JP3650565B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を直流電力にあるいは直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に係り、特に共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制できるようにした小型の電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば交流電力を直流電力に変換する電力変換装置としては、自己消弧形スイッチング素子を用いたＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ装置（以下、単にコンバータ装置と称する）がよく知られてきている。
【０００３】
図１１は、この種の従来のコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図である。
【０００４】
図１１に示すように、コンバータ装置は、リアクトル２ａ，２ｂ、コンデンサ２ｃ、ダンピング抵抗２ｄからなる高調波電流抑制用の交流フィルタ２と、この交流フィルタ２を介して交流電源１に接続され、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であるＰＷＭコンバータ（以下、単にコンバータと称する）３とから構成されている。
【０００５】
一方、コンバータ出力電流検出器４ａで検出したコンバータ３の交流電流ｉｕ，ｉｗを、電圧基準演算回路５にて交流電圧の電圧ベクトルと平行な電流成分（有効分）および直角な電流成分（無効分）に分解した後、ベクトル制御演算し、コンバータ装置が出力するべき電圧に相当する電圧基準を、交流電圧の電圧ベクトルと平行な電圧成分Ｅｑおよび直角な電圧成分Ｅｄとして演算する。
【０００６】
そして、この演算された電圧基準を、２相／３相変換回路１１にて３相交流電圧基準に変換した後、ＰＷＭ制御回路６に入力してＰＷＭ制御を行なうことにより、コンバータ３の交流出力電圧を制御する。
【０００７】
ここで、コンバータ装置では、ＰＷＭ制御回路６で用いる搬送波の周波数成分が、高調波電流として交流電源１側に流れる。
【０００８】
そこで、これを抑制するために、交流電源１とコンバータ３との間に、リアクトル２ａ，２ｂとコンデンサ２ｃからなる交流フィルタ２を接続している。
【０００９】
一方、この交流フィルタ２は、自己共振周波数を持っており、ＰＷＭ制御のスイッチングに起因する高調波電流とこの自己共振周波数とが一致すると、共振現象が起こり、交流電流が歪む。
【００１０】
そこで、従来から、このような共振現象を抑制するために、コンデンサ２ｃと直列にダンピング抵抗２ｄを接続している。
【００１１】
なお、電圧基準演算回路５、２相３相変換回路１１の詳細については、例えば“特開平１０−１０５２６１号公報”で開示されている公知の技術であるので、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成された交流フィルタ２と共振抑制用のダンピング抵抗２ｄを用いた従来の電力変換装置であるコンバータ装置においては、交流フィルタ２の共振を抑制することはできるものの、高調波電流をバイパスさせるために挿入するコンデンサ２ｃの効果が、ダンピング抵抗２ｄを入れることによって低下して、交流電源１に流れる高調波電流が増加したり、ダンピング抵抗２ｄを挿入するために、装置が大型化するという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能な小型の電力変換装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、少なくともコンデンサを有する高調波電流抑制用の交流フィルタと、前記交流フィルタを介して交流電源に接続され、三相交流電力を直流電力にあるいは直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路とから構成される電力変換装置において、前記電力変換回路が出力するべき電圧に相当する電圧基準として有効分の電圧基準と無効分の電圧基準との２相の電圧基準の各々を演算し出力する電圧基準演算手段と、前記交流電源と前記電力変換回路との間における所定の部所を流れる電流を検出し出力する電流検出手段と、前記電流検出手段からの出力を有効分と無効分に分解し各々に応じた量を電圧基準補正信号として、前記電圧基準演算手段からの出力である有効分の電圧基準と無効分の電圧基準に各々を加えたものを新たな電圧基準とする電圧基準補正手段と、
前記電圧基準補正手段の新たな電圧基準である２相の電圧基準を３相の電圧基準に変換する電圧基準変換手段と、前記電圧基準変換手段により変換された電圧基準に基づいて、前記電力変換回路から出力する電力を制御する制御手段とを備えている。
【００３０】
以上により、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の考え方について述べる。
【００３２】
前述した図１１に示す共振抑制用のダンピング抵抗２ｄがある場合、コンバータ３の交流出力電圧Ｅ、交流電源１の電圧Ｖ、コンバータ３の出力電流Ｉ、コンデンサ２ｃの電流Ｉｃ、リアクトル２ａ，２ｂの自己インダクタンスＬ1，Ｌ2、コンデンサ２ｃの１相当りのコンデンサ容量Ｃ、ダンピング抵抗２ｄの抵抗値Ｒとすると、以下のような関係式（１）を満たす。
【００３３】
さらに、（１）式でＲ・Ｉｃの項を左辺に移行すれば、（１）’式が得られる。
【００３４】
Ｅ＝ｊ・ω・Ｌ2・Ｉ＋Ｉｃ／ｊ・ω・Ｃ＋Ｒ・Ｉｃ＋Ｖ …（１）
Ｅ−Ｒ・Ｉｃ＝ｊ・ω・Ｌ2・Ｉ＋Ｉｃ／ｊ・ω・Ｃ＋Ｖ …（１）’
ここで、ダンピング抵抗を接続しない場合のコンバータ３の交流出力電圧を Ｅｃｎｖ、コンデンサ電流に相当する電流をＩｃ*、制御ゲインをＫとし、以下の（２）式となるようにコンバータ３の交流出力電圧Ｅｃｎｖを制御することにより、上記（１）’式の左辺とコンバータ３の交流出力電圧Ｅｃｎｖは同等となり、ダンピング抵抗を挿入した場合と同じ効果が得られ、交流フィルタ２の共振を抑制することができる。
【００３５】
Ｅｃｎｖ＝Ｅ−Ｋ・Ｉｃ* …（２）
従って、本発明では、以上述べたようにして、交流フィルタの共振を抑制するものである。
【００３６】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
（第１の実施の形態：請求項１，２に対応）
図１は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図１に示すように、図１１における共振抑制用のダンピング抵抗２ｄを省略し、これに代えて新たに、コンデンサ電流検出器４ｂ、および電圧基準補正回路８を備えた構成としている。
【００３９】
コンデンサ電流検出器４ｂは、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れるコンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗを検出する。ここでは、Ｕ相，Ｗ相の２相分のコンデンサ電流を検出する。
【００４０】
電圧基準補正回路８は、電圧基準演算回路５と２相／３相変換回路１１との間に設けられ、コンデンサ電流検出器４ｂからの出力であるコンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗに応じた量を電圧基準補正信号として、電圧基準演算回路５からの出力である電圧基準Ｅｄ，Ｅｑに加えてこれを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*とする。
