JP7219665B2 - 電力変換装置および異常検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の課題を解決することも含めて、単相3レベル変換器において常に監視する交流出力の情報に基づき、単相3レベル変換器に設ける直流電圧センサの異常を検出するものである。
電力変換装置1000は、有効電力と無効電力とを交流系統1001に出力する装置である。電力変換装置1000は、交流電圧検出器1002、連系変圧器1003、電流検出器1004、直流電圧センサ1005、制御装置1006、半導体スイッチング素子1007、正極側コンデンサ1008、負極側コンデンサ1009およびU相変換部1011(二点鎖線の枠)とV相変換部1012(一点鎖線の枠)とから成る単相3レベル変換器1010(実線の枠)から構成される。U相変換部1011およびV相変換部1012それぞれは、交流電圧を出力する。
図2の(a)は、図1に示すU相1010またはV相1011と、コンデンサ1008および1009を抜き出した図である。回路上に示されたP、CおよびNは電位を表し、電位Cを0電位とした場合、電位Pはコンデンサ1008の電圧と等しくなり、電位Nはコンデンサ1009の電圧と等しくなる。図2(a)~(c)で、点線により示す経路が通電経路である。
EFBCP=ETCP×GCP ・・・ (1)
直流電圧センサの正常時には、直流電圧センサの検出値=直流電圧(コンデンサ電圧)の真値、であるので、検出値が等しくなるよう制御すると真値も等しくなる。一方、2つの直流電圧センサの内1つが異常となって検出ゲイン(GCP)が1以外の値となると、直流電圧バランス制御により直流電圧の検出値を等しくするためのコンデンサ充電電流が流れることで、結果として2つのコンデンサ電圧の真値に差が生じる。
図6は、本発明の実施例1に係る電力変換装置の構成の一例を示す図である。図6では、直流電圧センサの異常を診断するための機能に必要な最低限の機能ブロックを示す。
単相3レベル変換器1010からの出力電力の有効電力の指令値Prefと現在の有効電力検出値Pfbとの偏差が有効電力制御ブロックAPRに入力され、出力電流有効成分の指令値idrefが演算される。また、単相3レベル変換器1010からの出力電力の無効電力の指令値Qrefと現在の無効電力検出値Qfbとの偏差が無効電力制御ブロックAQRに入力され、出力電流無効成分の指令値iqrefが演算される。
出力電流有効成分の指令値idrefに系統電圧位相θの余弦成分(cosθ)を掛け算し、また、出力電流無効成分の指令値iqrefに系統電圧位相θの正弦成分(sinθ)を掛け算し、両者の和から現時点における出力電流指令値Irefを演算する。ここにおいて、系統電圧位相θは、例えばPLL(Phase Locked Loop)により検出する。
Vc={Vac2+(Ia×Zt)2-2*Vac*(Ia×Zt)*cos(90-θ)}1/2 ・・・ (2)
また、本実施例2と先の実施例1とを組み合わせることにより、交流電圧センサの異常か直流電圧センサの異常かを判別することができる。
1001:交流系統
1002:交流電圧検出器
1003:連系変圧器
1004:電流検出器
1005:直流電圧センサ
1006:制御装置
1007:半導体スイッチング素子
1008、1009:コンデンサ
1010:単相3レベル変換器
1011:U相
1012:V相
6001:電力制御用処理装置
6002:交流電圧センサ
6003:出力電圧指令計算部
6004:電圧比較部
6005:交流電圧検出部
6006:直流電圧センサ故障アラーム
Claims (6)
- 単相3レベル変換器と、前記単相3レベル変換器を構成する正側および負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を検出する直流電圧センサとを有し、前記直流電圧センサの検出値が真値と等しいとして、前記正側および前記負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を等しく保つ制御を行う電力変換装置であって、
前記単相3レベル変換器からの出力交流電圧を検出する交流電圧センサと、
前記単相3レベル変換器からの出力交流電流を検出する交流電流センサと、
前記単相3レベル変換器からの出力電力の有効電力の指令値と検出値との差分および当該出力電力の無効電力の指令値と検出値との差分並びに前記出力交流電流に基づいて出力電圧指令値を計算する出力電圧指令計算部と、
前記出力交流電圧と前記出力電圧指令値とを比較して前記直流電圧センサの異常を判定する電圧比較部と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記交流電圧センサが検出する前記出力交流電圧に基づいて算出した前記単相3レベル変換器が出力する無効電力と当該単相3レベル変換器に対する無効電力指令値とを比較して、前記交流電圧センサの異常を判定する比較判定部を
