JP6864546B2 - Three-phase inverter instantaneous value analysis device, three-phase inverter instantaneous value analysis method and program - Google Patents
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Description
本発明は、三相インバータ瞬時値解析装置、三相インバータ瞬時値解析方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a three-phase inverter instantaneous value analysis device, a three-phase inverter instantaneous value analysis method, and a program.
従来から、プロセス仕様から電力変換器特性までを一貫してシミュレーションする装置、方法およびプログラムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, devices, methods and programs for consistently simulating process specifications to power converter characteristics have been known (see, for example, Patent Document 1).
また、インバータを介して配電系統に連系する分散型電源の普及に伴い、電圧などに関する配電系統の動的挙動の解析が重要となってきた。このような解析には、波形レベルでインバータの動特性を詳細に模擬できる瞬時値解析が有効な手段となる。
一方で、インバータ機器を含む瞬時値解析では、そのスイッチング動作を再現するため、他の電力設備(変圧器、負荷時タップ切替変圧器(LRT:Load ratio control transformer)、高圧自動電圧調整器(SVR:Step voltage regulator)など)の場合と比較して、解析の計算時間刻みを小さく設定する必要があり、計算速度を制約する要因となっている。なお、他の電力設備については、計算時間刻みを500μs前後で計算しても基本波成分の動特性を模擬可能である。
Further, with the spread of distributed power sources connected to the distribution system via an inverter, it has become important to analyze the dynamic behavior of the distribution system with respect to voltage and the like. For such analysis, instantaneous value analysis that can simulate the dynamic characteristics of the inverter in detail at the waveform level is an effective means.
On the other hand, in the instantaneous value analysis including the inverter equipment, in order to reproduce the switching operation, other power equipment (transformer, tap switching transformer at load (LRT), high voltage automatic voltage regulator (SVR)), high voltage automatic voltage regulator (SVR) : Step voltage regulator), etc.), it is necessary to set the calculation time step of the analysis smaller, which is a factor that limits the calculation speed. For other electric power equipment, the dynamic characteristics of the fundamental wave component can be simulated even if the calculation time step is calculated in about 500 μs.
図8は、従来の解析モデルRM1の概略構成図である。
解析モデルRM1は、スイッチングモデルであり、代表的なモデル化手法の一つである。解析モデルRM1は、個々のトランジスタM2A〜M2Fのスイッチング動作を模擬する。最近の機器では、トランジスタM2A〜M2Fの動作周波数は数kHz〜20kHz程度に設計され、これを模擬するためには、解析モデルRM1の計算時間刻みを数μs以下に設定する必要がある。このため、解析モデルRM1の解析の計算時間刻みを他の電力設備と比較して1/500程度に小さく設定する必要がある。
図8に示す例では、直列接続されたトランジスタM2A、M2Bが、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に配置されている。また、直列接続されたトランジスタM2C、M2Dが、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に配置されている。また、直列接続されたトランジスタM2E、M2Fが、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に配置されている。
ダイオードM2aは、トランジスタM2Aに逆並列に接続されている。ダイオードM2bは、トランジスタM2Bに逆並列に接続されている。ダイオードM2cは、トランジスタM2Cに逆並列に接続されている。ダイオードM2dは、トランジスタM2Dに逆並列に接続されている。ダイオードM2eは、トランジスタM2Eに逆並列に接続されている。ダイオードM2fは、トランジスタM2Fに逆並列に接続されている。
トランジスタM2AとトランジスタM2Bとの中間位置Mabは、リアクトルL1を介して第1交流端子M11に接続されている。トランジスタM2CとトランジスタM2Dとの中間位置Mcdは、リアクトルL2を介して第2交流端子M12に接続されている。トランジスタM2EとトランジスタM2Fとの中間位置Mefは、リアクトルL3を介して第3交流端子M13に接続されている。
第1交流端子M11は、コンデンサC2を介して第2交流端子M12に接続されている。第2交流端子M12は、コンデンサC3を介して第3交流端子M13に接続されている。第3交流端子M13は、コンデンサC1を介して第1交流端子M11に接続されている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the conventional analysis model RM1.
The analysis model RM1 is a switching model and is one of the typical modeling methods. The analysis model RM1 simulates the switching operation of the individual transistors M2A to M2F. In recent equipment, the operating frequencies of the transistors M2A to M2F are designed to be about several kHz to 20 kHz, and in order to simulate this, it is necessary to set the calculation time step of the analysis model RM1 to several μs or less. Therefore, it is necessary to set the calculation time step of the analysis of the analysis model RM1 to about 1/500 smaller than that of other electric power equipment.
In the example shown in FIG. 8, the transistors M2A and M2B connected in series are arranged between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. Further, the transistors M2C and M2D connected in series are arranged between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. Further, the transistors M2E and M2F connected in series are arranged between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22.
The diode M2a is connected to the transistor M2A in antiparallel. The diode M2b is connected to the transistor M2B in antiparallel. The diode M2c is connected to the transistor M2C in antiparallel. The diode M2d is connected to the transistor M2D in antiparallel. The diode M2e is connected to the transistor M2E in antiparallel. The diode M2f is connected to the transistor M2F in antiparallel.
The intermediate position Mab between the transistor M2A and the transistor M2B is connected to the first AC terminal M11 via the reactor L1. The intermediate position Mcd between the transistor M2C and the transistor M2D is connected to the second AC terminal M12 via the reactor L2. The intermediate position Mef between the transistor M2E and the transistor M2F is connected to the third AC terminal M13 via the reactor L3.
The first AC terminal M11 is connected to the second AC terminal M12 via the capacitor C2. The second AC terminal M12 is connected to the third AC terminal M13 via the capacitor C3. The third AC terminal M13 is connected to the first AC terminal M11 via the capacitor C1.
図9は、他の従来の解析モデルRM2の概略構成図である。
近年、インバータのスイッチング動作を模擬しないことにより、大きな計算時間刻みで利用可能とする、平均値モデリング手法が開発されている。図9に示す解析モデルRM2は、この代表的なモデルであり、電圧源型平均値モデルと称されるものである。解析モデルRM2は、電圧変調を行わない。
図9に示す例では、第2直流端子M22が、電圧指令値に基づく制御電圧源V1、スイッチS1およびリアクトルL1を介して第1交流端子M11に接続されている。また、第2直流端子M22は、電圧指令値に基づく制御電圧源V2、スイッチS2およびリアクトルL2を介して第2交流端子M12に接続されている。また、第2直流端子M22は、電圧指令値に基づく制御電圧源V3、スイッチS3およびリアクトルL3を介して第3交流端子M13に接続されている。
解析モデルRM2では、計算時間刻みを40μs程度に大きくすることができ、解析モデルRM1(スイッチングモデル)に対して高速化が実現されるものの、未だ他の配電機器の解析モデルと比較すれば1/40程度小さい計算時間刻みを必要とする。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of another conventional analysis model RM2.
In recent years, an average value modeling method has been developed that can be used at large calculation time intervals by not simulating the switching operation of the inverter. The analysis model RM2 shown in FIG. 9 is a typical model of this, and is called a voltage source type average value model. The analysis model RM2 does not perform voltage modulation.
In the example shown in FIG. 9, the second DC terminal M22 is connected to the first AC terminal M11 via the control voltage source V1, the switch S1 and the reactor L1 based on the voltage command value. Further, the second DC terminal M22 is connected to the second AC terminal M12 via the control voltage source V2, the switch S2 and the reactor L2 based on the voltage command value. Further, the second DC terminal M22 is connected to the third AC terminal M13 via a control voltage source V3 based on a voltage command value, a switch S3, and a reactor L3.
In the analysis model RM2, the calculation time step can be increased to about 40 μs, and although the speed is higher than that of the analysis model RM1 (switching model), it is still 1 / compared to the analysis model of other distribution equipment. It requires a calculation time step as small as 40.
系統連系用インバータを含んだ配電系統の動的挙動の解析を高速化するためには、他の電力設備と同程度の計算時間刻みで利用可能な三相インバータの瞬時値解析モデルが必要である。
三相インバータの瞬時値解析モデルでは、変換器制御部から三相インバータ主回路へと信号を受け渡す際に、計算時間刻み分の遅延が発生する。この遅延は、三相インバータの出力電流(交流電流)の位相に計算誤差を生じる要因となる。計算時間刻みを大きくするに従って、この計算誤差が拡大する。計算時間刻みを大きく設定しても、実用上十分に小さい誤差で計算できる解析モデルとする必要がある。
In order to speed up the analysis of the dynamic behavior of the distribution system including the grid interconnection inverter, it is necessary to have an instantaneous value analysis model of the three-phase inverter that can be used in the same calculation time interval as other power equipment. is there.
In the instantaneous value analysis model of the three-phase inverter, when the signal is passed from the converter control unit to the three-phase inverter main circuit, a delay of the calculation time is generated. This delay causes a calculation error in the phase of the output current (alternating current) of the three-phase inverter. This calculation error increases as the calculation time step increases. Even if the calculation time step is set large, it is necessary to make an analysis model that can be calculated with a practically small error.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、計算時間刻みを大きく設定しても計算誤差を抑制することができる三相インバータ瞬時値解析装置、三相インバータ瞬時値解析方法およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a three-phase inverter instantaneous value analysis device and a three-phase inverter instantaneous value analysis method capable of suppressing a calculation error even if a large calculation time step is set. And the purpose of providing the program.