【００４１】
図２は、電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００４２】
すなわち、図２に示すように、コンデンサ電流検出器４ｂにより検出したコンデンサ電流ｉｕ，ｉｗを、ベクトル変換器７にて交流電圧の電圧ベクトルと平行な電流成分Ｉｑ（有効分）および直角な電流成分Ｉｄ（無効分）に分解し、それぞれゲインを掛けたものを同軸上のＥｄ，Ｅｑに加えて、新たな電圧基準Ｅｄ*， Ｅｑ*を得ている。
【００４３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れる電流ｉｕ，ｉｗを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ* が得られる。
【００４４】
これらは、前述した（２）式の左辺と同等であり、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００４５】
なお、上記において、コンデンサ２ｃの電圧を検出して、その信号を微分演算することによって（ｉ＝Ｃ ｄｖ／ｄｔ）、コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗを検出するようにしてもよい。
【００４６】
また、コンデンサ電流は、Ｕ相，Ｗ相の２相分の電流を検出しているが、他の組合わせの２相分または３相分の電流を検出するようにしてもよい。
【００４７】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れる電流を検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施の形態：請求項１，３に対応）
図３は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４９】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図３に示すように、図１におけるコンデンサ電流検出器４ｂを省略し、電圧基準補正回路８の入力として、前記コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗに代えて、前記コンバータ出力電流検出器４ａからの出力であるコンバータ出力電流ｉｕ，ｉｗを入力した構成としている。
【００５０】
図４は、電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５１】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、図４に示すように、図２におけるベクトル変換器７の後段に、新たにバンドパスフィルタ９を備えた構成としている。
【００５２】
バンドパスフィルタ９は、交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過する、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの共振周波数を含む周波数成分の電流 Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出する。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を用いて、コンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの共振周波数を含む周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*， Ｅｑ*が得られる。
【００５４】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２とコンバータ３との間を流れる電流、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ， Ｉｑを検出し、これを交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施の形態：請求項１，５に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成は、前記図３に示した構成と全く同様であり、電圧基準補正回路８の構成のみが異なっている。
【００５７】
図５は、本実施の形態による電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図であり、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５８】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、図５に示すように、図４におけるバンドパスフィルタ９を省略し、これに代えて新たに、ハイパスフィルタ１０を備えた構成としている。
【００５９】
ハイパスフィルタ１０は、特定の周波数以上を通過する、すなわち電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出する。
【００６０】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を用いて、コンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００６１】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００６２】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２とコンバータ３との間を流れる電流、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ， Ｉｑを検出し、これを特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００６３】
（第４の実施の形態：請求項１，４に対応）
図６は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６４】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図６に示すように、図３に加えて新たに、交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出する交流入力電流検出器４ｃを備え、電圧基準補正回路８の入力として、前記コンバータ出力電流ｉｕ，ｉｗに代えて、交流入力電流検出器４ｃからの出力である交流入力電流ｉinuw，ｉinwを入力した構成としている。
【００６５】
