリア変調波C(上記キャリア変調波Cの位相を180°ずらしたもの)との比較とが行われる。そして、電圧指令値vR1 とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1が生成され、電圧指令値vR2 とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2が生成される。 10, a voltage command value vR1 * corresponding to the power converter 1 is compared with a carrier modulated wave (one triangular wave) C1 , and a voltage command value vR2 * corresponding to the power converter 2 is compared with a carrier modulated wave C2 (the above carrier modulated wave C1 with its phase shifted by 180°). Then, based on the comparison result between the voltage command value vR1 * and the carrier modulated wave C1, an output voltage pulse gR1 to be provided to the power converter 1 is generated, and based on the comparison result between the voltage command value vR2 * and the carrier modulated wave C2 , an output voltage pulse gR2 to be provided to the power converter 2 is generated.

例えば電圧指令値vR1 が正の値を示す時間帯では、電圧指令値vR1 がキャリア変調波(1つの三角波)Cよりも大きい値を示すときに出力電圧パルスgR1のレベルが+1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR1のレベルは-1となる。また、電圧指令値vR1 が負の値を示す時間帯では、電圧指令値vR1 がキャリア変調波(1つの三角波)Cの値よりも小さい値を示すときに出力電圧パルスgR1のレベルが-1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR1のレベルは+1となる。 For example, in a time period in which the voltage command value vR1 * indicates a positive value, when the voltage command value vR1 * indicates a value greater than the carrier modulation wave (one triangular wave) C1 , the level of the output voltage pulse gR1 becomes +1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR1 becomes -1. Also, in a time period in which the voltage command value vR1 * indicates a negative value, when the voltage command value vR1 * indicates a value smaller than the value of the carrier modulation wave (one triangular wave) C1 , the level of the output voltage pulse gR1 becomes -1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR1 becomes +1.

同様に、電圧指令値vR2 が正の値を示す時間帯では、電圧指令値vR2 がキャリア変調波(1つの三角波)Cよりも大きい値を示すときに出力電圧パルスgR2のレベルが+1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR2のレベルは-1となる。また、電圧指令値vR2 が負の値を示す時間帯では、電圧指令値vR2 がキャリア変調波(1つの三角波)Cの値よりも小さい値を示すときに出力電圧パルスgR2のレベルが-1となり、それ以外のときには出力電圧パルスgR2のレベルは+1となる。 Similarly, in a time period in which the voltage command value vR2 * indicates a positive value, when the voltage command value vR2 * indicates a value greater than the carrier modulation wave (one triangular wave) C2 , the level of the output voltage pulse gR2 is +1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR2 is -1. Also, in a time period in which the voltage command value vR2 * indicates a negative value, when the voltage command value vR2 * indicates a value smaller than the value of the carrier modulation wave (one triangular wave) C2 , the level of the output voltage pulse gR2 is -1, and otherwise the level of the output voltage pulse gR2 is +1.

電力変換器1の出力電圧パルスgR1と電力変換器2の出力電圧パルスgR2とを合成したものは、出力電圧パルスgとなる。 The output voltage pulse gR1 of the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 of the power converter 2 are combined to form an output voltage pulse gR .

図10に示す従来技術の場合、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1と電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2とを比較すると、レベルが+1の状態になっているときのパルス幅の総量が同じであり、また、レベルが-1の状態になっているときのパルス幅の総量も同じであるため、各電力変換器に流入する電力も同等になる。よって、電力変換器1と電力変換器2との間で出力電力に大きな電力差があるとき、電力変換器間で出力電力の電圧振幅、位相などが大きく異なり、電力変換器間で高調波電流が相殺されずに、多大な高調波が交流電圧源に流出してしまう可能性がある。 10, when comparing the output voltage pulse gR1 given to the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 given to the power converter 2, the total pulse width when the level is in the +1 state is the same, and the total pulse width when the level is in the -1 state is also the same, so the power flowing into each power converter is also the same. Therefore, when there is a large power difference between the output power of the power converter 1 and the power converter 2, the voltage amplitude, phase, etc. of the output power differs greatly between the power converters, and there is a possibility that a large amount of harmonics will flow into the AC voltage source without canceling out the harmonic currents between the power converters.

