JP6069151B2 - 電力変換装置の制御回路 - Google Patents
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Description
また、インバータ装置によるダンピング制御は、入力LCフィルタの電気振動を三相交流側に出力することにより抑制しているので、交流電動機の駆動制御とこのダンピング制御との干渉を避けるためには、互いの制御応答を高くできないといった制限が課題となる。
また、インバータ装置で車両の駆動制御を行い、DC−DC変換装置にてダンピング制御を行うことにより、駆動制御の応答性向上と直流入力側の電気振動の抑制との両立が可能となり、また、ダンピング制御のゲイン調整の簡略化が可能となる。
さらに、ダンピング制御の応答を高くできるので、入力側のフィルタリアクトルのインダクタンスおよびフィルタコンデンサの容量を小さくすることができ、この点からも装置の小型化が可能となる。
本実施例1では、フィルタリアクトル3とフィルタコンデンサ4の共振特性による電気振動を、DC−DC変換装置8のダンピング制御により抑制している。
ここで、数式(1)は該交流成分ΔEcfを抑制するために必要な該入力電流ΔIdとの関係を示している。また、虚数単位jは、共振角周波数ω0において、該入力電圧ΔEcfに対して該入力電流ΔIdを進み位相で制御する必要があることを示している。
ここで、数式(2)は、該出力電流ΔIcを制御するために必要な該入力電流ΔIdとの関係を示しており、これらは同位相で制御する必要がある。
なお、蓄電装置9は蓄電容量が十分に大きいデバイスにより構成されることから、充放電制御の応答を高める必要はなく、蓄電装置の充放電制御とダンピング制御との干渉を引き起こすことはない。
図4において、インバータ制御回路100およびDC−DC変換制御回路200は、図1と同一であるので省略表記している。実施例2では、並列接続した蓄電装置9と平滑コンデンサ12との間に遮断器16を接続している点が、実施例1の図1に示した構成と異なる。
そのため、蓄電装置9を充放電制御する必要がないとき、および、蓄電装置9が異常状態であるときに、遮断器16を開放状態にしたとしても、DC−DC変換装置8によるダンピング制御が可能となるという利点がある。
図5において、23は電流検出器であり、この電流検出器23にて架線電流Isを検出して、その交流成分をダンピング制御に用いる点が、実施例1の図1に示した構成と異なる。
このように実施例3により、架線電流Isからでも入力LCフィルタの電気振動を抑制することができる。
図6において、24は電圧検出器であり、この電圧検出器24にてフィルタリアクトル3の両端電圧Esを検出して、その交流成分ΔEsをダンピング制御に用いる点が、実施例1の図1に示した構成と異なる。
このように実施例4により、フィルタリアクトル3の両端電圧ΔEsからでも入力LCフィルタの電気振動を抑制することができる。
実施例5は、交流き電の場合であり、そのため図7では、鉄道車両の交流側主変換装置を示し、25はコンバータ装置、26は変圧器、27は交流電車線である。
これにより、フィルタコンデンサ電圧Ecfに重畳する電圧リップルを減衰させることができ、それによるビート現象を抑制することができる。
2 集電装置
3 フィルタリアクトル
4 フィルタコンデンサ
5 インバータ装置
6 交流電動機
8 DC−DC変換装置
9 蓄電装置
10a、10b スイッチング素子
11 平滑リアクトル
12 平滑コンデンサ
13 速度検出器
14、17、23 電流検出器
15、18、24 電圧検出器
16 遮断器
19 車輪
20 軌道
21 ブレーキ抵抗器
22 ブレーキチョッパ
25 コンバータ装置
26 変圧器
27 交流電車線
100 インバータ制御回路
101 座標変換部
102 電圧制御部
103 PWM制御部
104、203、301 ハイパスフィルタ
105、204 ダンピング制御部
106、107、205 加算器
200 DC−DC変換制御回路
201 電圧制御部
202 PWM制御部
300 ブレーキチョッパ制御回路
302 チョッパ制御部
Claims (7)
- 直流入力電源を交流電力または第一の直流電力のいずれかに変換し、前記交流電力に変換する場合は交流負荷を駆動し、前記第一の直流電力に変換する場合は直流負荷を駆動する第一の電力変換手段と、