また、電圧基準補正回路８は、前記第２の実施形態の場合と同様に、前記図４に示したように、ベクトル変換器７の後段にバンドパスフィルタ９を備えた構成としている。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を用いて、交流入力電流ｉinuw， ｉinwの共振周波数を含む周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００６７】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００６８】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流電源１と交流フィルタ２との間を流れる電流、すなわち交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出し、これを交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００６９】
（第５の実施の形態：請求項１，６に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成は、前記図６に示した構成と全く同様であり、電圧基準補正回路８の構成のみが異なっている。
【００７０】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、前記第４の実施形態の場合と同様に、前記図５に示したように、図４におけるバンドパスフィルタ９を省略し、これに代えて新たに、ハイパスフィルタ１０を備えた構成としている。
【００７１】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を用いて、交流入力電流ｉinuw， ｉinwの電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００７２】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流電源１と交流フィルタ２との間を流れる電流、すなわち交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出し、これを特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００７４】
（第６の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置は、前記第１乃至第５の実施の形態において、前記図２、図４、図５のベクトル変換器７を、図７に示すような回路に置き換えた構成としている。
【００７５】
なお、図７では、図２のベクトル変換器７を置き換えた場合を例として示しているが、図４、図５の場合についても同様に構成することができる。
【００７６】
すなわち、図７に示すように、ベクトル変換器７からの出力を、比例ゲイン Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６倍して同軸上と他の軸へ加算し、比例ゲインＧ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を調整することで、電流検出器（図では、コンデンサ電流検出器４ｂを例として示している）で検出した電流の位相をシフトする位相シフト回路１３を付加している。
【００７７】
また、図示はしないが、ベクトル変換器７の動作において、交流電圧の電圧ベクトルからθだけ位相のずれたベクトルに平行な電流成分Ｉｑ’および直交する電流成分Ｉｄ’に分解し、これらを図２、図４、図５のＩｄ，Ｉｑに代えて使用することで、電流の位相をシフトさせることができる。
【００７８】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、電流検出器で検出した電流の位相を、交流電源１の電圧の位相に対してシフトし、ここの電流の位相をシフトした値を電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００７９】
ここで、前記第１乃至第５の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００８０】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、電流検出器で検出した電流の位相を、交流電源１の電圧の位相に対してシフトし、これを用いて電圧基準補正信号を求めて電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００８１】
（第７の実施の形態：請求項８に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置は、前記第１乃至第６の実施の形態において、前記図２、図４、図５の電圧基準補正信号ｉｃｄ， ｉｃｑを、位相シフト回路１３にてさらに位相シフトさせたものを新たな電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*を得る構成としている。
【００８２】
なお、図８では、図２の構成に位相シフト回路１３を追加した場合を例として示しているが、図４、図５に対しても同様に位相シフト回路１３を追加して、電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑを補正することができる。
【００８３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑの位相をシフトし、この電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑの位相をシフトした値を新たな電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００８４】
ここで、前記第１乃至第６の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００８５】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、電圧基準補正信号の位相をシフトさせて電圧基準補正信号を求めて電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００８６】
（第８の実施の形態：請求項１，２に対応）
図９は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８７】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図９に示すように、図１における電圧基準補正回路８を省略し、これに代えて新たに、前記２相／３相変換回路１１の後段に、交流電圧基準補正回路１２を備えた構成としている。
【００８８】
図１０は、交流電圧基準補正回路１２の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００８９】
すなわち、図１０に示すように、前記コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗからＶ相のコンデンサ電流ｉｃｖを３相平衡の原理により演算し、それぞれゲインを掛けたものを同相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに加えて、新しい各相の電圧基準Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*を得、コンバータ３をＰＷＭ制御する構成としている。
【００９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、前記第１乃至第７の実施の形態と同様にして、前記（２）式のように制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００９１】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置でも、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００９２】