更に備えることを特徴とする電力変換装置。 - 単相3レベル変換器と、前記単相3レベル変換器からの出力電力を受け取る交流系統との間に接続される連系変圧器と、前記単相3レベル変換器を構成する正側および負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を検出する直流電圧センサとを有し、前記直流電圧センサの検出値が真値と等しいとして、前記正側および前記負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を等しく保つ制御を行う電力変換装置であって、
前記単相3レベル変換器からの出力交流電流を検出する交流電流センサと、
前記単相3レベル変換器からの出力電力の有効電力の指令値と検出値との差分および当該出力電力の無効電力の指令値と検出値との差分並びに前記出力交流電流に基づいて前記単相3レベル変換器に対する出力電圧指令値を計算する出力電圧指令計算部と、
前記交流系統の電流および電圧並びに前記連系変圧器のインピーダンスに基づいて前記単相3レベル変換器が出力する実際の出力交流電圧を算出し、当該出力交流電圧と前記出力電圧指令値とを比較して前記直流電圧センサの異常を判定する電圧比較部と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 単相3レベル変換器を構成する正側および負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を検出する直流電圧センサの検出値が真値と等しいとして、前記正側および前記負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を等しく保つ電力変換制御における異常検出方法であって、
交流電圧センサを用いて前記単相3レベル変換器からの出力交流電圧を検出する第1のステップと、
交流電流センサを用いて前記単相3レベル変換器からの出力交流電流を検出する第2のステップと、
前記単相3レベル変換器からの出力電力の有効電力の指令値と検出値との差分および当該出力電力の無効電力の指令値と検出値との差分並びに前記出力交流電流に基づいて前記単相3レベル変換器に対する出力電圧指令値を計算する第3のステップと、
前記出力交流電圧と前記出力電圧指令値とを比較して前記直流電圧センサの異常を判定する第4のステップと
を有する異常検出方法。 - 請求項4に記載の異常検出方法であって、
前記交流電圧センサが検出する前記出力交流電圧に基づいて前記単相3レベル変換器が出力する無効電力を算出し、算出した当該無効電力と当該単相3レベル変換器に対する無効電力指令値とを比較して前記交流電圧センサの異常を判定する第5のステップ
を更に有する異常検出方法。 - 単相3レベル変換器を構成する正側および負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を検出する直流電圧センサの検出値が真値と等しいとして、前記正側および前記負側の直流電圧回路それぞれの直流電圧を等しく保つ電力変換制御における異常検出方法であって、
交流電流センサを用いて前記単相3レベル変換器からの出力交流電流を検出する第1のステップと、
前記単相3レベル変換器からの出力電力の有効電力の指令値と検出値との差分および当該出力電力の無効電力の指令値と検出値との差分並びに前記出力交流電流に基づいて前記単相3レベル変換器に対する出力電圧指令値を計算する第2のステップと、
前記単相3レベル変換器と当該単相3レベル変換器からの出力電力を受け取る交流系統との間に接続される連系変圧器のインピーダンスおよび当該交流系統の電流並びに電圧に基づいて当該単相3レベル変換器が出力する実際の出力交流電圧を算出する第3のステップと、
前記出力交流電圧と前記出力電圧指令値とを比較して前記直流電圧センサの異常を判定する第4のステップと
を有する異常検出方法。
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JP2006191743A (ja) | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3レベルpwm電力変換装置 |
JP2007282299A (ja) | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Nissan Motor Co Ltd | 電圧センサの故障診断装置 |
JP2017118643A (ja) | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 自励式無効電力補償装置 |
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