JP6823897B2 - 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に示すように、電力変換装置10は、電力変換器20と、制御装置50と、を備える。電力変換装置10は、入力12を介して交流電源1に接続される。交流電源1は、たとえば電力系統であり、周波数50Hzまたは60Hzの三相交流電圧を出力する。電力変換装置10は、出力14a,14bを介して、負荷(図示せず)に接続される。負荷は、たとえば誘導電動機等の交流負荷である。
図2(a)〜図2(c)は、各単位変換器の位相の切り替えのパターンを設定したテーブルの例を示す図である。
図3は、電力変換装置の出力電圧に対する出力電流および各単位変換器の位相を例示する模式的なベクトル図である。
図3には、負荷の力率cosφが1である場合の電圧Vout(実線)および出力電流Iout(一点鎖線)の関係が示されている。図3では、テーブル52の第1のパターン[1]にしたがって、位相の設定がされている場合が示されている。
Pa=Voa×Iout×cos(+θ1)
Pb=Vob×Iout×cos(+θ2)
Pc=Voc×Iout×cos(−θ2)=Voc×Iout×cos(+θ2)
Pd=Vod×Iout×cos(−θ1)=Vod×Iout×cos(+θ1)
Pa=Pd<Pb=Pc (1)
となり、相対的に大きい位相の絶対値を有する単位変換器30a,30dが出力する有効電力Pa,Pdは、相対的に小さい位相の絶対値を有する単位変換器30b,30cが出力する有効電力Pb,Pcよりも小さい。
図4に示すように、ステップS1において、制御装置50は、電圧検出器35a〜35dによって、各単位変換器30a〜30dに供給される直流電圧の電圧値Via〜Vidを取得する。
図2(b)にすでに示したように、4個の単位変換器30a〜30dを4種類の位相で制御する場合に、補償用のパターンは6種類存在する。そして、各補償用のパターン[A]〜[F]には、位相の設定として、それぞれ4種類存在する。たとえば、パターン[A]の(大)、(大)、(小)、(小)となる位相設定には、以下の設定が存在する。
+θ2、−θ2、+θ1、−θ1
+θ2、−θ2、−θ1、+θ1
−θ2、+θ2、+θ1、−θ1
−θ2、+θ2、−θ1、+θ1
パターン[A]の設定として、上述のうちの1つの位相が設定される。他のパターン[B]〜[F]についても同様に4種類の位相設定のうちから1がそれぞれ設定される。
図2(c)にすでに示したように、修正後のテーブル52aには、第2のパターン[2]と第3のパターン[3]との間に、補償用のパターン[B]が挿入されている。補償用のパターンを挿入する箇所については、あらかじめ設定されている。
本実施形態の電力変換装置10は、カスケード接続された単位変換器30a〜30dを含む電力変換器20と、単位変換器30a〜30dを動作させるゲート駆動信号を生成する制御装置50と、を備える。制御装置50は、単位変換器30a〜30dのために1パルス制御用のゲート駆動信号の位相をそれぞれ設定し、所定の周期ごとに設定する位相を切り替える。そのため、単位変換器30a〜30dごとに出力できる有効電力を実質的に等しくすることができる。単位変換器30a〜30dごとに出力できる有効電力を実質的に等しくすることによって、単位変換器30a〜30dに供給される直流電圧の電圧値の変動を実質的に均一化することができる。
Claims (5)
- 第1直流電圧を入力して第1交流電圧を出力する第1単位変換器と前記第1単位変換器にカスケード接続され第2直流電圧を入力して第2交流電圧を出力する第2単位変換器とを含む電力変換器と、
前記第1単位変換器を、前記電力変換器の出力電圧に対して第1位相で駆動する第1ゲート駆動信号、および、前記第2単位変換器を、前記出力電圧に対して第2位相で駆動する第2ゲート駆動信号を生成して、前記電力変換器を位相シフト制御にもとづいて1パルス制御する制御装置と、
を備え、
前記第1位相および前記第2位相は、それぞれ異なる値を有する位相に設定され、前記制御装置によって、所定の周期で、前記異なる値の位相が相互に入れ替えられ、
前記制御装置は、
前記第1直流電圧および前記第2直流電圧のそれぞれの電圧値にもとづいて設定された補償用の値を有する位相を含むすべての位相を順次入れ替える電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記第1位相が第1位相設定値に設定され、前記第2位相が前記第1位相設定値よりも小さい値を有する第2位相設定値に設定された第1パターンと、前記第1位相が前記第2位相設定値に設定され、前記第2位相が前記第1位相設定値に設定された第2パターンと、を含むテーブルを有し、
前記制御装置は、前記補償用の位相を前記第1パターンと前記第2パターンとの間に設定した新たなテーブルを生成する請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記第1直流電圧から前記第2直流電圧のそれぞれの電圧値にもとづいて、前記第1直流電圧から前記第2直流電圧をグループ分けし、前記第1直流電圧から前記第2直流電圧のグループ分けにもとづいて、前記テーブルを修正して前記新たなテーブルを生成する請求項2記載の電力変換装置。
- 前記新たなテーブルは、前記グループ分けされたグループのうち、より高い電圧値を含むグループでは、前記第1位相設定値を含み、より低い電圧値を含むグループでは、前記第2位相設定値を含む補償用パターンを含む請求項3記載の電力変換装置。
- 前記第1位相設定値および前記第2位相設定値は、相殺する高調波の次数にもとづいて設定された請求項2〜4のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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