（その他の実施の形態）
（ａ）前記第１乃至第８の各実施の形態では、Ｕ，Ｗの２相の電流を検出し、残りのＶ相の電流を３相平衡の原理により演算して求める方法を用いているが、これに限らず、例えば任意の２相の電流から他の１相の電流を検出する方法や、直接３相の全ての電流を検出する方法についても、本発明の主旨に含まれるものである。
【００９３】
（ｂ）前記第１乃至第８の各実施の形態において、リアクトル２ａが、交流電源１のリアクタンス成分やトランスのリアクタンス成分である場合についても、本発明の主旨に含まれるものである。
【００９４】
（ｃ）前記第１乃至第８の各実施の形態では、交流フィルタ１でコンデンサ２ｃをΔ結線しているが、Ｙ結線した場合や、交流フィルタ１のリアクトル２ａ，２ｂ、コンデンサ２ｃに、抵抗等のその他のインピーダンス成分が直列または並列に接続される場合についても、本発明の主旨に含まれるものであり、交流フィルタ１の構成を限定するものではない。
【００９５】
（ｄ）前記第８の実施の形態では、図９において図１の電圧基準補正回路８の代わりに、２相／３相変換回路１１の後段に交流電圧基準補正回路１２を備えた場合を例として説明しているが、これに限らず、例えば図３、図６についても、電圧基準補正回路８の代わりに、２相／３相変換回路１１の後段に交流電圧基準補正回路１２を備えることで、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、交流電源と電力変換回路との間の所定部所を流れる電流を検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いて電力変換回路を制御するようにしているので、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能な小型の電力変換装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第１および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図３】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第２，第３および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図６】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第４，第５および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図７】本発明の第６の実施の形態のコンバータ装置におけるベクトル変換器の詳細な構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の第７の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図９】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第８の実施の形態を示すブロック回路図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態のコンバータ装置における交流電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図１１】従来のコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
１…交流電源、
２…交流フィルタ、
２ａ，２ｂ…リアクトル、
２ｃ…コンデンサ、
２ｄ…ダンピング抵抗、
３…コンバータ、
４ａ…コンバータ出力電流検出器、
４ｂ…コンデンサ電流検出器、
４ｃ…交流入力電流検出器、
５…電圧基準演算回路、
６…ＰＷＭ制御回路、
７…ベクトル変換器、
８…電圧基準補正回路、
９…バンドパスフィルタ、
１０…ハイパスフィルタ、
１１…２相／３相変換回路、
１２…交流電圧基準補正回路、
１３…位相シフト回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を直流電力にあるいは直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に係り、特に共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制できるようにした小型の電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば交流電力を直流電力に変換する電力変換装置としては、自己消弧形スイッチング素子を用いたＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ装置（以下、単にコンバータ装置と称する）がよく知られてきている。
【０００３】
図１１は、この種の従来のコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図である。
【０００４】
図１１に示すように、コンバータ装置は、リアクトル２ａ，２ｂ、コンデンサ２ｃ、ダンピング抵抗２ｄからなる高調波電流抑制用の交流フィルタ２と、この交流フィルタ２を介して交流電源１に接続され、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であるＰＷＭコンバータ（以下、単にコンバータと称する）３とから構成されている。
【０００５】
一方、コンバータ出力電流検出器４ａで検出したコンバータ３の交流電流ｉｕ，ｉｗを、電圧基準演算回路５にて交流電圧の電圧ベクトルと平行な電流成分（有効分）および直角な電流成分（無効分）に分解した後、ベクトル制御演算し、コンバータ装置が出力するべき電圧に相当する電圧基準を、交流電圧の電圧ベクトルと平行な電圧成分Ｅｑおよび直角な電圧成分Ｅｄとして演算する。
【０００６】
そして、この演算された電圧基準を、２相／３相変換回路１１にて３相交流電圧基準に変換した後、ＰＷＭ制御回路６に入力してＰＷＭ制御を行なうことにより、コンバータ３の交流出力電圧を制御する。
【０００７】
ここで、コンバータ装置では、ＰＷＭ制御回路６で用いる搬送波の周波数成分が、高調波電流として交流電源１側に流れる。
【０００８】
そこで、これを抑制するために、交流電源１とコンバータ３との間に、リアクトル２ａ，２ｂとコンデンサ２ｃからなる交流フィルタ２を接続している。
【０００９】
一方、この交流フィルタ２は、自己共振周波数を持っており、ＰＷＭ制御のスイッチングに起因する高調波電流とこの自己共振周波数とが一致すると、共振現象が起こり、交流電流が歪む。
【００１０】
そこで、従来から、このような共振現象を抑制するために、コンデンサ２ｃと直列にダンピング抵抗２ｄを接続している。
【００１１】
