JP7030248B2 - マルチレベルコンバータの動作方法 - Google Patents
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Description
各相モジュールのスイッチング装置は、スイッチング装置の第1のスイッチング位置において交流電圧接続部を第1の接続点に(電気的に)接続しかつスイッチング装置の第2のスイッチング位置において交流電圧接続部を第1の接続点から(電気的に)分離する第1の電子パワースイッチを有し、
各相モジュールのスイッチング装置は、スイッチング装置の第2のスイッチング位置において交流電圧接続部を第2の接続点に(電気的に)接続しかつスイッチング装置の第1のスイッチング位置において交流電圧接続部を第2の接続点から(電気的に)分離する第2の電子パワースイッチを有する。1つのスイッチング装置の2つの電子パワースイッチを用いて、第1の接続点と第2の接続点との間の切換えを格別に容易かつ迅速に実行することができる。
各相モジュールのスイッチング装置は、当該相モジュールの交流電圧接続部に印加される電圧の瞬時値がゼロよりも大きい(又はゼロに等しい)ときに第1のスイッチング位置をとり、前記スイッチング装置は、前記交流電圧接続部に印加される電圧の瞬時値がゼロよりも小さいときに第2のスイッチング位置をとる。又は、
各相モジュールのスイッチング装置は、当該相モジュールの交流電圧接続部に印加される電圧の瞬時値が第1の予め選択された電圧範囲にあるときに第1のスイッチング位置をとり、前記スイッチング装置は、前記交流電圧接続部に印加される電圧の瞬時値が第2の予め選択された電圧範囲にあるときに第2のスイッチング位置をとる。第1の選択肢は、有利に、スイッチング装置がいつ第1のスイッチング位置をとるか、また、スイッチング装置がいつ第2のスイッチング位置をとるかを規定する格別に簡単な方法を成している。即ち、スイッチング装置は、交流電圧の瞬時値がゼロより大きい(又はゼロに等しい)ときには、第1のスイッチング位置をとり、交流電圧の瞬時値がゼロより小さいときには、第2のスイッチング位置をとる。第2の選択肢は、交流電圧の瞬時値が第1の予め選択された電圧範囲にあるときに、第1のスイッチング位置がとられることを示す。交流電圧の瞬時値が第2の予め選択された電圧範囲にあるときには、第2のスイッチ位置がとられる。この変形例は、スイッチング装置のよりフレキシブルなスイッチングを可能にする。
2_1…2-n 第2の相モジュールアームのモジュール
5, 5’,5” 交流電圧接続部
11, 11’,11” 第1の相モジュールアーム
13, 13’,13” 第2の相モジュールアーム
16,17 直流電圧接続部
202 接地接続部
400,400’,400” 相モジュール
404,404’,404” 第3の相モジュールアーム
408_1…408_n 第3の相モジュールアームのモジュール
412,412’,412” 第1の接続点
416,416’,416” 第2の接続点
420,420’,420” スイッチング装置
424,424’,424” 第1の電子パワースイッチ
428,428’,428” 第2の電子パワースイッチ
421,422 スイッチング位置
501,502 変圧器
503, 504 目標値生成器
800 マルチレベルコンバータ
902, 906, 1002, 1006 電子スイッチング要素
904, 908, 1004, 1008 ダイオード
910 エネルギ蓄積器
912,915 モジュール接続部
iΣα,iΣβ 目標電流空間ベクトルの成分
iΣα,dc,iΣβ,dc 目標電流空間ベクトルの成分の直流分
iΣα,-,iΣβ,- 目標電流空間ベクトルの成分の逆相分
iΣα,+,iΣβ,+ 目標電流空間ベクトルの成分の正相分
S1~S3 方法ステップ
t 時間
T 期間
T1~T4 サイリスタ
U 電圧
Uac 交流電圧
Udc 直流電圧
Un 第2の相モジュールアームの電圧
Up 第1の相モジュールアームの電圧
Us 第3の相モジュールアームの電圧
WΔ1,WΔ2,WΔ3 エネルギ差分量
WΔα,WΔβ,WΔ0 エネルギ差分空間ベクトルの成分
WΣ1,WΣ2,WΣ3 エネルギ合計量
WΣα,WΣβ,WΣ0 エネルギ合計空間ベクトルの成分
Claims (10)
- 複数の相モジュール(400,400’,400”)を備えたマルチレベルコンバータ(800)を動作させるための方法であって、
前記マルチレベルコンバータ(800)の第1の直流電圧接続部(16)と第2の直流電圧接続部(17)との間に、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)が互いに並列接続されて配置されており、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)が、それぞれ複数のモジュール(1_1…1_n;2_1…2_n;408_1…408_n)を有し、前記複数のモジュール(1_1…1_n;2_1…2_n;408_1…408_n)が、それぞれ少なくとも2つの電子スイッチング要素(902、906)とエネルギ蓄積器(910)とを有し、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれが、前記第1の直流電圧接続部(16)に接続されている第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)と、前記第2の直流電圧接続部(17)に接続されている第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)と、フルブリッジ回路を備えた少なくとも1つのモジュール(408_1)を有するとともに、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)を前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)に接続する第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)と、スイッチング装置(420,420’,420”)とを有し、
前記スイッチング装置(420,420’,420”)が、第1のスイッチング位置(421)において、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の交流電圧接続部(5,5’,5”)を、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)と前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)との間の第1の接続点(412,412’,412”)に接続すると共に、第2のスイッチング位置(422)において、前記交流電圧接続部(5,5’,5”)を前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)と前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)との間の第2の接続点(416,416’,416”)に接続する、マルチレベルコンバータ(800)を動作させるための方法において、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれについて、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)のエネルギと、前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)のエネルギとの和に対する尺度であるエネルギ合計量(WΣ1,WΣ2,WΣ3)が決定され、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれについて、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のスイッチング装置(420,420’,420”)のスイッチング位置(421,422)に応じて、エネルギ差分量(WΔ1,WΔ2,WΔ3)が決定され、前記エネルギ差分量(WΔ1,WΔ2,WΔ3)が、