[1]上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る三相インバータ瞬時値解析装置は、解析モデルを用いることによって、三相インバータの瞬時値を解析する三相インバータ瞬時値解析装置であって、前記解析モデルは、三相インバータ主回路の交流端子側部と、前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、直流電流算出部とを備え、前記交流端子側部は、第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、前記直流端子側部は、第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、前記変換器制御部は、交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、前記位相検出器は、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出し、前記位相補正量算出部は、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出し、前記交流電流指令値算出部は、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出し、前記直流電流算出部は、前記第1指令値と前記第1電圧との積と、前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出し、前記第1電流源は、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第2電流源は、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第3電流源は、前記直流電流を注入する。 [1] In order to achieve the above object, the three-phase inverter instantaneous value analysis device according to one aspect of the present invention is a three-phase inverter instantaneous value analysis device that analyzes the instantaneous value of the three-phase inverter by using an analysis model. The analysis model includes an AC terminal side portion of the three-phase inverter main circuit, a DC terminal side portion of the three-phase inverter main circuit, a converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit, and a DC current. A calculation unit is provided, and the AC terminal side portion includes a first current source arranged in a first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and the second AC terminal and the third AC terminal. A second current source arranged in the second wiring for connecting the above is provided, and the DC terminal side portion includes a third current source arranged in the third wiring for connecting the first DC terminal and the second DC terminal. The converter control unit includes an AC current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit. The phase detector has a DC voltage of the first DC terminal and the second DC. The first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal, which is generated by being input between the terminals, and the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal. The AC voltage phase is detected based on the voltage, the phase correction amount calculation unit calculates the phase correction amount for correcting the AC voltage phase, and the AC current command value calculation unit calculates the AC voltage phase and the AC voltage phase. The first command value of the alternating current and the second command value of the alternating current are calculated based on the total value obtained by adding the phase correction amount, and the DC current calculation unit uses the first command value and the first voltage. The sum of the product of the second command value and the second voltage is between the DC current injected by the third current source and the first DC terminal and the second DC terminal. The DC current is calculated so as to be equal to the product of the third voltage, and the first current source injects an alternating current into the alternating current terminal side portion based on the first command value, and the second current source. The current source injects an alternating current into the AC terminal side portion based on the second command value, and the third current source injects the DC current.
[2]また、本発明の一態様に係る三相インバータ瞬時値解析装置において、前記交流電流指令値算出部は、d−q座標系の交流電流の第3指令値を算出するd−q座標系交流電流指令値算出部と、前記第1指令値および前記第2指令値を算出するa−b−c座標系交流電流指令値算出部とを備え、前記a−b−c座標系交流電流指令値算出部は、前記合計値と前記第3指令値とに基づいて、前記第1指令値および前記第2指令値を算出するようにしてもよい。 [2] Further, in the three-phase inverter instantaneous value analysis device according to one aspect of the present invention, the AC current command value calculation unit calculates the third command value of the AC current in the dq coordinate system. A system AC current command value calculation unit and an abc coordinate system AC current command value calculation unit for calculating the first command value and the second command value are provided, and the abc coordinate system AC current is provided. The command value calculation unit may calculate the first command value and the second command value based on the total value and the third command value.
[3]また、本発明の一態様に係る三相インバータ瞬時値解析装置において、前記d−q座標系交流電流指令値算出部は、直流電圧制御器と、無効電力制御器とを備え、前記直流電圧制御器は、前記第3電圧と前記第3電圧の指令値との差分に基づいて、前記第3指令値のうちのd軸成分を算出し、前記無効電力制御器は、無効電力指令値と無効電力検出値との差分に基づいて、前記第3指令値のうちのq軸成分を算出するようにしてもよい。 [3] Further, in the three-phase inverter instantaneous value analyzer according to one aspect of the present invention, the dq coordinate system AC current command value calculation unit includes a DC voltage controller and an reactive power controller. The DC voltage controller calculates the d-axis component of the third command value based on the difference between the third voltage and the command value of the third voltage, and the reactive power controller calculates the reactive power command. The q-axis component of the third command value may be calculated based on the difference between the value and the invalid power detection value.
[4]また、本発明の一態様に係る三相インバータ瞬時値解析装置において、前記直流端子側部は、第1ダイオードと、第2ダイオードと、第3ダイオードと、第4ダイオードと、第5ダイオードと、第6ダイオードとを備え、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードは、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、前記第3ダイオードおよび前記第4ダイオードは、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードに対して並列に、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、前記第5ダイオードおよび前記第6ダイオードは、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードに対して並列に、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとの中間位置は、前記第1交流端子に接続され、前記第3ダイオードと前記第4ダイオードとの中間位置は、前記第2交流端子に接続され、前記第5ダイオードと前記第6ダイオードとの中間位置は、前記第3交流端子に接続され、前記変換器制御部は、前記第1電流源に対する前記第1指令値の入力を遮断する第1乗算器と、前記第2電流源に対する前記第2指令値の入力を遮断する第2乗算器とを更に備えるようにしてもよい。 [4] Further, in the three-phase inverter instantaneous value analyzer according to one aspect of the present invention, the DC terminal side portion includes a first diode, a second diode, a third diode, a fourth diode, and a fifth diode. A diode and a sixth diode are provided, the first diode and the second diode are connected in series between the first DC terminal and the second DC terminal, and the third diode and the fourth diode are connected in series. , The first diode and the second diode are connected in series between the first DC terminal and the second DC terminal, and the fifth diode and the sixth diode are the first diode. And, in parallel with the second diode, the first DC terminal and the second DC terminal are connected in series, and the intermediate position between the first diode and the second diode is the first AC terminal. The intermediate position between the third diode and the fourth diode is connected to the second AC terminal, and the intermediate position between the fifth diode and the sixth diode is connected to the third AC terminal. Then, the converter control unit has a first multiplier that blocks the input of the first command value to the first current source and a second multiplication that blocks the input of the second command value to the second current source. It may be provided with a vessel.
[5]上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る三相インバータ瞬時値解析方法は、解析モデルを用いることによって、三相インバータの瞬時値を解析する三相インバータ瞬時値解析方法であって、前記解析モデルは、三相インバータ主回路の交流端子側部と、前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、直流電流算出部とを備え、前記交流端子側部は、第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、前記直流端子側部は、第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、前記変換器制御部は、交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、前記位相検出器が、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出するステップと、前記位相補正量算出部が、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出するステップと、前記交流電流指令値算出部が、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出するステップと、前記直流電流算出部が、前記第1指令値と前記第1電圧との積と、前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出するステップと、前記第1電流源が、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第2電流源が、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第3電流源が、前記直流電流を注入するステップとを含む。 [5] In order to achieve the above object, the three-phase inverter instantaneous value analysis method according to one aspect of the present invention is a three-phase inverter instantaneous value analysis method that analyzes the instantaneous value of a three-phase inverter by using an analysis model. The analysis model includes an AC terminal side portion of the three-phase inverter main circuit, a DC terminal side portion of the three-phase inverter main circuit, a converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit, and a DC current. A calculation unit is provided, and the AC terminal side portion includes a first current source arranged in a first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and the second AC terminal and the third AC terminal. A second current source arranged in the second wiring for connecting the above is provided, and the DC terminal side portion includes a third current source arranged in the third wiring for connecting the first DC terminal and the second DC terminal. The converter control unit includes an AC current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit, and the phase detector has a DC voltage of the first DC terminal and the second DC. The first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal, which is generated by being input between the terminals, and the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal. The step of detecting the AC voltage phase based on the voltage, the step of calculating the phase correction amount for correcting the AC voltage phase by the phase correction amount calculation unit, and the AC current command value calculation unit for the AC current command value calculation unit. The step of calculating the first command value of the alternating current and the second command value of the alternating current based on the total value obtained by adding the voltage phase and the phase correction amount, and the DC current calculation unit perform the first command value. The sum of the product of the first voltage and the product of the second command value and the second voltage is the DC current injected by the third current source, the first DC terminal, and the second. The step of calculating the DC current so that the product with the third voltage between the DC terminal and the DC terminal is equal to the product, and the first current source transfers an AC current to the AC terminal side based on the first command value. The second current source injects an alternating current into the AC terminal side portion based on the second command value, and the third current source injects the DC current. ..
