JP2014018028A - 半導体電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一実施形態に係る電力変換装置は、直列接続された複数のチョッパ回路1を具備する電力変換手段2と、各チョッパ回路を制御する制御手段10とを具備し、各チョッパ回路1は、半導体スイッチング素子とダイオードをそれぞれ並列接続した第1及び第2スイッチング回路の直列回路SW1、SW2と、該直列回路に並列に接続されたコンデンサCpを具備し、前記制御手段10は、チョッパ回路1の直列数に等しい数の電圧閾値と、前記電力変換手段2の出力電圧指令値とを比較し、当該比較結果に基づいて、各電圧闘値に対応するチョッパ回路を構成する半導体スイッチング素子Q1、Q2のスイッチングを制御する。
【選択図】図1
Description
先ず、第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る制御が適用される電力変換装置としてMMC回路の構成を示す図である。
次に、第2実施形態について説明する。第1実施形態では、各チョッパをワンパルス化する手法について述べた。第2実施形態では第1実施形態において、図1のP−N間で循環する直流電流(循環電流icir)の制御法について述べる。
以上のようにレグ内コンデンサの平均電圧とコンデンサ電圧指令値との比較、及び循環電流icirの流れる方向に応じて、各レグに設定された全ての閾値に同値の電圧操作量を重畳して直流電流を制御することで、レグ内コンデンサの平均電圧を、コンデンサ電圧指令値に一致させることができる。
次に、第3実施形態について説明する。第1実施形態では、電圧指令値と各アームのチョッパセル直列数と同数の電圧閾値とを比較して、各電圧閾値に対応するチョッパのスイッチング状態を決定していた。しかし図3に示すように、各チョッパが常に同じ電圧閾値によってスイッチング状態を決定されている場合、チョッパのコンデンサ電圧がそれぞれ一定にならず、電圧閾値の値によって上昇もしくは下降し続けるため運転継続が困難になる。図3は時刻t1のとき、各コンデンサ電圧が同一の値V1と仮定して、時間の経過と共に各コンデンサ電圧(図3では一例としてVCP1〜VCP5)がそれぞれ別々に変化していく様子を示している。そこで、第3実施形態では各チョッパのコンデンサ電圧を各々バランスする手法について述べる。
第1実施形態および第3実施形態においては、チョッパのスイッチング状態を決定する電圧閾値の値は基本的に不変であった。第4実施形態では各電圧閾値に対応するチョッパのコンデンサ電圧と、コンデンサ電圧のレグ内での平均値との差分に応じて、当該チョッパのスイッチング状態を決定する電圧閾値の大きさを変化させ、コンデンサ各々のエネルギーを調整する。
Claims (5)
- 直列接続された複数のチョッパ回路を具備する電力変換手段と、各チョッパ回路を制御する制御手段とを具備し、
各チョッパ回路は、半導体スイッチング素子とダイオードをそれぞれ並列接続した第1及び第2スイッチング回路の直列回路と、該直列回路に並列に接続されたコンデンサを具備し、
前記制御手段は、チョッパ回路の直列数に等しい数の電圧閾値と、前記電力変換手段の出力電圧指令値とを比較し、当該比較結果に基づいて、各電圧闘値に対応するチョッパ回路を構成する半導体スイッチング素子のスイッチングを制御することを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御手段は、前記電力変換手段内コンデンサの平均電圧とコンデンサ電圧指令値との比較に基づいて、全ての閾値に同値の電圧操作量を重畳して、前記電力変換手段の直流電流を制御することにより、前記平均電圧と前記コンデンサ電圧指令値とを一致させることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は更に、前記電力変換手段を流れる循環電流の方向に応じた極性で同値の電圧操作量を全ての閾値に重畳することにより、前記平均電圧と前記コンデンサ電圧指令値とを一致させることを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、出力電圧交流指令値の毎周期ごとに、電圧閾値とチョッパ回路との組み合わせを変更して、前記半導体スイッチング素子のスイッチングを制御することを特徴とする請求項1乃至3のうち一項記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記電力変換手段内コンデンサの平均電圧と、各チョッパのコンデンサ電圧との差分に応じて、前記電圧閾値を調整することを特徴とする請求項1乃至4のうち一項記載の電力変換装置。
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