第1のスイッチング位置(421)においては、前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)と前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)とのエネルギの差に対する尺度であり、第2のスイッチング位置(422)においては、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)と前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)とのエネルギの差に対する尺度であり、
前記相モジュールアーム(11,11’,11”,13,13’,13”,404,404’,404”)間のエネルギ不平衡を補償するために、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記エネルギ合計量(WΣ1,WΣ2,WΣ3)および前記エネルギ差分量(WΔ1,WΔ2,WΔ3)に応じて、前記マルチレベルコンバータ(800)の循環電流が調節される、
マルチレベルコンバータ(800)を動作させるための方法。 - 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の全てのエネルギ合計量(WΣ1,WΣ2,WΣ3)からエネルギ合計空間ベクトルが生成され、前記エネルギ合計空間ベクトルに応じて、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)間のエネルギ不平衡を補償するために、前記循環電流の直流成分が調節される、請求項1記載の方法。
- 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれのエネルギ合計量(WΣ1,WΣ2,WΣ3)が、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)に印加される電圧(Up)と前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)に印加される電圧(Un)とから決定される、請求項2に記載の方法。
- 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の全てのエネルギ差分量(WΔ1,WΔ2,WΔ3)からエネルギ差分空間ベクトルが生成され、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の個々の相モジュールアーム(11,11’,11”,13,13’,13”,404,404’,404”)間のエネルギ不平衡を補償す
るために、前記エネルギ差分空間ベクトルに応じて、前記循環電流の正相分および逆相分が調節される請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれのエネルギ差分量(WΔ1,WΔ2,WΔ3)が、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記スイッチング装置(420,420’,420”)の前記第1のスイッチング位置(421)においては、前記第2の相モジュールアーム(13,13’,13”)に印加される電圧(Un)と前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)に印加される電圧(Us)とから決定され、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記スイッチング装置(420,420’,420”)の前記第2のスイッチング位置(422)においては、前記第1の相モジュールアーム(11,11’,11”)に印加される電圧(Up)と前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)に印加される電圧(Us)とから決定される、
請求項4記載の方法。 - 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの電気スイッチング装置(420,420’,420”)が、
前記第2のスイッチング位置(422)においては、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)を第1の接続点(412,412’,412”)から分離し、
前記第1のスイッチング位置(421)においては、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)を第2の接続点(416,416’,416”)から分離する、請求項の1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)のそれぞれの少なくとも1つのモジュール(408_1…408_n)が、正または負の極性の電圧を出力することができるように構成されている、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の相モジュールアーム(404,404’,404”)のそれぞれの少なくとも1つのモジュール(408_1…408_n)が、フルブリッジ回路を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの前記スイッチング装置(420,420’,420”)が、前記複数の(400,400’,400”)
の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)に印加される交流電圧(Uac)の瞬時値に応じた前記スイッチング位置(421、422)をとる、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの前記スイッチング装置(420,420’,420”)は、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)に印加される交流電圧(Uac)の瞬時値がゼロよりも大きいときに、前記第1のスイッチング位置(421)をとり、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの前記スイッチング装置(420,420’,420”)は、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)に印加される交流電圧(Uac)の瞬時値がゼロよりも小さいときに、前記第2のスイッチング位置(422)をとる、又は、
前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの前記スイッチング装置(420,420’,420”)は、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)に印加される交流電圧(Uac)の瞬時値が第1の予め選択された電圧範囲にあるときに、前記第1のスイッチング位置(421)をとり、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)のそれぞれの前記スイッチング装置(420,420’,420”)は、前記複数の相モジュール(400,400’,400”)の前記交流電圧接続部(5,5’,5”)に印加される交流電圧(Uac)の瞬時値が第2の予め選択された電圧範囲にあるときに、前記第2のスイッチング位置(422)をとる、
請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
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