[6]上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、解析モデルを用いることによって三相インバータの瞬時値を解析させるプログラムであって、前記解析モデルは、三相インバータ主回路の交流端子側部と、前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、直流電流算出部とを備え、前記交流端子側部は、第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、前記直流端子側部は、第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、前記変換器制御部は、交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、前記位相検出器が、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出するステップと、前記位相補正量算出部が、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出するステップと、前記交流電流指令値算出部が、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出するステップと、前記直流電流算出部が、前記第1指令値と前記第1電圧との積と、前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出するステップと、前記第1電流源が、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第2電流源が、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第3電流源が、前記直流電流を注入するステップとを、前記コンピュータに実行させる。 [6] In order to achieve the above object, the program according to one aspect of the present invention is a program that causes a computer to analyze an instantaneous value of a three-phase inverter by using an analysis model, and the analysis model is a three-phase. The AC terminal side of the inverter main circuit, the DC terminal side of the three-phase inverter main circuit, the converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit, and the DC current calculation unit are provided. The unit is arranged in the first current source arranged in the first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and in the second wiring connecting the second AC terminal and the third AC terminal. A second current source is provided, the DC terminal side portion includes a third current source arranged in a third wiring connecting the first DC terminal and the second DC terminal, and the converter control unit is an alternating current. A current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit are provided, and the phase detector receives a DC voltage between the first DC terminal and the second DC terminal. The AC voltage phase is determined based on the generated first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal and the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal. The step of detecting, the step of calculating the phase correction amount for correcting the AC voltage phase by the phase correction amount calculation unit, and the step of calculating the phase correction amount for correcting the AC voltage phase, and the AC current command value calculation unit add the AC voltage phase and the phase correction amount. Based on the total value, the step of calculating the first command value of the alternating current and the second command value of the alternating current, and the DC current calculation unit determines the product of the first command value and the first voltage. The sum of the product of the second command value and the second voltage is the DC current injected by the third current source and the third voltage between the first DC terminal and the second DC terminal. The step of calculating the DC current and the first current source injecting an alternating current into the AC terminal side portion based on the first command value so as to be equal to the product of the second current source. However, based on the second command value, the alternating current is injected into the AC terminal side portion, and the third current source causes the computer to perform the step of injecting the DC current.
本発明によれば、計算時間刻みを大きく設定しても計算誤差を抑制することができる。 According to the present invention, the calculation error can be suppressed even if the calculation time step is set large.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の概略構成図である。図2は、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の変換器制御部M3などの詳細図である。
図1および図2に示す例では、三相インバータ瞬時値解析装置1が、解析モデルMを用いることによって、三相インバータの瞬時値(特には、瞬時値電圧および瞬時値電流)を解析する。解析モデルMは、三相インバータ主回路MMの交流端子側部M1と、三相インバータ主回路MMの直流端子側部M2と、変換器制御部M3と、直流電流算出部M4とを備えている。
図1および図2に示す例では、三相インバータ主回路MMがシミュレーション装置において実現されるが、他の例では、三相インバータの実機を用いて三相インバータ主回路MMを実現してもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the three-phase inverter instantaneous
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the three-phase inverter instantaneous
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the three-phase inverter main circuit MM is realized in the simulation device, but in another example, the three-phase inverter main circuit MM may be realized by using an actual three-phase inverter. ..
図1および図2に示す例では、交流端子側部M1が、第1交流端子M11と、第2交流端子M12と、第3交流端子M13と、配線ML1と、配線ML2と、配線ML3と、配線ML4と、電流源M14と、電流源M15と、電圧計M16と、電圧計M17とを備えている。
配線ML1は、第1交流端子M11と第2交流端子M12とを接続している。電流源M14は、配線ML1に配置されている。配線ML2は、第2交流端子M12と第3交流端子M13とを接続している。電流源M15は、配線ML2に配置されている。
配線ML3は、第1交流端子M11と第2交流端子M12とを接続しており、配線ML1に並列に接続されている。電圧計M16は、配線ML3に配置されており、第1交流端子M11と第2交流端子M12との間の交流電圧vuvを検出する。
配線ML4は、第2交流端子M12と第3交流端子M13とを接続しており、配線ML2に並列に接続されている。電圧計M17は、配線ML4に配置されており、第2交流端子M12と第3交流端子M13との間の交流電圧vvwを検出する。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the AC terminal side portion M1 is the first AC terminal M11, the second AC terminal M12, the third AC terminal M13, the wiring ML1, the wiring ML2, and the wiring ML3. The wiring ML4, the current source M14, the current source M15, the voltmeter M16, and the voltmeter M17 are provided.
The wiring ML1 connects the first AC terminal M11 and the second AC terminal M12. The current source M14 is arranged in the wiring ML1. The wiring ML2 connects the second AC terminal M12 and the third AC terminal M13. The current source M15 is arranged in the wiring ML2.
The wiring ML3 connects the first AC terminal M11 and the second AC terminal M12, and is connected in parallel to the wiring ML1. The voltmeter M16 is arranged in the wiring ML3 and detects the AC voltage v uv between the first AC terminal M11 and the second AC terminal M12.
The wiring ML4 connects the second AC terminal M12 and the third AC terminal M13, and is connected in parallel to the wiring ML2. The voltmeter M17 is arranged in the wiring ML4 and detects the AC voltage vvw between the second AC terminal M12 and the third AC terminal M13.
図1および図2に示す例では、直流端子側部M2が、第1直流端子M21と、第2直流端子M22と、配線ML5と、配線ML6と、電流源M23と、電圧計M24と、コンデンサM25とを備えている。
配線ML5は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。電流源M23は、配線ML5に配置されている。電流源M23は、直流電流idcを直流端子側部M2に注入する。配線ML6は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続しており、配線ML5に並列に接続されている。電圧計M24は、配線ML6に配置されており、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間の直流電圧vdcを検出する。コンデンサM25は、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に配置され、電流源M23および電圧計M24に並列に接続されている。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the DC terminal side portion M2 is the first DC terminal M21, the second DC terminal M22, the wiring ML5, the wiring ML6, the current source M23, the voltmeter M24, and the capacitor. It is equipped with M25.
The wiring ML5 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The current source M23 is arranged in the wiring ML5. The current source M23 injects a direct current idc into the direct current terminal side portion M2. The wiring ML6 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22, and is connected in parallel to the wiring ML5. The voltmeter M24 is arranged in the wiring ML6 and detects the DC voltage vdc between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The capacitor M25 is arranged between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22, and is connected in parallel to the current source M23 and the voltmeter M24.
図1および図2に示す例では、変換器制御部M3が、三相インバータ主回路MMを制御する。変換器制御部M3は、位相検出器M31と、交流電流指令値算出部M32と、交流電流指令値算出部M33と、位相補正量算出部M34と、位相補正量加算部M35とを備えている。
交流電流指令値算出部M32は、有効・無効電力制御器M32aである。有効・無効電力制御器M32aは、d−q座標系の交流電流の指令値id *、iq *を算出する。d−q座標系の交流電流の指令値id *、iq *は、交流電流指令値算出部M33に入力される。
交流電流指令値算出部M33は、abc−dq逆変換部M33aである。abc−dq逆変換部M33aは、d−q座標系の交流電流の指令値id *、iq *から、abc−dq逆変換によって、a−b−c座標系の交流電流の指令値iu *、iv *、iw *を算出する。指令値iu *と指令値iv *と指令値iw *との和は、ゼロである。つまり、三相インバータが出力する三相の交流電流値の和はゼロに保持されるため、U相とW相とに電流源M14、M15を接続すれば,残りのV相の交流電流値も決定される。
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the converter control unit M3 controls the three-phase inverter main circuit MM. The converter control unit M3 includes a phase detector M31, an AC current command value calculation unit M32, an AC current command value calculation unit M33, a phase correction amount calculation unit M34, and a phase correction amount addition unit M35. ..
The AC current command value calculation unit M32 is an effective / ineffective power controller M32a. Active and reactive power controller M32a is the command value of the alternating current in the d-q coordinate system i d *, calculates the i q *. The AC current command values id * and i q * in the dq coordinate system are input to the AC current command value calculation unit M33.
The AC current command value calculation unit M33 is an abc-dq inverse conversion unit M33a. abc-dq inverse converter M33a is the command value of the alternating current in the dq coordinate system i d *, the i q *, the abc-dq inverse conversion, the command value of the alternating current in the a-b-c coordinate system i Calculate u * , iv * , and i w *. The sum of the command value i u * , the command value i v *, and the command value i w * is zero. That is, since the sum of the three-phase AC current values output by the three-phase inverter is held at zero, if the current sources M14 and M15 are connected to the U-phase and W-phase, the remaining V-phase AC current values will also be It is determined.
図1および図2に示す例では、電圧計M16は、直流電圧が第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に入力されることによって、第1交流端子M11と第2交流端子M12との間に発生する交流電圧vuvを検出する。電圧計M17は、直流電圧が第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に入力されることによって、第2交流端子M12と第3交流端子M13との間に発生する交流電圧vvwを検出する。交流電圧vuvおよび交流電圧vvwは、位相検出器M31に入力される。
位相検出器M31は、交流電圧vuvと交流電圧vvwとに基づいて交流電圧位相θsを検出する。
交流電流指令値算出部M33は、基本的に、交流電圧位相θsに基づいて、交流電流の指令値iu *および交流電流の指令値iw *を算出する。
直流電流算出部M4は、エネルギー保存則に基づいて(すなわち、交流端子側部M1と直流端子側部M2とでエネルギー保存則が成り立つように)、直流電流idcを算出する。つまり、直流電流算出部M4は、交流電流の指令値iu *と電圧vuvとの積vuviu *と、交流電流の指令値iw *と電圧vvwとの積vvwiw *との和(vuviu *+vvwiw *)が、直流電流idcと電圧vdcとの積vdcidcと等しくなるように、直流電流idcを算出する。
電流源M14は、指令値iu *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入し、電流源M15は、指令値iw *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入する。電流源M23は、算出された直流電流idcを注入する。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the voltmeter M16 has a first AC terminal M11 and a second AC terminal M12 by inputting a DC voltage between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The AC voltage v uv generated between and is detected. The voltmeter M17 has an AC voltage v vw generated between the second AC terminal M12 and the third AC terminal M13 when the DC voltage is input between the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. Is detected. The AC voltage v uv and the AC voltage v vw are input to the phase detector M31.