一方、本実施形態では、図11に示されるように、電力変換器1,2に対応するそれぞれの電圧指令値を合成した全体電圧指令値v が使用される。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 11, a total voltage command value v R * obtained by combining the voltage command values corresponding to the power converters 1 and 2 is used.

最初に、図11に示されるように、全体電圧指令値v とキャリア変調波(1つの三角波)Cとの比較が行われるとともに、全体電圧指令値v とキャリア変調波C(上記キャリア変調波Cの位相を180°ずらしたもの)との比較とが行われる。そして、全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果および全体電圧指令値v とキャリア変調波Cとの比較結果に基づき、全体出力電圧パルスgが生成される。 11, the total voltage command value vR * is compared with a carrier modulated wave (one triangular wave) C1 , and also with a carrier modulated wave C2 (the above carrier modulated wave C1 phase-shifted by 180°). Then, based on the comparison results between the total voltage command value vR * and the carrier modulated wave C1 and the comparison results between the total voltage command value vR * and the carrier modulated wave C2 , a total output voltage pulse gR is generated.

例えば、全体電圧指令値v が正の値を示す時間帯では、全体電圧指令値v がキャリア変調波(1つの三角波)C,Cのどちらよりも大きい値を示すときに、全体出力電圧パルスgのレベルが+1となり、それ以外のときには全体出力電圧パルスgのレベルは0となる。 For example, in a time period in which the overall voltage command value vR * indicates a positive value, when the overall voltage command value vR * indicates a value greater than either of the carrier modulation waves (one triangular wave) C1 , C2 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes +1, and otherwise the level of the overall output voltage pulse gR becomes 0.

また、全体電圧指令値v が負の値を示す時間帯では、全体電圧指令値v がキャリア変調波(1つの三角波)C,Cのどちらよりも小さい値を示すときに、全体出力電圧パルスgのレベルが-1となり、それ以外のときには全体出力電圧パルスgのレベルは0となる。 In addition, in a time period in which the overall voltage command value vR * indicates a negative value, when the overall voltage command value vR * indicates a value smaller than either of the carrier modulation waves (one triangular wave) C1 , C2 , the level of the overall output voltage pulse gR becomes -1, and otherwise the level of the overall output voltage pulse gR becomes 0.

その後、全体出力電圧パルスgのレベルに基づき、出力電圧パルスgR1,gR2のレベルの配分が、電力変換器1,2のそれぞれの直流電圧vDC1,vDC2の大小関係に応じて決定される。 Thereafter, based on the level of the total output voltage pulse gR , the distribution of the levels of the output voltage pulses gR1 , gR2 is determined in accordance with the magnitude relationship between the DC voltages vDC1 , vDC2 of the power converters 1, 2, respectively.

図11の例では、電流極性が電力変換器から負荷に向かう方向であるときで、かつ全体電圧指令値v が正の値を示す領域では、直流電圧vDC1・・・nが最も大きい電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1,gR2のいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも高く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルが決定される。また、電流極性が負荷から電力変換器に向かう方向であるときで、かつ全体電圧指令値v が負の値を示す領域では、直流電圧vDC1・・・nが最も小さい電力変換器に対する出力電圧パルス(出力電圧パルスgR1,gR2のいずれか)のレベルが、他の電力変換器よりも低く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルが決定される。但し、出力電圧パルスgR1,gR2のレベルは、それぞれ、+1、-1のいずれかの値を示すものとし、0や+2や-2の値にはならないように制御される。 In the example of Fig. 11, when the current polarity is from the power converter to the load and in the region where the total voltage command value vR * indicates a positive value, the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse (either output voltage pulse gR1 or gR2 ) for the power converter with the largest DC voltage vDC1...n is higher than or equal to that of the other power converters. Also, when the current polarity is from the load to the power converter and in the region where the total voltage command value vR * indicates a negative value, the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse (either output voltage pulse gR1 or gR2 ) for the power converter with the smallest DC voltage vDC1...n is lower than or equal to that of the other power converters. However, the levels of the output voltage pulses gR1 and gR2 are controlled to indicate either a value of +1 or -1, and not to be 0, +2, or -2.