前記直流入力電源と前記第一の電力変換手段との間に直列に接続された第一のリアクトルと、
前記第一の電力変換手段の直流入力側に対して並列に接続された第一のコンデンサと、
前記第一の電力変換手段の直流入力側に対して並列に接続され、当該第一の電力変換手段の直流入力側電力を電圧レベルの異なる第二の直流電力に変換する第二の電力変換手段と、
前記第二の直流電力を蓄電する蓄電手段と、
前記第二の電力変換手段と前記蓄電手段との間に直列に接続された第二のリアクトルと、
を備えた電力変換装置であって、
前記蓄電手段に直列に接続した遮断器と、
前記蓄電手段および前記遮断器の直列回路に対して並列に接続した第二のコンデンサと、
前記第一のリアクトルおよび前記第一のコンデンサの共振特性による電気振動から前記第一の電力変換手段の直流入力側に重畳する電気振動成分を検出する電気振動成分検出手段を設け、
前記遮断器が閉状態では、前記蓄電手段に対する充放電制御指令および前記電気振動成分検出手段から検出した前記電気振動成分により、また、前記遮断器が開状態では、ゼロ設定した前記充放電制御指令および前記電気振動成分検出手段から検出した前記電気振動成分により、前記第二の電力変換手段を制御することによって前記電気振動成分を抑制する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 交流入力電源を第三の直流電力に変換する第三の電力変換手段と、
前記第三の直流電力を交流電力または第一の直流電力のいずれかに変換し、前記交流電力に変換する場合は交流負荷を駆動し、前記第一の直流電力に変換する場合は直流負荷を駆動する第一の電力変換手段と、
前記第一の電力変換手段の直流入力側に対して並列に接続された第一のコンデンサと、
前記第一の電力変換手段の直流入力側に対して並列に接続され、当該第一の電力変換手段の直流入力側電力を電圧レベルの異なる第二の直流電力に変換する第二の電力変換手段と、
前記第二の直流電力を蓄電する蓄電手段と、
前記第二の電力変換手段と前記蓄電手段との間に直列に接続された第二のリアクトルと、
を備えた電力変換装置であって、
前記蓄電手段に直列に接続した遮断器と、
前記蓄電手段および前記遮断器の直列回路に対して並列に接続した第二のコンデンサと、
前記第三の電力変換手段により発生する前記第一の電力変換手段の直流入力側の脈動成分を検出する脈動成分検出手段を設け、
前記遮断器が閉状態では、前記蓄電手段に対する充放電制御指令および前記脈動成分検出手段から検出した前記脈動成分により、また、前記遮断器が開状態では、ゼロ設定した前記充放電制御指令および前記脈動成分検出手段から検出した前記脈動成分により、前記第二の電力変換手段を制御することによって前記脈動成分を抑制する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 請求項1に記載の電力変換装置の制御回路において、
前記第一のリアクトルと前記第一のコンデンサとで構成される入力LCフィルタの共振周波数を、
前記第二のリアクトルと前記第二のコンデンサとで構成される平滑LCフィルタの共振周波数よりも高く設定する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御回路において、
前記電気振動成分検出手段または前記脈動成分検出手段は前記第一のコンデンサの両端の電圧を検出する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御回路において、
前記電気振動成分検出手段または前記脈動成分検出手段は前記第一の電力変換手段の直流入力側の通電電流を検出する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 請求項1または3に記載の電力変換装置の制御回路において、
前記電気振動成分検出手段は前記第一のリアクトルの両端の電圧を検出する
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御回路において、
前記蓄電手段は電気二重層キャパシタまたは二次電池により構成される
ことを特徴とする電力変換装置の制御回路。
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