The phase detector M31 detects the AC voltage phase θs based on the AC voltage v uv and the AC voltage v v w.
The AC current command value calculation unit M33 basically calculates the AC current command value i u * and the AC current command value i w * based on the AC voltage phase θs.
DC current calculation unit M4, based on the energy conservation law (i.e., as the energy conservation law is established in the AC terminal side M1 and the DC terminals side M2), calculates the direct current i dc. That is, the DC current calculation unit M4 is a command value i u * and the voltage v uv of the alternating current to the product v uv i u * of the product v vw i w of the command value i w * and the voltage v vw alternating current The DC current i dc is calculated so that the sum with * (v uv i u * + v vw i w * ) is equal to the product v dc i dc of the DC current i dc and the voltage v dc.
The current source M14 injects an alternating current into the AC terminal side M1 based on the command value i u * , and the current source M15 injects an alternating current into the AC terminal side M1 based on the command value i w *. To do. The current source M23 injects the calculated direct current idc.
第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1では、例えば計算負荷の抑制、所要計算時間の短縮などの目的のために、変換器制御部M3における計算時間刻み(計算時間間隔)が、他の電力設備と同程度の大きい値に設定されている。
そのため、ある時間(時刻)に得られた交流電圧位相θsの値は、次の指令値iu *、iw *を算出するための交流電流指令値算出部M33の次の計算時には、既に古い値になってしまっており(つまり、1計算時間刻み分だけ遅延してしまっており、)、次の計算時における交流電圧位相θsの真の値とは異なっている。
従って、次の指令値iu *、iw *を算出するための交流電流指令値算出部M33の次の計算時に、仮に、交流電流指令値算出部M33が、交流電圧位相θsの値(つまり、古い値)に基づいて次の指令値iu *、iw *を算出すると、算出された次の指令値iu *、iw *には、誤差が含まれてしまう。
そこで、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1では、後述するように、次の指令値iu *、iw *を算出するための交流電流指令値算出部M33の次の計算時に、交流電流指令値算出部M33は、交流電圧位相θsを補正したものに基づいて次の指令値iu *、iw *を算出する。
In the three-phase inverter
Therefore, the value of the AC voltage phase θs obtained at a certain time (time) is already old at the time of the next calculation of the AC current command value calculation unit M33 for calculating the next command values i u * and i w *. It has become a value (that is, it has been delayed by one calculation time step), and is different from the true value of the AC voltage phase θs at the time of the next calculation.
Therefore, at the time of the next calculation of the AC current command value calculation unit M33 for calculating the next command values i u * and i w * , the AC current command value calculation unit M33 temporarily determines the value of the AC voltage phase θs (that is,). , Old values) When the next command values i u * and i w * are calculated, the calculated next command values i u * and i w * include an error.
Therefore, in the three-phase inverter instantaneous
図1および図2に示す例では、位相補正量算出部M34が、交流電圧位相θsを補正する位相補正量2πf△tを算出する。fは交流端子側部M1における基本波周波数であり、△tは変換器制御部M3における計算時間刻みである。位相補正量加算部M35は、交流電圧位相θsと位相補正量2πf△tとを加算し(つまり、位相を予め進めておき)、合計値(θs+2πf△t)を算出する。その結果、変換器制御部M3から三相インバータ主回路MMへ信号を受け渡す際の遅延時間が補正され、計算誤差の発生(詳細には、三相インバータの出力電流の位相遅れ)を抑制することができる。
交流電流指令値算出部M33は、a−b−c座標系の交流電流の指令値iu *、iv *、iw *を前回算出した時刻から計算時間刻みに相当する時間が経過した時刻である次の計算時に、合計値(θs+2πf△t)と、d−q座標系の交流電流の指令値id *、iq *とに基づいて、a−b−c座標系の交流電流の指令値iu *、iv *、iw *を算出する。
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the phase correction amount calculation unit M34 calculates the phase correction amount 2πf Δt for correcting the AC voltage phase θs. f is the fundamental wave frequency in the AC terminal side portion M1, and Δt is the calculation time step in the converter control unit M3. The phase correction amount addition unit M35 adds the AC voltage phase θs and the phase correction amount 2πfΔt (that is, advances the phase in advance), and calculates the total value (θs + 2πfΔt). As a result, the delay time when the signal is passed from the converter control unit M3 to the three-phase inverter main circuit MM is corrected, and the occurrence of calculation error (specifically, the phase delay of the output current of the three-phase inverter) is suppressed. be able to.
The AC current command value calculation unit M33 is the time when the time corresponding to the calculation time step has elapsed from the time when the command values i u * , iv * , and i w * of the AC current in the abc coordinate system have been calculated last time. the next calculation is, the total value (θs + 2πf △ t), the command value of the alternating current in the d-q coordinate system i d *, based on the i q *, a-b- c coordinate system of the alternating current Calculate the command values i u * , i v * , i w *.
図3は、第1実施形態による三相インバータ瞬時値解析方法の一例を示すフローチャートである。
図3に示す例では、ステップS1において、三相インバータ瞬時値解析装置1が、初期値の設定を行い、直流電圧を第1直流端子M21と第2直流端子M22との間に入力する。この時、電流源M14、M15による交流電流の注入量はゼロに設定され、電流源M23による直流電流の注入量はゼロに設定される。
次いで、ステップS2では、三相インバータ瞬時値解析装置1が、電圧vuv、vvw、vdcを計算する。具体的には、電圧計M16が交流電圧vuvを検出し、電圧計M17が交流電圧vvwを検出し、電圧計M24が直流電圧vdcを検出する。
次いで、ステップS3では、位相検出器M31が、交流電圧vuvと交流電圧vvwとに基づいて交流電圧位相θsを検出する。
次いで、ステップS4では、位相補正量算出部M34が、交流電圧位相θsを補正する位相補正量2πf△tを算出する。
次いで、ステップS5では、交流電流指令値算出部M33が、交流電圧位相θsと位相補正量2πf△tとの合計値(θs+2πf△t)と、d−q座標系の交流電流の指令値id *、iq *とに基づいて、a−b−c座標系の交流電流の指令値iu *、iv *、iw *を算出する。
次いで、ステップS6では、直流電流算出部M4が、エネルギー保存則(vuviu *+vvwiw *=vdcidc)と、指令値iu *と、指令値iw *とから直流電流idcを算出する。
次いで、ステップS7では、変換器制御部M3が、次の計算があるか否か、つまり、交流電流指令値算出部M33によるa−b−c座標系の交流電流の指令値iu *、iv *、iw *の次の算出があるか否かを判定する。YESの場合にはステップS8に進み、NOの場合には、図3に示すルーチンを終了する。
ステップS8では、電流源M14が、指令値iu *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入し、電流源M15は、指令値iw *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入する。電流源M23は、直流電流idcを直流端子側部M2に注入する。次いで、ステップS2に戻る。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the three-phase inverter instantaneous value analysis method according to the first embodiment.
In the example shown in FIG. 3, in step S1, the three-phase inverter instantaneous
Next, in step S2, the three-phase inverter instantaneous
Next, in step S3, the phase detector M31 detects the AC voltage phase θs based on the AC voltage v uv and the AC voltage v v w.
Next, in step S4, the phase correction amount calculation unit M34 calculates the phase correction amount 2πf Δt for correcting the AC voltage phase θs.
Then, in step S5, the AC current command value calculation unit M33 is, the AC voltage phase [theta] s and the total value of the phase correction amount 2 [pi] f △ t and (θs + 2πf △ t), the command value of the alternating current in the d-q coordinate system i d Based on * and i q * , the command values i u * , i v * , and i w * of the alternating current in the abc coordinate system are calculated.
Next, in step S6, the DC current calculation unit M4 directs current from the energy conservation law (v uv i u * + v v w i w * = v dc i dc ), the command value i u *, and the command value i w *. Calculate the current i dc.
Next, in step S7, whether or not the converter control unit M3 has the following calculation, that is, the command values i u * , i of the AC current in the abc coordinate system by the AC current command value calculation unit M33. It is determined whether or not there is the next calculation of v * and i w *. If YES, the process proceeds to step S8, and if NO, the routine shown in FIG. 3 is terminated.
In step S8, the current source M14 injects an alternating current into the AC terminal side portion M1 based on the command value i u * , and the current source M15 injects an alternating current into the alternating current terminal side based on the command value i w *. Inject into part M1. The current source M23 injects a direct current idc into the direct current terminal side portion M2. Then, the process returns to step S2.
(第2実施形態)
以下、第2実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1について説明する。第2実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1は、後述する点を除き、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1と同様に構成されている。従って、第2実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1によれば、後述する点を除き、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1と同様の効果を奏することができる。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the three-phase inverter instantaneous
図4は、第2実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の概略構成図である。図5は、第2実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の変換器制御部M3などの詳細図である。
上述したように、図1および図2に示す例では、直流端子側部M2が、第1直流端子M21と、第2直流端子M22と、配線ML5と、配線ML6と、電流源M23と、電圧計M24と、コンデンサM25とを備えている。
一方、図4および図5に示す例では、直流端子側部M2が、第1直流端子M21と、第2直流端子M22と、配線ML5と、配線ML6と、配線ML7と、配線ML8と、配線ML9と、電流源M23と、電圧計M24と、コンデンサM25と、ダイオードM2a〜M2fとを備えている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the three-phase inverter instantaneous
As described above, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the DC terminal side portion M2 is the first DC terminal M21, the second DC terminal M22, the wiring ML5, the wiring ML6, the current source M23, and the voltage. A total of M24 and a capacitor M25 are provided.