すなわち、電流極性が電力変換器から負荷に向かう方向であるときは直流電圧vDC1・・・nが大きい電力変換器ほど、与えられる出力電圧パルスのレベルが1に優先的に設定されるように、また、電流極性が負荷から電力変換器に向かう方向であるときは直流電圧vDC1・・・nが小さい電力変換器ほど、与えられる出力電圧パルスのレベルが-1に優先的に設定されるように制御される。出力電圧パルスのレベルが+1の状態が長く続くほど(即ち、レベルが+1のパルス幅が大きいほど)、直流電圧部のコンデンサからの放電が促されて直流電圧が下がり、一方、出力電圧パルスのレベルが-1の状態が長く続くほど(即ち、レベルが-1のパルス幅が大きいほど)、直流電圧部のコンデンサへの充電が促されて直流電圧が上がる。 That is, when the current polarity is from the power converter to the load, the power converter with a larger DC voltage v DC1...n is controlled so that the level of the output voltage pulse given is preferentially set to 1, and when the current polarity is from the load to the power converter, the power converter with a smaller DC voltage v DC1...n is controlled so that the level of the output voltage pulse given is preferentially set to -1. The longer the state in which the output voltage pulse level is +1 continues (i.e., the larger the pulse width of the level +1), the more the discharge from the capacitor of the DC voltage section is promoted and the DC voltage decreases, whereas the longer the state in which the output voltage pulse level is -1 continues (i.e., the larger the pulse width of the level -1), the more the charging of the capacitor of the DC voltage section is promoted and the DC voltage increases.

図11に示す例では、電力変換器1に与える出力電圧パルスgR1と電力変換器2に与える出力電圧パルスgR2とを比較すると、レベルが+1の状態になっているときのパルス幅の総量が異なり、また、レベルが-1の状態になっているときのパルス幅の総量も異なるため、各電力変換器に流入する電力も異なるようになる。すなわち、電力変換器1と電力変換器2との間で出力電力に大きな電力差があるときでも、直流電圧vDC1,vDC2の大小関係に応じて、各電力変換器に流入する電力が調整されるため、電力変換器間の直流電圧バランスが保たれる。この場合、電力変換器間で高調波電流が相殺され、多大な高調波が交流電圧源Grに流出することが抑制される。 In the example shown in Fig. 11, when comparing the output voltage pulse gR1 given to the power converter 1 and the output voltage pulse gR2 given to the power converter 2, the total amount of the pulse width when the level is in the +1 state is different, and the total amount of the pulse width when the level is in the -1 state is also different, so that the power flowing into each power converter is also different. That is, even when there is a large power difference between the output powers of the power converter 1 and the power converter 2, the power flowing into each power converter is adjusted according to the magnitude relationship between the DC voltages vDC1 and vDC2 , so that the DC voltage balance between the power converters is maintained. In this case, the harmonic currents are offset between the power converters, and a large amount of harmonics is prevented from flowing into the AC voltage source Gr.

なお、本実施形態に係るコンピュータ100による動作は、図5~図8で説明した動作と同様になるため、その説明を省略する。 Note that the operations performed by the computer 100 according to this embodiment are similar to those described in Figures 5 to 8, and therefore will not be described here.

第2の実施形態によれば、複数の3相2レベル電力変換器を制御する場合においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained even when controlling multiple three-phase two-level power converters.

以上詳述したように、各実施形態によれば、複数の電力変換器間の直流電圧バランスを保ち、出力電圧の高調波品質を維持することができる。 As described above in detail, each embodiment makes it possible to maintain the DC voltage balance between multiple power converters and maintain the harmonic quality of the output voltage.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

1,2,n…電力変換器、11…平均化処理部、12…減算部、13…PI制御部、14,15,16…平均化処理部、17…3相DQ変換部、18…減算部、19…PI制御部、20…減算部、21…PI制御部、22…3相DQ逆変換部、23…ゲート信号生成部、100…マイクロコンピュータ、Gr…交流電圧源、Tr…絶縁トランス。 1, 2, n... power converter, 11... averaging processing unit, 12... subtraction unit, 13... PI control unit, 14, 15, 16... averaging processing unit, 17... three-phase DQ conversion unit, 18... subtraction unit, 19... PI control unit, 20... subtraction unit, 21... PI control unit, 22... three-phase DQ inverse conversion unit, 23... gate signal generation unit, 100... microcomputer, Gr... AC voltage source, Tr... isolation transformer.