なお、電圧基準演算回路５、２相３相変換回路１１の詳細については、例えば“特開平１０−１０５２６１号公報”で開示されている公知の技術であるので、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成された交流フィルタ２と共振抑制用のダンピング抵抗２ｄを用いた従来の電力変換装置であるコンバータ装置においては、交流フィルタ２の共振を抑制することはできるものの、高調波電流をバイパスさせるために挿入するコンデンサ２ｃの効果が、ダンピング抵抗２ｄを入れることによって低下して、交流電源１に流れる高調波電流が増加したり、ダンピング抵抗２ｄを挿入するために、装置が大型化するという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能な小型の電力変換装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、少なくともコンデンサを有する高調波電流抑制用の交流フィルタと、前記交流フィルタを介して交流電源に接続され、三相交流電力を直流電力にあるいは直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路とから構成される電力変換装置において、前記電力変換回路が出力するべき電圧に相当する電圧基準として有効分の電圧基準と無効分の電圧基準との２相の電圧基準の各々を演算し出力する電圧基準演算手段と、前記交流電源と前記電力変換回路との間における所定の部所を流れる電流を検出し出力する電流検出手段と、前記電流検出手段からの出力を有効分と無効分に分解し各々に応じた量を電圧基準補正信号として、前記電圧基準演算手段からの出力である有効分の電圧基準と無効分の電圧基準に各々を加えたものを新たな電圧基準とする電圧基準補正手段と、
前記電圧基準補正手段の新たな電圧基準である２相の電圧基準を３相の電圧基準に変換する電圧基準変換手段と、前記電圧基準変換手段により変換された電圧基準に基づいて、前記電力変換回路から出力する電力を制御する制御手段とを備えている。
【００３０】
以上により、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の考え方について述べる。
【００３２】
前述した図１１に示す共振抑制用のダンピング抵抗２ｄがある場合、コンバータ３の交流出力電圧Ｅ、交流電源１の電圧Ｖ、コンバータ３の出力電流Ｉ、コンデンサ２ｃの電流Ｉｃ、リアクトル２ａ，２ｂの自己インダクタンスＬ1，Ｌ2、コンデンサ２ｃの１相当りのコンデンサ容量Ｃ、ダンピング抵抗２ｄの抵抗値Ｒとすると、以下のような関係式（１）を満たす。
【００３３】
さらに、（１）式でＲ・Ｉｃの項を左辺に移行すれば、（１）’式が得られる。
【００３４】
Ｅ＝ｊ・ω・Ｌ2・Ｉ＋Ｉｃ／ｊ・ω・Ｃ＋Ｒ・Ｉｃ＋Ｖ …（１）
Ｅ−Ｒ・Ｉｃ＝ｊ・ω・Ｌ2・Ｉ＋Ｉｃ／ｊ・ω・Ｃ＋Ｖ …（１）’
ここで、ダンピング抵抗を接続しない場合のコンバータ３の交流出力電圧を Ｅｃｎｖ、コンデンサ電流に相当する電流をＩｃ*、制御ゲインをＫとし、以下の（２）式となるようにコンバータ３の交流出力電圧Ｅｃｎｖを制御することにより、上記（１）’式の左辺とコンバータ３の交流出力電圧Ｅｃｎｖは同等となり、ダンピング抵抗を挿入した場合と同じ効果が得られ、交流フィルタ２の共振を抑制することができる。
【００３５】
Ｅｃｎｖ＝Ｅ−Ｋ・Ｉｃ* …（２）
従って、本発明では、以上述べたようにして、交流フィルタの共振を抑制するものである。
【００３６】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
（第１の実施の形態：請求項１，２に対応）
図１は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図１に示すように、図１１における共振抑制用のダンピング抵抗２ｄを省略し、これに代えて新たに、コンデンサ電流検出器４ｂ、および電圧基準補正回路８を備えた構成としている。
【００３９】
コンデンサ電流検出器４ｂは、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れるコンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗを検出する。ここでは、Ｕ相，Ｗ相の２相分のコンデンサ電流を検出する。
【００４０】
電圧基準補正回路８は、電圧基準演算回路５と２相／３相変換回路１１との間に設けられ、コンデンサ電流検出器４ｂからの出力であるコンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗに応じた量を電圧基準補正信号として、電圧基準演算回路５からの出力である電圧基準Ｅｄ，Ｅｑに加えてこれを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*とする。
【００４１】
図２は、電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００４２】
すなわち、図２に示すように、コンデンサ電流検出器４ｂにより検出したコンデンサ電流ｉｕ，ｉｗを、ベクトル変換器７にて交流電圧の電圧ベクトルと平行な電流成分Ｉｑ（有効分）および直角な電流成分Ｉｄ（無効分）に分解し、それぞれゲインを掛けたものを同軸上のＥｄ，Ｅｑに加えて、新たな電圧基準Ｅｄ*， Ｅｑ*を得ている。
【００４３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れる電流ｉｕ，ｉｗを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ* が得られる。
【００４４】
これらは、前述した（２）式の左辺と同等であり、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００４５】
なお、上記において、コンデンサ２ｃの電圧を検出して、その信号を微分演算することによって（ｉ＝Ｃ ｄｖ／ｄｔ）、コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗを検出するようにしてもよい。
【００４６】
また、コンデンサ電流は、Ｕ相，Ｗ相の２相分の電流を検出しているが、他の組合わせの２相分または３相分の電流を検出するようにしてもよい。
【００４７】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２のコンデンサ２ｃに流れる電流を検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施の形態：請求項１，３に対応）
図３は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４９】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図３に示すように、図１におけるコンデンサ電流検出器４ｂを省略し、電圧基準補正回路８の入力として、前記コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗに代えて、前記コンバータ出力電流検出器４ａからの出力であるコンバータ出力電流ｉｕ，ｉｗを入力した構成としている。
【００５０】
図４は、電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５１】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、図４に示すように、図２におけるベクトル変換器７の後段に、新たにバンドパスフィルタ９を備えた構成としている。
【００５２】