On the other hand, in the example shown in FIGS. 4 and 5, the DC terminal side portion M2 is the first DC terminal M21, the second DC terminal M22, the wiring ML5, the wiring ML6, the wiring ML7, the wiring ML8, and the wiring. It includes an ML9, a current source M23, a voltmeter M24, a capacitor M25, and diodes M2a to M2f.
図4および図5に示す例では、配線ML7が、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2a、M2bは、配線ML7に配置されている。ダイオードM2aとダイオードM2bとの中間位置Mabは、交流端子側部M1の第1交流端子M11に接続されている。
配線ML8は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2c、M2dは、配線ML8に配置されている。ダイオードM2cとダイオードM2dとの中間位置Mcdは、交流端子側部M1の第2交流端子M12に接続されている。
配線ML9は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2e、M2fは、配線ML9に配置されている。ダイオードM2eとダイオードM2fとの中間位置Mefは、交流端子側部M1の第3交流端子M13に接続されている。
In the examples shown in FIGS. 4 and 5, the wiring ML7 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2a and M2b connected in series are arranged in the wiring ML7. The intermediate position Mab between the diode M2a and the diode M2b is connected to the first AC terminal M11 of the AC terminal side portion M1.
The wiring ML8 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2c and M2d connected in series are arranged in the wiring ML8. The intermediate position Mcd between the diode M2c and the diode M2d is connected to the second AC terminal M12 of the AC terminal side portion M1.
The wiring ML9 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2e and M2f connected in series are arranged in the wiring ML9. The intermediate position Mef between the diode M2e and the diode M2f is connected to the third AC terminal M13 of the AC terminal side portion M1.
図4および図5に示す例では、直流端子側部M2がダイオードM2a〜M2fを備えており、変換器制御部M3が、後述する乗算器M3a、M3b、M3cを備えているため、三相インバータ瞬時値解析装置1は、三相インバータがゲートブロックを行った場合における三相インバータの瞬時値を解析することができる。
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the DC terminal side portion M2 includes diodes M2a to M2f, and the converter control unit M3 includes multipliers M3a, M3b, and M3c described later, so that the three-phase inverter The instantaneous
上述したように、図1および図2に示す例では、変換器制御部M3が、位相検出器M31と、交流電流指令値算出部M32と、交流電流指令値算出部M33と、位相補正量算出部M34と、位相補正量加算部M35とを備えている。
一方、図4および図5に示す例では、変換器制御部M3が、位相検出器M31と、交流電流指令値算出部M32と、交流電流指令値算出部M33と、位相補正量算出部M34と、位相補正量加算部M35と、乗算器M3a、M3b、M3cとを備えている。乗算器M3a、M3b、M3cには、三相インバータの動作状態を示す信号SSWが入力される。三相インバータがスイッチングをしながら動作している場合には、信号SSW=1が、乗算器M3a、M3b、M3cに入力される。三相インバータのゲートブロック中には、信号SSW=0が、乗算器M3a、M3b、M3cに入力される。
As described above, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the converter control unit M3 includes the phase detector M31, the AC current command value calculation unit M32, the AC current command value calculation unit M33, and the phase correction amount calculation. A unit M34 and a phase correction amount addition unit M35 are provided.
On the other hand, in the examples shown in FIGS. 4 and 5, the converter control unit M3 includes a phase detector M31, an AC current command value calculation unit M32, an AC current command value calculation unit M33, and a phase correction amount calculation unit M34. , A phase correction amount addition unit M35 and multipliers M3a, M3b, and M3c are provided. A signal S SW indicating the operating state of the three-phase inverter is input to the multipliers M3a, M3b, and M3c. When the three-phase inverter is operating while switching, the signal S SW = 1 is input to the multipliers M3a, M3b, and M3c. In the gate block of the three-phase inverter, the signal S SW = 0 is input to the multipliers M3a, M3b, and M3c.
図4および図5に示す例では、乗算器M3aが、信号SSWに基づいて、三相インバータ主回路MMに入力される交流電流の指令値iu *を切り替える。信号SSW=1が乗算器M3aに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iu *に1を乗算したもの(つまり、交流電流の指令値iu *)が、三相インバータ主回路MMに入力される。その結果、電流源M14は、指令値iu *に基づいて交流電流を交流端子側部M1に注入する。一方、信号SSW=0が乗算器M3aに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iu *にゼロを乗算したもの(つまり、ゼロの値)が、三相インバータ主回路MMに入力される。その結果、電流源M14は、交流電流を交流端子側部M1に注入しない。つまり、乗算器M3aは、電流源M14に対する指令値iu *の入力を遮断する。
乗算器M3bは、信号SSWに基づいて、三相インバータ主回路MMに入力される交流電流の指令値iv *を切り替える。信号SSW=1が乗算器M3bに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iv *に1を乗算したもの(つまり、交流電流の指令値iv *)が、三相インバータ主回路MMに入力される。一方、信号SSW=0が乗算器M3bに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iv *にゼロを乗算したもの(つまり、ゼロの値)が、三相インバータ主回路MMに入力される。
乗算器M3cは、信号SSWに基づいて、三相インバータ主回路MMに入力される交流電流の指令値iw *を切り替える。信号SSW=1が乗算器M3cに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iw *に1を乗算したもの(つまり、交流電流の指令値iw *)が、三相インバータ主回路MMに入力される。その結果、電流源M15は、指令値iw *に基づいて交流電流を交流端子側部M1に注入する。一方、信号SSW=0が乗算器M3cに入力される場合、交流電流指令値算出部M33によって算出された交流電流の指令値iw *にゼロを乗算したもの(つまり、ゼロの値)が、三相インバータ主回路MMに入力される。その結果、電流源M15は、交流電流を交流端子側部M1に注入しない。つまり、乗算器M3cは、電流源M15に対する指令値iw *の入力を遮断する。
In the examples shown in FIGS. 4 and 5, the multiplier M3a switches the command value i u * of the alternating current input to the three-phase inverter main circuit MM based on the signal S SW. When the signal S SW = 1 is input to the multiplier M3a, the AC current command value i u * calculated by the AC current command value calculation unit M33 is multiplied by 1 (that is, the AC current command value i u). * ) Is input to the three-phase inverter main circuit MM. As a result, the current source M14 injects an alternating current into the alternating current terminal side portion M1 based on the command value iu *. On the other hand, when the signal S SW = 0 is input to the multiplier M3a, the AC current command value i u * calculated by the AC current command value calculation unit M33 is multiplied by zero (that is, the value of zero). , Input to the three-phase inverter main circuit MM. As a result, the current source M14 does not inject the alternating current into the alternating current terminal side portion M1. That is, the multiplier M3a blocks the command value i u * of the input to the current source M14.
The multiplier M3b switches the command value iv * of the alternating current input to the three-phase inverter main circuit MM based on the signal S SW. If the signal S SW = 1 is input to the multiplier M 3 b, the command value of the alternating current calculated by the alternating current command value calculating portion M33 i v * to multiplication 1 (that is, the AC current command value i v * ) Is input to the three-phase inverter main circuit MM. On the other hand, if the signal S SW = 0 is input to the multiplier M 3 b, multiplied by the zero command value i v * of the alternating current calculated by the alternating current command value calculating section M33 (i.e., zero value) is , Input to the three-phase inverter main circuit MM.
The multiplier M3c switches the command value i w * of the alternating current input to the three-phase inverter main circuit MM based on the signal S SW. When the signal S SW = 1 is input to the multiplier M3c, the AC current command value i w * calculated by the AC current command value calculation unit M33 is multiplied by 1 (that is, the AC current command value i w). * ) Is input to the three-phase inverter main circuit MM. As a result, the current source M15 injects an alternating current into the alternating current terminal side portion M1 based on the command value i w *. On the other hand, when the signal S SW = 0 is input to the multiplier M3c, the AC current command value i w * calculated by the AC current command value calculation unit M33 is multiplied by zero (that is, the value of zero). , Input to the three-phase inverter main circuit MM. As a result, the current source M15 does not inject the alternating current into the alternating current terminal side portion M1. That is, the multiplier M3c blocks the input of the command value i w * to the current source M15.
図4および図5に示す例では、三相インバータ主回路MMに入力される指令値iu *、iv *、iw *の値がゼロの場合、交流端子側部M1の電流源M14、M15に流れる電流はゼロとなる。つまり、この場合には、図4に示す三相インバータ主回路MMのうちのダイオードM2a〜M2fのみが、実質的に残る。三相インバータ主回路MMのうちのダイオードM2a〜M2fのみが実質的に残っている状態は、ゲートブロックされた三相インバータに相当する。
すなわち、図4および図5に示す例では、信号SSW=0を乗算器M3a、M3b、M3cに入力することによって、ゲートブロック中の三相インバータの動作を模擬することができる。
In the examples shown in FIGS. 4 and 5, when the values of the command values i u * , iv * , and i w * input to the three-phase inverter main circuit MM are zero, the current source M14 of the AC terminal side M1 The current flowing through M15 becomes zero. That is, in this case, only the diodes M2a to M2f of the three-phase inverter main circuit MM shown in FIG. 4 remain substantially. The state in which only the diodes M2a to M2f of the three-phase inverter main circuit MM remains substantially corresponds to a gate-blocked three-phase inverter.