Claims (10)

交流電圧源に並列接続される複数の電力変換器を制御する制御装置であって、
前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスを合わせた全体出力電圧パルスのレベルを決定した後に、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を決定する信号生成手段を具備し、
前記信号生成手段は、
前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を、前記複数の電力変換器の直流電圧の大小関係に応じて決定する、
制御装置。
A control device for controlling a plurality of power converters connected in parallel to an AC voltage source,
a signal generating means for determining a level of an overall output voltage pulse obtained by adding together individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters, and then determining a distribution of levels of the individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
The signal generating means
determining an allocation of levels of individual output voltage pulses for driving the plurality of power converters, respectively, in accordance with a magnitude relationship of the DC voltages of the plurality of power converters;
Control device.
前記信号生成手段は、
前記複数の電力変換器に対する電圧指令値を合成した全体電圧指令値のレベルと前記複数の電力変換器の個々のキャリア変調波のレベルとをそれぞれ比較し、それぞれの大小関係に応じて、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定する、
請求項に記載の制御装置。
The signal generating means
a level of an overall voltage command value obtained by combining voltage command values for the plurality of power converters is compared with a level of each of the carrier modulated waves of the plurality of power converters, and a level of the overall output voltage pulse is determined according to the relative magnitudes of the respective values.
The control device according to claim 1 .
交流電圧源に並列接続される複数の電力変換器を制御する制御装置であって、
前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスを合わせた全体出力電圧パルスのレベルを決定した後に、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を決定する信号生成手段を具備し、
前記信号生成手段は、
前記複数の電力変換器に対する電圧指令値を合成した全体電圧指令値のレベルと前記複数の電力変換器の個々のキャリア変調波のレベルとをそれぞれ比較し、それぞれの大小関係に応じて、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定し、
「各電力変換器の出力電流の平均値×全体電圧指令値」が正の値を示す間は、直流電圧が最も大きい電力変換器に対する出力電圧パルスのレベルが、他の電力変換器よりも高く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定し、
「各電力変換器の出力電流の平均値×全体電圧指令値」が負の値を示す間は、直流電圧が最も小さい電力変換器に対する出力電圧パルスのレベルが、他の電力変換器よりも低く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定する、
制御装置。
A control device for controlling a plurality of power converters connected in parallel to an AC voltage source,
a signal generating means for determining a level of an overall output voltage pulse obtained by adding together individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters, and then determining a distribution of levels of the individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
The signal generating means
comparing a level of an overall voltage command value obtained by combining voltage command values for the plurality of power converters with levels of the carrier modulated waves of the individual power converters, and determining a level of the overall output voltage pulse according to a magnitude relationship between the respective values;
While the "average value of the output current of each power converter x the overall voltage command value" indicates a positive value, the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse for the power converter having the largest DC voltage is higher than or equal to that of the other power converters;
While the "average value of the output current of each power converter x the total voltage command value" indicates a negative value, the level of each output voltage pulse is determined so that the level of the output voltage pulse for the power converter having the smallest DC voltage is lower than or equal to that of the other power converters.
Control device.
前記全体電圧指令値を、前記複数の電力変換器の出力電流の平均値を電流指令値に近づける電流制御の結果に基づいて生成する手段をさらに具備する、
請求項又はに記載の制御装置。
a means for generating the overall voltage command value based on a result of current control for causing an average value of output currents of the plurality of power converters to approach a current command value.
The control device according to claim 2 or 3 .
前記電流制御に使用する電流指令値を、前記複数の電力変換器の直流電圧の平均値を直流電圧指令値に近づける電圧制御の結果に基づいて生成する手段をさらに具備する、
請求項に記載の制御装置。
a means for generating a current command value used in the current control based on a result of voltage control for bringing an average value of the DC voltages of the plurality of power converters closer to a DC voltage command value.
The control device according to claim 4 .
交流電圧源に並列接続される複数の電力変換器を制御装置により制御する制御方法であって、
前記制御装置により、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスを合わせた全体出力電圧パルスのレベルを決定する第1のステップと、
前記制御装置により、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定した後に、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を決定する第2のステップと
を含み、
前記第2のステップは、
前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を、前記複数の電力変換器の直流電圧の大小関係に応じて決定することを含む、
制御方法。
A control method for controlling a plurality of power converters connected in parallel to an AC voltage source by a control device, comprising the steps of:
a first step of determining, by the control device, a level of an overall output voltage pulse obtained by combining individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