バンドパスフィルタ９は、交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過する、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの共振周波数を含む周波数成分の電流 Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出する。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を用いて、コンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの共振周波数を含む周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*， Ｅｑ*が得られる。
【００５４】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２とコンバータ３との間を流れる電流、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ， Ｉｑを検出し、これを交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施の形態：請求項１，５に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成は、前記図３に示した構成と全く同様であり、電圧基準補正回路８の構成のみが異なっている。
【００５７】
図５は、本実施の形態による電圧基準補正回路８の詳細な構成例を示すブロック図であり、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５８】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、図５に示すように、図４におけるバンドパスフィルタ９を省略し、これに代えて新たに、ハイパスフィルタ１０を備えた構成としている。
【００５９】
ハイパスフィルタ１０は、特定の周波数以上を通過する、すなわち電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出する。
【００６０】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を用いて、コンバータ出力電流Ｉｄ，Ｉｑの電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００６１】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００６２】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流フィルタ２とコンバータ３との間を流れる電流、すなわちコンバータ出力電流Ｉｄ， Ｉｑを検出し、これを特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００６３】
（第４の実施の形態：請求項１，４に対応）
図６は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６４】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図６に示すように、図３に加えて新たに、交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出する交流入力電流検出器４ｃを備え、電圧基準補正回路８の入力として、前記コンバータ出力電流ｉｕ，ｉｗに代えて、交流入力電流検出器４ｃからの出力である交流入力電流ｉinuw，ｉinwを入力した構成としている。
【００６５】
また、電圧基準補正回路８は、前記第２の実施形態の場合と同様に、前記図４に示したように、ベクトル変換器７の後段にバンドパスフィルタ９を備えた構成としている。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を用いて、交流入力電流ｉinuw， ｉinwの共振周波数を含む周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００６７】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００６８】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流電源１と交流フィルタ２との間を流れる電流、すなわち交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出し、これを交流フィルタ２の自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタ９を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００６９】
（第５の実施の形態：請求項１，６に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成は、前記図６に示した構成と全く同様であり、電圧基準補正回路８の構成のみが異なっている。
【００７０】
すなわち、本電圧基準補正回路８は、前記第４の実施形態の場合と同様に、前記図５に示したように、図４におけるバンドパスフィルタ９を省略し、これに代えて新たに、ハイパスフィルタ１０を備えた構成としている。
【００７１】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、特定周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を用いて、交流入力電流ｉinuw， ｉinwの電源周波数を越える周波数成分の電流Ｉｃｄ，Ｉｃｑを検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００７２】
ここで、前記第１の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、交流電源１と交流フィルタ２との間を流れる電流、すなわち交流入力電流ｉinuw，ｉinwを検出し、これを特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタ１０を通して得られる出力に応じた量を電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００７４】
（第６の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置は、前記第１乃至第５の実施の形態において、前記図２、図４、図５のベクトル変換器７を、図７に示すような回路に置き換えた構成としている。
【００７５】
なお、図７では、図２のベクトル変換器７を置き換えた場合を例として示しているが、図４、図５の場合についても同様に構成することができる。
【００７６】
すなわち、図７に示すように、ベクトル変換器７からの出力を、比例ゲイン Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６倍して同軸上と他の軸へ加算し、比例ゲインＧ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を調整することで、電流検出器（図では、コンデンサ電流検出器４ｂを例として示している）で検出した電流の位相をシフトする位相シフト回路１３を付加している。
【００７７】