That is, in the examples shown in FIGS. 4 and 5, the operation of the three-phase inverter in the gate block can be simulated by inputting the signal S SW = 0 to the multipliers M3a, M3b, and M3c.
(第3実施形態)
以下、第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1について説明する。第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1は、後述する点を除き、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1と同様に構成されている。従って、第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1によれば、後述する点を除き、第1実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1と同様の効果を奏することができる。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the three-phase inverter instantaneous
図6は、第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の概略構成図である。詳細には、図6(A)は、第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の三相インバータ主回路MMの構成図である。図6(B)は、図6(A)に示す三相インバータ主回路MMのうちの三相インバータのスイッチング動作時に実質的に残っている部分を示す図である。図6(C)は、図6(A)に示す三相インバータ主回路MMのうちの三相インバータのゲートブロック時に実質的に残っている部分を示す図である。図7は、第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1の変換器制御部M3などの詳細図である。
上述したように、図1および図2に示す例では、直流端子側部M2が、第1直流端子M21と、第2直流端子M22と、配線ML5と、配線ML6と、電流源M23と、電圧計M24と、コンデンサM25とを備えている。
一方、図6および図7に示す例では、直流端子側部M2が、第1直流端子M21と、第2直流端子M22と、配線ML5と、配線ML6と、配線ML7と、配線ML8と、配線ML9と、電流源M23と、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間の直流電圧vdcを検出する電圧計(図示せず)と、コンデンサM25と、ダイオードM2a〜M2fとを備えている。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the three-phase inverter instantaneous
As described above, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the DC terminal side portion M2 is the first DC terminal M21, the second DC terminal M22, the wiring ML5, the wiring ML6, the current source M23, and the voltage. A total of M24 and a capacitor M25 are provided.
On the other hand, in the example shown in FIGS. 6 and 7, the DC terminal side portion M2 is the first DC terminal M21, the second DC terminal M22, the wiring ML5, the wiring ML6, the wiring ML7, the wiring ML8, and the wiring. includes a ML9, a current source M23, voltmeter to detect the direct current voltage v dc between the first DC terminal M21 and second DC terminals M22 (not shown), a capacitor M25, a diode M2a~M2f ing.
図6および図7に示す例では、配線ML7が、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2a、M2bは、配線ML7に配置されている。ダイオードM2aとダイオードM2bとの中間位置Mabは、交流端子側部M1のスイッチMS1を介して第1交流端子M11に接続されている。
配線ML8は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2c、M2dは、配線ML8に配置されている。ダイオードM2cとダイオードM2dとの中間位置Mcdは、交流端子側部M1のスイッチMS2を介して第2交流端子M12に接続されている。
配線ML9は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続している。直列接続されたダイオードM2e、M2fは、配線ML9に配置されている。ダイオードM2eとダイオードM2fとの中間位置Mefは、交流端子側部M1のスイッチMS3を介して第3交流端子M13に接続されている。
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the wiring ML7 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2a and M2b connected in series are arranged in the wiring ML7. The intermediate position Mab between the diode M2a and the diode M2b is connected to the first AC terminal M11 via the switch MS1 of the AC terminal side portion M1.
The wiring ML8 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2c and M2d connected in series are arranged in the wiring ML8. The intermediate position Mcd between the diode M2c and the diode M2d is connected to the second AC terminal M12 via the switch MS2 of the AC terminal side portion M1.
The wiring ML9 connects the first DC terminal M21 and the second DC terminal M22. The diodes M2e and M2f connected in series are arranged in the wiring ML9. The intermediate position Mef between the diode M2e and the diode M2f is connected to the third AC terminal M13 via the switch MS3 of the AC terminal side portion M1.
図6および図7に示す例では、三相インバータのスイッチング動作時に、直流電圧制御器M32bによって直流電圧が交流電圧より高い状態に保持される。このため、ダイオードM2a〜M2fは常時オフ状態になる。従って、図6(A)に示す三相インバータ主回路MMは、図6(B)に示す三相インバータ主回路MMとして動作する。このとき、交流端子側から見れば、電流源M14、M15、M23が現れる。
図6および図7に示す例では、三相インバータのゲートブロック時に、電流源M14、M15、M23が出力する電流値はゼロになる。従って、図6(C)に示すように、図6(A)に示す三相インバータ主回路MMのうち、ダイオードM2a〜M2fのみが実質的に残っている状態になる。図6(C)に示す回路は、三相インバータの実機におけるゲートブロック後の回路そのものである。
図6および図7に示す例では、直流端子側部M2がダイオードM2a〜M2fを備えており、変換器制御部M3が、第2実施形態と同様に、乗算器M3a、M3b、M3cを備えているため、三相インバータ瞬時値解析装置1は、三相インバータがゲートブロックに移行した後の動作を模擬することができ、三相インバータがゲートブロックを行った場合における三相インバータの瞬時値を解析することができる。
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the DC voltage is maintained in a state higher than the AC voltage by the DC voltage controller M32b during the switching operation of the three-phase inverter. Therefore, the diodes M2a to M2f are always in the off state. Therefore, the three-phase inverter main circuit MM shown in FIG. 6 (A) operates as the three-phase inverter main circuit MM shown in FIG. 6 (B). At this time, when viewed from the AC terminal side, the current sources M14, M15, and M23 appear.
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the current values output by the current sources M14, M15, and M23 become zero when the gate of the three-phase inverter is blocked. Therefore, as shown in FIG. 6C, of the three-phase inverter main circuit MM shown in FIG. 6A, only the diodes M2a to M2f remain substantially. The circuit shown in FIG. 6C is the circuit itself after the gate block in the actual machine of the three-phase inverter.
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the DC terminal side portion M2 includes the diodes M2a to M2f, and the converter control unit M3 includes the multipliers M3a, M3b, and M3c as in the second embodiment. Therefore, the three-phase inverter
上述したように、図1および図2に示す例では、交流電流指令値算出部M32が、有効・無効電力制御器M32aである。
一方、図6および図7に示す例では、交流電流指令値算出部M32が、直流電圧制御器M32bと、計算部M32cと、無効電力制御器M32dと、計算部M32eとを備えている。
As described above, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the AC current command value calculation unit M32 is the effective / ineffective power controller M32a.
On the other hand, in the examples shown in FIGS. 6 and 7, the AC current command value calculation unit M32 includes a DC voltage controller M32b, a calculation unit M32c, an reactive power controller M32d, and a calculation unit M32e.
図6および図7に示す例では、電圧計M24によって検出された直流電圧vdcと、直流電圧の指令値vdc *とが、計算部M32cに入力される。計算部M32cは、直流電圧vdcから直流電圧の指令値vdc *を減算したもの(直流電圧vdcと直流電圧の指令値vdc *との差分)を、直流電圧制御器M32bに出力する。直流電圧制御器M32bは、PI制御を行うことによって、d−q座標系の交流電流の指令値id *(d軸成分)を算出する。つまり、直流電圧制御器M32bは、直流電圧vdcと直流電圧の指令値vdc *との差分に基づいて、d−q座標系の交流電流の指令値id *(d軸成分)を算出する。d−q座標系の交流電流の指令値id *は、交流電流指令値算出部M33に入力される。
無効電力の指令値qac *と、無効電力の検出値qacとが、計算部M32eに入力される。計算部M32eは、無効電力の指令値qac *から無効電力の検出値qacを減算したもの(無効電力の指令値qac *と無効電力の検出値qacとの差分)を、無効電力制御器M32dに出力する。無効電力制御器M32dは、PI制御を行うことによって、d−q座標系の交流電流の指令値iq *(q軸成分)を算出する。つまり、無効電力制御器M32dは、無効電力の指令値qac *と無効電力の検出値qacとの差分に基づいて、d−q座標系の交流電流の指令値iq *(q軸成分)を算出する。d−q座標系の交流電流の指令値iq *は、交流電流指令値算出部M33に入力される。
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the DC voltage v dc detected by the voltmeter M24 and the command value v dc * of the DC voltage are input to the calculation unit M32c. Calculator M32c outputs from the DC voltage v dc minus the command value v dc * of the DC voltage (difference between the command value v dc * of the DC voltage v dc and the DC voltage), the DC voltage controller M32b .. DC voltage controller M32b, by performing the PI control, calculates d-q command value of the alternating current coordinate system i d * a (d-axis component). That is, the DC voltage controller M32b is calculated based on the difference between the command value v dc * of the DC voltage v dc and the DC voltage command value of the alternating current in the d-q coordinate system i d * a (d-axis component) To do. The command value id * of the AC current in the dq coordinate system is input to the AC current command value calculation unit M33.
The command value q ac * of the reactive power and the detected value q ac of the reactive power are input to the calculation unit M32e. Calculator M32e is obtained by subtracting the detection value q ac reactive power from the command value of the reactive power q ac * (difference between the detection value q ac of command value q ac * and the reactive power of the reactive power), the reactive power Output to the controller M32d. Reactive power controller M32d, by performing the PI control, calculates d-q command value of the alternating current coordinate system i q * the (q-axis component). That is, the reactive power controller M32d has a command value i q * (q-axis component) of the alternating current in the d−q coordinate system based on the difference between the command value q ac * of the reactive power and the detected value q ac of the reactive power. ) Is calculated. The AC current command value i q * in the dq coordinate system is input to the AC current command value calculation unit M33.