a second step of determining, by the controller, after determining the level of the overall output voltage pulse, a distribution of levels of individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
Including,
The second step includes:
determining a distribution of levels of individual output voltage pulses for driving the respective power converters in accordance with a magnitude relationship of the DC voltages of the plurality of power converters;
Control methods.
前記第1のステップは、
前記複数の電力変換器に対する電圧指令値を合成した全体電圧指令値のレベルと前記複数の電力変換器の個々のキャリア変調波のレベルとをそれぞれ比較し、それぞれの大小関係に応じて、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定することを含む、
請求項に記載の制御方法。
The first step includes:
comparing a level of an overall voltage command value obtained by combining voltage command values for the plurality of power converters with a level of each of the carrier modulated waves of the plurality of power converters, and determining a level of the overall output voltage pulse according to a magnitude relationship between the respective levels.
The control method according to claim 6 .
交流電圧源に並列接続される複数の電力変換器を制御装置により制御する制御方法であって、
前記制御装置により、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスを合わせた全体出力電圧パルスのレベルを決定する第1のステップと、
前記制御装置により、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定した後に、前記複数の電力変換器をそれぞれ駆動するための個々の出力電圧パルスのレベルの配分を決定する第2のステップと
を含み、
前記第1のステップは、
前記複数の電力変換器に対する電圧指令値を合成した全体電圧指令値のレベルと前記複数の電力変換器の個々のキャリア変調波のレベルとをそれぞれ比較し、それぞれの大小関係に応じて、前記全体出力電圧パルスのレベルを決定することを含み、
前記第2のステップは、
「各電力変換器の出力電流の平均値×全体電圧指令値」が正の値を示す間は、レベル配分の対象となる電力変換器のうち、直流電圧が最も大きい電力変換器に対する出力電圧パルスのレベルが、他の電力変換器よりも高く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定することと、
「各電力変換器の出力電流の平均値×全体電圧指令値」が負の値を示す間は、レベル配分の対象となる電力変換器のうち、直流電圧が最も小さい電力変換器に対する出力電圧パルスのレベルが、他の電力変換器よりも低く又は同等になるように、個々の出力電圧パルスのレベルを決定することとを含む、
制御方法。
A control method for controlling a plurality of power converters connected in parallel to an AC voltage source by a control device, comprising the steps of:
a first step of determining, by the control device, a level of an overall output voltage pulse obtained by combining individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
a second step of determining, by the controller, after determining the level of the overall output voltage pulse, a distribution of levels of individual output voltage pulses for driving each of the plurality of power converters;
Including,
The first step includes:
a level of an overall voltage command value obtained by combining voltage command values for the plurality of power converters is compared with a level of each of the carrier modulated waves of the plurality of power converters, and a level of the overall output voltage pulse is determined according to a magnitude relationship between the respective levels of the overall voltage command value and the plurality of power converters;
The second step includes:
While "the average value of the output current of each power converter x the total voltage command value" indicates a positive value, determining the level of each output voltage pulse so that the level of the output voltage pulse for the power converter having the highest DC voltage among the power converters that are the targets of level allocation is higher than or equal to the other power converters;
determining a level of each output voltage pulse so that, while "the average value of the output current of each power converter x the total voltage command value" indicates a negative value, the level of the output voltage pulse for the power converter having the smallest DC voltage among the power converters that are the targets of level allocation is lower than or equal to the other power converters;
Control methods.
前記制御装置により、前記全体電圧指令値を、前記複数の電力変換器の出力電流の平均値を電流指令値に近づける電流制御の結果に基づいて生成するステップをさらに含む、
請求項又はに記載の制御方法。
The control device further includes a step of generating the overall voltage command value based on a result of current control that causes an average value of output currents of the plurality of power converters to approach a current command value.
9. A control method according to claim 7 or 8 .
前記制御装置により、前記電流制御に使用する電流指令値を、前記複数の電力変換器の直流電圧の平均値を直流電圧指令値に近づける電圧制御の結果に基づいて生成するステップをさらに含む、
請求項に記載の制御方法。
The control device further includes a step of generating a current command value used in the current control based on a result of voltage control that brings an average value of DC voltages of the plurality of power converters closer to a DC voltage command value.
The control method according to claim 9 .
JP2021090115A 2021-05-28 2021-05-28 Control device and control method Active JP7646459B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021090115A JP7646459B2 (en) 2021-05-28 2021-05-28 Control device and control method
CN202210137344.1A CN115411731A (en) 2021-05-28 2022-02-15 Control device and control method
DE102022202332.3A DE102022202332A1 (en) 2021-05-28 2022-03-09 CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021090115A JP7646459B2 (en) 2021-05-28 2021-05-28 Control device and control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022182517A JP2022182517A (en) 2022-12-08
JP7646459B2 true JP7646459B2 (en) 2025-03-17