また、図示はしないが、ベクトル変換器７の動作において、交流電圧の電圧ベクトルからθだけ位相のずれたベクトルに平行な電流成分Ｉｑ’および直交する電流成分Ｉｄ’に分解し、これらを図２、図４、図５のＩｄ，Ｉｑに代えて使用することで、電流の位相をシフトさせることができる。
【００７８】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、電流検出器で検出した電流の位相を、交流電源１の電圧の位相に対してシフトし、ここの電流の位相をシフトした値を電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００７９】
ここで、前記第１乃至第５の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００８０】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、電流検出器で検出した電流の位相を、交流電源１の電圧の位相に対してシフトし、これを用いて電圧基準補正信号を求めて電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００８１】
（第７の実施の形態：請求項８に対応）
本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置は、前記第１乃至第６の実施の形態において、前記図２、図４、図５の電圧基準補正信号ｉｃｄ， ｉｃｑを、位相シフト回路１３にてさらに位相シフトさせたものを新たな電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*を得る構成としている。
【００８２】
なお、図８では、図２の構成に位相シフト回路１３を追加した場合を例として示しているが、図４、図５に対しても同様に位相シフト回路１３を追加して、電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑを補正することができる。
【００８３】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑの位相をシフトし、この電圧基準補正信号ｉｃｄ，ｉｃｑの位相をシフトした値を新たな電圧基準補正信号として電圧基準Ｅｄ，Ｅｑを補正し、新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*が得られる。
【００８４】
ここで、前記第１乃至第６の実施の形態と同様に、これら新たな電圧基準Ｅｄ*，Ｅｑ*から、２相／３相変換回路１１にて得られる各相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いてコンバータ３をＰＷＭ制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００８５】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置では、電圧基準補正信号の位相をシフトさせて電圧基準補正信号を求めて電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いてコンバータ３を制御するようにしているので、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００８６】
（第８の実施の形態：請求項１，２に対応）
図９は、本実施の形態による電力変換装置としてのコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８７】
すなわち、本実施の形態によるコンバータ装置は、図９に示すように、図１における電圧基準補正回路８を省略し、これに代えて新たに、前記２相／３相変換回路１１の後段に、交流電圧基準補正回路１２を備えた構成としている。
【００８８】
図１０は、交流電圧基準補正回路１２の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００８９】
すなわち、図１０に示すように、前記コンデンサ電流ｉｃｕ，ｉｃｗからＶ相のコンデンサ電流ｉｃｖを３相平衡の原理により演算し、それぞれゲインを掛けたものを同相の電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに加えて、新しい各相の電圧基準Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*を得、コンバータ３をＰＷＭ制御する構成としている。
【００９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態のコンバータ装置においては、前記第１乃至第７の実施の形態と同様にして、前記（２）式のように制御することにより、ダンピング抵抗を接続した場合と同様に、交流フィルタ２の共振電流をダンピングすることができる。
【００９１】
上述したように、本実施の形態によるＰＷＭコンバータ装置でも、コンバータ３に接続された高調波電流抑制用の交流フィルタ２による共振を、ダンピング抵抗を用いずに抑制することが可能となる。
【００９２】
（その他の実施の形態）
（ａ）前記第１乃至第８の各実施の形態では、Ｕ，Ｗの２相の電流を検出し、残りのＶ相の電流を３相平衡の原理により演算して求める方法を用いているが、これに限らず、例えば任意の２相の電流から他の１相の電流を検出する方法や、直接３相の全ての電流を検出する方法についても、本発明の主旨に含まれるものである。
【００９３】
（ｂ）前記第１乃至第８の各実施の形態において、リアクトル２ａが、交流電源１のリアクタンス成分やトランスのリアクタンス成分である場合についても、本発明の主旨に含まれるものである。
【００９４】
（ｃ）前記第１乃至第８の各実施の形態では、交流フィルタ１でコンデンサ２ｃをΔ結線しているが、Ｙ結線した場合や、交流フィルタ１のリアクトル２ａ，２ｂ、コンデンサ２ｃに、抵抗等のその他のインピーダンス成分が直列または並列に接続される場合についても、本発明の主旨に含まれるものであり、交流フィルタ１の構成を限定するものではない。
【００９５】
（ｄ）前記第８の実施の形態では、図９において図１の電圧基準補正回路８の代わりに、２相／３相変換回路１１の後段に交流電圧基準補正回路１２を備えた場合を例として説明しているが、これに限らず、例えば図３、図６についても、電圧基準補正回路８の代わりに、２相／３相変換回路１１の後段に交流電圧基準補正回路１２を備えることで、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、交流電源と電力変換回路との間の所定部所を流れる電流を検出し、これを電圧基準補正信号として電圧基準を補正し、この補正した新たな電圧基準を用いて電力変換回路を制御するようにしているので、共振抑制用のダンピング抵抗を用いることなく、高調波電流抑制用の交流フィルタの共振を抑制することが可能な小型の電力変換装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第１および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図３】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第２，第３および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図６】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第４，第５および第６の実施の形態を示すブロック回路図。