図6および図7に示す例では、解析モデルMが、模擬対象とする周波数帯域を、基本波周波数に近い低周波帯域に絞り込む。そのため、図6および図7に示す例では、図9に示す例よりも、計算時間刻みを大きく設定することができ、計算量を削減することができる。
図6および図7に示す例では、直流電圧制御器M32bおよび無効電力制御器M32dで演算された指令値を、電流制御やパルス幅変調(PWM:pulse width modulation)を行わずに、電流源M14、M15によって交流端子側部M1に出力する。基本波周波数に近い低周波帯域の応動については、出力電流が電流指令値に対して十分によく追従できると見なす。
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the analysis model M narrows the frequency band to be simulated to a low frequency band close to the fundamental wave frequency. Therefore, in the examples shown in FIGS. 6 and 7, the calculation time step can be set larger than that in the example shown in FIG. 9, and the amount of calculation can be reduced.
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the command values calculated by the DC voltage controller M32b and the reactive power controller M32d are used by the current source M14 without performing current control or pulse width modulation (PWM). , M15 outputs to the AC terminal side M1. For the response in the low frequency band close to the fundamental frequency, it is considered that the output current can follow the current command value sufficiently well.
(第1から第3実施形態の効果)
図10は、第1から第3実施形態の解析モデルMの定常特性などを示した図である。詳細には、図10は、計算時間刻みが600μsに設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの定常特性と、計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の定常特性と、計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の定常特性とを示した図である。
図10(A)の縦軸は解析モデルの定常時における連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図10(B)の縦軸は解析モデルの定常時における連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図10(C)の縦軸は解析モデルの定常時における連系点有効電力[pu]を示している。図10(D)の縦軸は解析モデルの定常時における連系点無効電力[pu]を示している。図10(E)の縦軸は解析モデルの定常時における直流端子電圧[V]を示している。図10(A)〜図10(E)の横軸は時間を示している。
図10(A)、図10(B)、図10(D)および図10(E)に示すように、計算時間刻みが大きい値に設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの定常時における連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]、連系点無効電力[pu]および直流端子電圧[V]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の定常時における連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]、連系点無効電力[pu]および直流端子電圧[V]にほぼ一致させることができた。
(Effects of the first to third embodiments)
FIG. 10 is a diagram showing steady-state characteristics and the like of the analysis model M of the first to third embodiments. Specifically, FIG. 10 shows the stationary characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs, and the conventional analysis model shown in FIG. 8 in which the calculation time step is set to 1 μs. It is a figure which showed the steady-state characteristic of RM1 and the steady-state characteristic of another conventional analysis model RM2 shown in FIG. 9 in which a calculation time step was set to 40 μs.
The vertical axis of FIG. 10A shows the interconnection point line voltage (output voltage of the analysis model) [V] in the steady state of the analysis model. The vertical axis of FIG. 10B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] in the steady state of the analysis model. The vertical axis of FIG. 10C shows the interconnection point active power [pu] in the steady state of the analysis model. The vertical axis of FIG. 10D shows the interconnection point reactive power [pu] in the steady state of the analysis model. The vertical axis of FIG. 10 (E) shows the DC terminal voltage [V] in the steady state of the analysis model. The horizontal axis of FIGS. 10 (A) to 10 (E) indicates time.
As shown in FIGS. 10 (A), 10 (B), 10 (D), and 10 (E), the analysis model M of the first to third embodiments set to a value having a large calculation time step. Analysis model RM1 in which the interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], the interconnection point reactive power [pu], and the DC terminal voltage [V] are set to values with a small calculation time step at regular times. , The interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], the interconnection point reactive power [pu], and the DC terminal voltage [V] in the steady state of RM2 could be almost matched.
図11は、第1から第3実施形態の解析モデルMの位相急変時における特性などを示した図である。詳細には、図11は、計算時間刻みが600μsに設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの位相急変時における特性と、計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の位相急変時における特性と、計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の位相急変時における特性とを示した図である。
図11(A)の縦軸は解析モデルの位相急変時における連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図11(B)の縦軸は解析モデルの位相急変時における連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図11(C)の縦軸は解析モデルの位相急変時における連系点有効電力[pu]を示している。図11(D)の縦軸は解析モデルの位相急変時における連系点無効電力[pu]を示している。図11(E)の縦軸は解析モデルの位相急変時における直流端子電圧[V]を示している。図11(A)〜図11(E)の横軸は時間を示している。
図11に示す例では、時刻0.4[s]に、電源電圧に60度の位相の急変が与えられた。
図11(A)および図11(B)に示すように、位相の急変から1電源周期経過後には、計算時間刻みが大きい値に設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]および連系点電流[A]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]および連系点電流[A]にほぼ一致させることができた。
FIG. 11 is a diagram showing the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments at the time of sudden phase change. In detail, FIG. 11 shows the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs at the time of sudden phase change, and the conventional method shown in FIG. 8 in which the calculation time step is set to 1 μs. It is a figure which showed the characteristic at the time of a sudden phase change of the analysis model RM1 of the above, and the characteristic at the time of a sudden phase change of another conventional analysis model RM2 shown in FIG. 9 in which a calculation time step was set to 40 μs.
The vertical axis of FIG. 11A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] when the phase of the analysis model suddenly changes. The vertical axis of FIG. 11B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] when the phase of the analysis model suddenly changes. The vertical axis of FIG. 11C shows the interconnection point active power [pu] at the time of sudden phase change of the analysis model. The vertical axis of FIG. 11D shows the interconnection point reactive power [pu] at the time of sudden phase change of the analysis model. The vertical axis of FIG. 11 (E) shows the DC terminal voltage [V] when the phase of the analysis model suddenly changes. The horizontal axis of FIGS. 11 (A) to 11 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 11, at time 0.4 [s], the power supply voltage was given a sudden phase change of 60 degrees.
As shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B), after one power supply cycle has elapsed from the sudden change in phase, the series of analysis models M of the first to third embodiments set to a value having a large calculation time step. The interconnection point voltage [V] and the interconnection point current [A] are set to the interconnection point line voltage [V] and the interconnection point current [A] of the analysis models RM1 and RM2 in which the calculation time step is set to a small value. I was able to almost match.
図12は、第2および第3実施形態の解析モデルMのゲートブロック時における特性などを示した図である。詳細には、図12は、計算時間刻みが600μsに設定された第2および第3実施形態の解析モデルMのゲートブロック時における特性と、計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1のゲートブロック時における特性と、計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2のゲートブロック時における特性とを示した図である。
図12(A)の縦軸は解析モデルのゲートブロック時における連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図12(B)の縦軸は解析モデルのゲートブロック時における連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図12(C)の縦軸は解析モデルのゲートブロック時における連系点有効電力[pu]を示している。図12(D)の縦軸は解析モデルのゲートブロック時における連系点無効電力[pu]を示している。図12(E)の縦軸は解析モデルのゲートブロック時における直流端子電圧[V]を示している。図12(A)〜図12(E)の横軸は時間を示している。
図12に示す例では、時刻0.5[s]から時刻0.6[s]の間に、電源電圧が三相ともに90%低下した。三相インバータは、電圧低下を検出してゲートブロックし、電圧復帰後に再起動した。
図12(A)、図12(B)、図12(D)および図12(E)に示すように、ゲートブロック中および電圧復帰後において、計算時間刻みが大きい値に設定された第2および第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]、連系点無効電力[pu]および直流端子電圧[V]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]、連系点無効電力[pu]および直流端子電圧[V]にほぼ一致させることができた。
FIG. 12 is a diagram showing the characteristics of the analysis model M of the second and third embodiments at the time of gate block. Specifically, FIG. 12 shows the characteristics of the analysis model M of the second and third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs at the time of gate block, and the conventional method shown in FIG. 8 in which the calculation time step is set to 1 μs. It is a figure which showed the characteristic at the time of the gate block of the analysis model RM1 of the above, and the characteristic at the time of the gate block of another conventional analysis model RM2 shown in FIG. 9 in which the calculation time step was set to 40 μs.
The vertical axis of FIG. 12A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] at the time of gate block of the analysis model. The vertical axis of FIG. 12B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] at the time of gate block of the analysis model. The vertical axis of FIG. 12C shows the interconnection point active power [pu] at the time of gate block of the analysis model. The vertical axis of FIG. 12D shows the interconnection point reactive power [pu] at the time of gate blocking of the analysis model. The vertical axis of FIG. 12 (E) shows the DC terminal voltage [V] at the time of gate block of the analysis model. The horizontal axis of FIGS. 12 (A) to 12 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 12, the power supply voltage decreased by 90% in all three phases between the time 0.5 [s] and the time 0.6 [s]. The three-phase inverter detected a voltage drop, gate-blocked, and restarted after the voltage was restored.
As shown in FIGS. 12 (A), 12 (B), 12 (D), and 12 (E), the second and second values in which the calculation time step is set to a large value during the gate block and after the voltage is restored. The interconnection point line voltage [V], interconnection point current [A], interconnection point reactive power [pu], and DC terminal voltage [V] of the analysis model M of the third embodiment are set to values with a small calculation time step. It was possible to almost match the set analysis models RM1 and RM2 with the interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], the interconnection point reactive power [pu], and the DC terminal voltage [V].