Family

ID=83997643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021090115A Active JP7646459B2 (en) 2021-05-28 2021-05-28 Control device and control method

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7646459B2 (en)
CN (1) CN115411731A (en)
DE (1) DE102022202332A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339959A (en) 2000-05-30 2001-12-07 Mitsubishi Electric Corp Power converter and power conversion method
JP2002058257A (en) 2000-08-08 2002-02-22 Fuji Electric Co Ltd Control device for multiple power converter
JP2003169477A (en) 2001-11-30 2003-06-13 Hitachi Ltd Multiple power converter and its control method
JP2007295777A (en) 2006-04-27 2007-11-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd Controller of multiplex power converter
JP2019140859A (en) 2018-02-15 2019-08-22 東海旅客鉄道株式会社 Serial multiple inverter device and control method therefor
JP2021029065A (en) 2019-08-09 2021-02-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 Series multiplex power conversion device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339959A (en) 2000-05-30 2001-12-07 Mitsubishi Electric Corp Power converter and power conversion method
JP2002058257A (en) 2000-08-08 2002-02-22 Fuji Electric Co Ltd Control device for multiple power converter
JP2003169477A (en) 2001-11-30 2003-06-13 Hitachi Ltd Multiple power converter and its control method
JP2007295777A (en) 2006-04-27 2007-11-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd Controller of multiplex power converter
JP2019140859A (en) 2018-02-15 2019-08-22 東海旅客鉄道株式会社 Serial multiple inverter device and control method therefor
JP2021029065A (en) 2019-08-09 2021-02-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 Series multiplex power conversion device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022182517A (en) 2022-12-08
DE102022202332A1 (en) 2022-12-01
CN115411731A (en) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8780594B2 (en) Parallel inverter drive system and the apparatus and method for suppressing circulating current in such system
Buticchi et al. A nine-level grid-connected converter topology for single-phase transformerless PV systems
US9325252B2 (en) Multilevel converter systems and sinusoidal pulse width modulation methods
KR102009509B1 (en) Apparatus and method for generating offset voltage of 3-phase inverter
US9048754B2 (en) System and method for offsetting the input voltage unbalance in multilevel inverters or the like
EP2395652B1 (en) Systems and methods for reducing AC drive common-mode currents
JP5343230B2 (en) Inverter
WO2007129456A1 (en) Power converter
US9973102B1 (en) System for power conversion with feedback to reduce DC bus loading
WO2018033964A1 (en) System interconnection inverter device and running method therefor
Lee et al. An improved phase-shifted PWM method for a three-phase cascaded H-bridge multi-level inverter
JP6282486B2 (en) Power converter
Chen et al. Multiple PR current regulator based dead-time effects compensation for grid-forming single-phase inverter
WO2017016485A1 (en) Method and device for regulating pulse in multi-level converter, and multi-level converter
JP4755504B2 (en) Power converter
JP6785304B2 (en) Bi-directional isolated DC / DC converter and smart network
US11863098B2 (en) Multi-level inverter
JP2014007846A (en) Electric power conversion system
JP7646459B2 (en) Control device and control method
Innocent et al. Finite control set-model predictive control for power converters multilevel symmetric cascaded H-bridge inverters-fed drive
JP6656341B1 (en) Power converter
Stolze et al. Model predictive control of a flying capacitor converter with output LC filter for UPS applications
JP2020043716A (en) Multilevel power conversion device and cross current suppression control method of multilevel power conversion device
Sharma et al. Neural network-based three-phase NPC rectifier for DC bus capacitor voltage balancing under perturbed mains supply conditions
CN117480718A (en) Controller for controlling balancer circuit

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230105

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7646459

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150