【図７】本発明の第６の実施の形態のコンバータ装置におけるベクトル変換器の詳細な構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の第７の実施の形態のコンバータ装置における電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図９】本発明による電力変換装置としてのコンバータ装置の第８の実施の形態を示すブロック回路図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態のコンバータ装置における交流電圧基準補正回路の詳細な構成例を示すブロック図。
【図１１】従来のコンバータ装置の構成例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
１…交流電源、
２…交流フィルタ、
２ａ，２ｂ…リアクトル、
２ｃ…コンデンサ、
２ｄ…ダンピング抵抗、
３…コンバータ、
４ａ…コンバータ出力電流検出器、
４ｂ…コンデンサ電流検出器、
４ｃ…交流入力電流検出器、
５…電圧基準演算回路、
６…ＰＷＭ制御回路、
７…ベクトル変換器、
８…電圧基準補正回路、
９…バンドパスフィルタ、
１０…ハイパスフィルタ、
１１…２相／３相変換回路、
１２…交流電圧基準補正回路、
１３…位相シフト回路。
Claims (9)
- 少なくともコンデンサを有する高調波電流抑制用の交流フィルタと、前記交流フィルタを介して交流電源に接続され、三相交流電力を直流電力にあるいは直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路とから構成される電力変換装置において、
前記電力変換回路が出力するべき電圧に相当する電圧基準として有効分の電圧基準と無効分の電圧基準との２相の電圧基準の各々を演算し出力する電圧基準演算手段と、
前記交流電源と前記電力変換回路との間における所定の部所を流れる電流を検出し出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段からの出力を有効分と無効分に分解し各々に応じた量を電圧基準補正信号として、前記電圧基準演算手段からの出力である有効分の電圧基準と無効分の電圧基準に各々を加えたものを新たな電圧基準とする電圧基準補正手段と、
前記電圧基準補正手段の新たな電圧基準である２相の電圧基準を３相の電圧基準に変換する電圧基準変換手段と、
前記電圧基準変換手段により変換された電圧基準に基づいて、前記電力変換回路から出力する電力を制御する制御手段と
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出手段としては、前記交流フィルタと前記電力変換回路との間を流れる電流を検出し、
前記電圧基準補正手段としては、前記電流検出手段からの出力を、前記電流検出手段の出力側に接続され前記交流フィルタの自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタからの出力に代えることにより、新たな電圧基準を求めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出手段としては、前記交流電源と前記交流フィルタとの間を流れる電流を検出し、
前記電圧基準補正手段としては、前記電流検出手段からの出力を、前記電流検出手段の出力側に接続され前記交流フィルタの自己共振周波数帯域を通過するバンドパスフィルタからの出力に代えることにより、新たな電圧基準を求めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出手段しては、前記交流フィルタと前記電力変換回路との間を流れる電流を検出し、
前記電圧基準補正手段としては、前記電流検出手段からの出力を、前記電流検出手段の出力側に接続され特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタからの出力に代えることにより、新たな電圧基準を求めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出手段としては、前記交流電源と前記交流フィルタとの間を流れる電流を検出し、
前記電圧基準補正手段としては、前記電流検出手段からの出力を、前記電流検出手段の出力側に接続され特定の周波数以上を通過するハイパスフィルタからの出力に代えることにより、新たな電圧基準を求めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記電圧基準補正手段としては、前記電流検出手段からの出力である電流の位相を、前記交流電源の電圧の位相に対してシフトする位相シフト手段を備え、前記位相シフト手段からの出力を、前記電流検出手段からの出力に代えることにより、前記電圧基準補正信号を求めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記電圧基準補正信号の位相をシフトさせたものを新たな電圧基準補正信号として、前記電圧基準演算手段からの出力である有効分の電圧基準と無効分の電圧基準に各々を加えたものを新たな電圧基準としたことを特徴とする電力変換装置。 - 少なくともコンデンサを有する高調波電流抑制用の交流フィルタと、前記交流フィルタを介して交流電源に接続され、三相交流電力を直流電力にあるいは直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路とから構成される電力変換装置において、
前記電力変換装置が出力するべき電圧に相当する電圧基準として有効分の電圧基準と無効分の電圧基準との２相の電圧基準の各々を演算し出力する電圧基準演算手段と、
前記電圧基準演算手段の２相の電圧基準を３相の電圧基準に変換する電圧基準変換手段と、
前記交流フィルタのコンデンサに流れる２相の電流を検出し出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段からの出力を３相平衡の原理により演算し、この演算結果に基づいて求めた３相の電圧基準補正信号を、前記電圧基準変換手段からの出力である３相の電圧基準に各々を加えたものを新たな電圧基準とする電圧基準補正手段と、
前記電圧基準補正手段により補正された電圧基準に基づいて、前記電力変換回路から出力する電力を制御する制御手段と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 前記請求項１又は請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記電力変換回路の交流電圧をＥｎｃｖ、前記電圧基準補正手段により定まる係数をＫ、前記電流検出手段により検出した電流をＩｃとし、前記交流フィルタの共振抑制用のダンピング抵抗を前記電流検出手段と直列に挿入することを仮定したときの前記電力変換回路の交流電圧をＥとした場合、
前記電圧基準演算手段、前記電圧基準補正手段、及び前記電圧基準変換手段により、ＫとＩＣの積からＥの差をとるとＥｎｃｖとなるように前記電圧基準を出力し、該電圧基準に基づいて前記制御手段により前記電力変換回路の制御をすることを特徴とする電力変換装置。
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