JP6817163B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1は、本実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図1に示すように、電力変換装置20は、変圧器4を介して電力系統5に連系されている。電力系統5は、この例では、50Hzまたは60Hzの周波数の三相交流を供給する交流電源である。電力変換装置20は、電力系統5の各相の系統電圧vsr,vss,vstを検出し、電力系統5の各相に交流電流ir,is,itを供給する。この例では、電力変換装置20は、電力系統に無効電力を注入する無効電力補償装置である。
図4(a)〜図4(c)のそれぞれにおいて、最上段の図は、アーム電流iarmの位相θに対する変化を表す動作波形である。2段目の図は、n段目の単位変換器11の段間バランス操作量vinの位相θに対する変化を表す動作波形である。最下段の図は、n段目の単位変換器11のコンデンサ13に流入する電力pnの位相θに対する変化を表す動作波形である。
図5に示すように、セル制御器50の段間バランス制御器52には、アーム電流iarmに等しいセル電流icellが入力される。セル電流icellは、電流検出器15によって検出され、電流検出器15は、セル制御器50によって制御される単位変換器11に設けられている。そのため、段間バランス制御器52は、遅延のない実際のアーム電流iにもとづいて、コンデンサ13への流入電力pnを計算することができる。なお、電圧指令値v*やコンデンサ電圧vcnについては、遅延要素Dによって遅延を生じ得るが、この遅延は、上述のフィードバック制御には、ほとんど影響しない。
まず、比較例の電力変換装置について説明する。
なお、図6および後述する図7は、各制御機能および単位変換器の階層関係を表すことに主眼があるため、信号の接続等について概略が示された模式図である。
本実施形態の場合には、段間バランス制御器52が電力変換器1に分散配置されている。つまり、ゲート信号線は電力変換器1内に収納される。中央制御器30、相制御器40およびセル制御器50は、伝送通信によって互いにデータを伝送し、交換する。ここで、アーム電流iarmをアーム14ごとに検出し、一旦制御装置2に送信してから、他のデータのように各段間バランス制御器に配信した場合には、アーム電流iarmのデータに遅延が生じることになる。
上述では、段間バランス制御器52では、電流検出器15によって検出されたセル電流icellを入力し、符号器によってセル電流icellの向きを判定した。段間バランス制御器が必要とするのは、セル電流icellの方向であるため、電流検出器に代えて、電流方向を検出することができる電流方向検出器を用いてもよい。
図8は、本実施形態に係る電力変換装置の一部を例示するブロック図である。
図8は、上述した図5と同様に、本実施形態の電力変換装置の動作を説明するための模式的なブロック図である。上述の他の実施形態において説明したように、段間バランス制御は、単位変換器11ごとのセル電流icellを用いれば安定した制御を実現することができるので、段間バランス制御のためのすべての要素をセル制御器にもたせる必要はない。本実施形態では、段間バランス制御器の一部を相制御器にもたせている。
図9は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示するブロック図である。
上述の他の実施形態や変形例では、単位変換器11ごとにアーム電流iarmに等しいセル電流icellを検出して、電流方向のデータとして用いたが、アーム電流iarmの方向は、直接測定しなくても、他のパラメータを用いて推定することができる。
本実施形態の電力変換装置では、セル制御器において、コンデンサ電圧vcnの変動および単位変換器の出力電圧の正負符号からアーム電流(セル電流)の正負符号を推定する。
図10は、本実施形態に係る電力変換装置の一部を例示するブロック図である。
図11は、本実施形態の電力変換装置の動作を説明するための表である。
図12は、本実施形態の電力変換装置の動作原理を説明する動作波形の例である。
図10に示すように、本実施形態では、各段間バランス制御器452は、セル電流方向判定部453を含む。n段目の段間バランス制御器452では、セル電流方向判定部453は、コンデンサ電圧vcnおよび単位変換器11の出力電圧vnを入力し、これらにもとづいて、セル電流icellの流れる方向を推定する。
Claims (6)
- スイッチング素子と前記スイッチング素子のオンオフによって充放電するコンデンサとをそれぞれ含み直列に接続された複数の単位変換器と、前記複数の単位変換器に流れる電流の方向である電流方向にもとづいて前記コンデンサの電圧に対する指令値を生成するセル制御器と、を含む電力変換器と、
前記セル制御器から前記コンデンサの電圧を取得し、前記コンデンサの電圧にもとづいて、前記コンデンサの電圧の平均値を前記セル制御器に供給する制御装置と、
を備え、
前記複数の単位変換器に流れる電流は、前記複数の単位変換器のうちの1つに流れるセル電流であり、
前記セル制御器は、前記複数の単位変換器ごとに設けられ、前記制御装置との間で、前記コンデンサの電圧のデータを伝送通信する電力変換装置。 - 前記複数の単位変換器は、前記電流を検出する電流検出手段をそれぞれ含み、
前記セル制御器は、前記電流検出手段によって検出されたそれぞれの前記電流方向を用いる請求項1記載の電力変換装置。 - 前記電流検出手段は、前記電流方向を検出する電流方向検出器である請求項2記載の電力変換装置。
- 前記電流方向は、外部から与えられる交流電流指令値にもとづいて、推定される請求項1記載の電力変換装置。
- 前記電流方向は、前記コンデンサ電圧の時間変化および交流電圧の指令値の正負符号にもとづいて推定される請求項1記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記コンデンサの電圧のデータおよび前記コンデンサの電圧の平均値にもとづいて、前記コンデンサの電圧に関する制御量を演算し、演算結果を前記セル制御器に伝送通信する請求項1〜5のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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JP2017136549A JP6817163B2 (ja) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | 電力変換装置 |
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JP2019022267A JP2019022267A (ja) | 2019-02-07 |
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