図13は、第1から第3実施形態の解析モデルMの電源電圧低下時における特性などを示した図である。詳細には、図13は、計算時間刻みが600μsに設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの電源電圧低下時における特性と、計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の電源電圧低下時における特性と、計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の電源電圧低下時における特性とを示した図である。
図13(A)の縦軸は解析モデルの電源電圧低下時における連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図13(B)の縦軸は解析モデルの電源電圧低下時における連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図13(C)の縦軸は解析モデルの電源電圧低下時における連系点有効電力[pu]を示している。図13(D)の縦軸は解析モデルの電源電圧低下時における連系点無効電力[pu]を示している。図13(E)の縦軸は解析モデルの電源電圧低下時における直流端子電圧[V]を示している。図13(A)〜図13(E)の横軸は時間を示している。
図13に示す例では、時刻0.5[s]から時刻0.6[s]の間に、電源電圧が三相ともに50%低下した。三相インバータは、事故時運転継続(FRT:Fault ride through)要件に対応して運転を継続した。
図13(A)、図13(B)および図13(D)に示すように、電源電圧低下中および電圧復帰後において、計算時間刻みが大きい値に設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]にほぼ一致させることができた。
FIG. 13 is a diagram showing characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments when the power supply voltage is lowered. In detail, FIG. 13 shows the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs when the power supply voltage is lowered, and FIG. 8 in which the calculation time step is set to 1 μs. It is a figure which showed the characteristic at the time of power supply voltage drop of the conventional analysis model RM1 and the characteristic at the time of power supply voltage drop of another conventional analysis model RM2 shown in FIG. 9 in which a calculation time step was set to 40 μs.
The vertical axis of FIG. 13A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] when the power supply voltage of the analysis model drops. The vertical axis of FIG. 13B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] when the power supply voltage of the analysis model drops. The vertical axis of FIG. 13C shows the interconnection point active power [pu] when the power supply voltage of the analysis model drops. The vertical axis of FIG. 13D shows the interconnection point reactive power [pu] when the power supply voltage of the analysis model drops. The vertical axis of FIG. 13 (E) shows the DC terminal voltage [V] when the power supply voltage of the analysis model drops. The horizontal axis of FIGS. 13 (A) to 13 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 13, the power supply voltage decreased by 50% in all three phases between the time 0.5 [s] and the time 0.6 [s]. The three-phase inverter continued to operate in response to the requirements for continued operation in the event of an accident (FRT).
As shown in FIGS. 13 (A), 13 (B) and 13 (D), the first to third embodiments in which the calculation time step is set to a large value during the power supply voltage drop and after the voltage is restored. The interconnection dot line of the analysis models RM1 and RM2 in which the voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point ineffective power [pu] of the analysis model M are set to values having a small calculation time step. It was possible to almost match the inter-voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point reactive power [pu].
図14は、系統電圧が一相低下した場合における第1から第3実施形態の解析モデルMの特性などを示した図である。詳細には、図14は、系統電圧が一相低下した場合における計算時間刻みが600μsに設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの特性と、系統電圧が一相低下した場合における計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の特性と、系統電圧が一相低下した場合における計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の特性とを示した図である。
図14(A)の縦軸は系統電圧が一相低下した場合における解析モデルの連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図14(B)の縦軸は系統電圧が一相低下した場合における解析モデルの連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図14(C)の縦軸は系統電圧が一相低下した場合における解析モデルの連系点有効電力[pu]を示している。図14(D)の縦軸は系統電圧が一相低下した場合における解析モデルの連系点無効電力[pu]を示している。図14(E)の縦軸は系統電圧が一相低下した場合における解析モデルの直流端子電圧[V]を示している。図14(A)〜図14(E)の横軸は時間を示している。
図14に示す例では、時刻0.5[s]から時刻0.6[s]の間に、電源電圧が一相だけ50%低下した。
図14(A)、図14(B)および図14(D)に示すように、電源電圧低下中および電圧復帰後において、計算時間刻みが大きい値に設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]にほぼ一致させることができた。
FIG. 14 is a diagram showing the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments when the system voltage drops by one phase. In detail, FIG. 14 shows the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs when the system voltage drops by one phase, and the case where the system voltage drops by one phase. The characteristics of the conventional analysis model RM1 shown in FIG. 8 in which the calculation time step is set to 1 μs, and the other conventional analysis model shown in FIG. 9 in which the calculation time step is set to 40 μs when the system voltage drops by one phase. It is a figure which showed the characteristic of RM2.
The vertical axis of FIG. 14A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] of the analysis model when the system voltage drops by one phase. The vertical axis of FIG. 14B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] of the analysis model when the system voltage drops by one phase. The vertical axis of FIG. 14C shows the interconnection point active power [pu] of the analysis model when the system voltage drops by one phase. The vertical axis of FIG. 14D shows the interconnection point reactive power [pu] of the analysis model when the system voltage drops by one phase. The vertical axis of FIG. 14 (E) shows the DC terminal voltage [V] of the analysis model when the system voltage drops by one phase. The horizontal axis of FIGS. 14 (A) to 14 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 14, the power supply voltage decreased by 50% by one phase between the time 0.5 [s] and the time 0.6 [s].
As shown in FIGS. 14 (A), 14 (B) and 14 (D), the first to third embodiments in which the calculation time step is set to a large value during the power supply voltage drop and after the voltage is restored. The interconnection dot line of the analysis models RM1 and RM2 in which the voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point ineffective power [pu] of the analysis model M are set to values having a small calculation time step. It was possible to almost match the inter-voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point reactive power [pu].
図15は、三相インバータに接続された太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における第1から第3実施形態の解析モデルMの特性などを示した図である。詳細には、図15は、太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における計算時間刻みが600μsに設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの特性と、太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の特性と、太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の特性とを示した図である。
図15(A)の縦軸は太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における解析モデルの連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図15(B)の縦軸は太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における解析モデルの連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図15(C)の縦軸は太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における解析モデルの連系点有効電力[pu]を示している。図15(D)の縦軸は太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における解析モデルの連系点無効電力[pu]を示している。図15(E)の縦軸は太陽光発電設備の発電出力が変化した場合における解析モデルの直流端子電圧[V]を示している。図15(A)〜図15(E)の横軸は時間を示している。
図15に示す例では、太陽光発電パネルの日射量が、時刻0.4[s]に20%から80%にステップ状に増加し、時刻0.6[s]に80%から20%にステップ状に低下した。
図15(A)、図15(B)および図15(D)に示すように、太陽光発電パネルの日射量の変化にかかわらず、計算時間刻みが大きい値に設定された第1から第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]にほぼ一致させることができた。
FIG. 15 is a diagram showing the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments when the power generation output of the photovoltaic power generation facility connected to the three-phase inverter changes. In detail, FIG. 15 shows the characteristics of the analysis model M of the first to third embodiments in which the calculation time step is set to 600 μs when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes, and the power generation of the photovoltaic power generation facility. The characteristics of the conventional analysis model RM1 shown in FIG. 8 in which the calculation time step when the output changes are set to 1 μs, and the figure in which the calculation time step when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes is set to 40 μs. It is a figure which showed the characteristic of another conventional analysis model RM2 shown in 9.
The vertical axis of FIG. 15A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] of the analysis model when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes. The vertical axis of FIG. 15B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] of the analysis model when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes. The vertical axis of FIG. 15C shows the interconnection point active power [pu] of the analysis model when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes. The vertical axis of FIG. 15D shows the interconnection point reactive power [pu] of the analysis model when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes. The vertical axis of FIG. 15 (E) shows the DC terminal voltage [V] of the analysis model when the power generation output of the photovoltaic power generation facility changes. The horizontal axis of FIGS. 15 (A) to 15 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 15, the amount of solar radiation of the photovoltaic power generation panel increases stepwise from 20% to 80% at time 0.4 [s] and from 80% to 20% at time 0.6 [s]. It decreased in steps.
As shown in FIGS. 15 (A), 15 (B), and 15 (D), the first to third values are set so that the calculation time step is large regardless of the change in the amount of solar radiation of the photovoltaic power generation panel. Of the analysis models RM1 and RM2 in which the interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point reactive power [pu] of the analysis model M of the embodiment are set to values having a small calculation time step. It was possible to almost match the interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point invalid power [pu].
図16は、三相インバータの緊急停止時における第2および第3実施形態の解析モデルMの特性などを示した図である。詳細には、図16は、三相インバータの緊急停止時における計算時間刻みが600μsに設定された第2および第3実施形態の解析モデルMの特性と、三相インバータの緊急停止時における計算時間刻みが1μsに設定された図8に示す従来の解析モデルRM1の特性と、三相インバータの緊急停止時における計算時間刻みが40μsに設定された図9に示す他の従来の解析モデルRM2の特性とを示した図である。
図16(A)の縦軸は三相インバータの緊急停止時における解析モデルの連系点線間電圧(解析モデルの出力電圧)[V]を示している。図16(B)の縦軸は三相インバータの緊急停止時における解析モデルの連系点電流(解析モデルの出力電流)[A]を示している。図16(C)の縦軸は三相インバータの緊急停止時における解析モデルの連系点有効電力[pu]を示している。図16(D)の縦軸は三相インバータの緊急停止時における解析モデルの連系点無効電力[pu]を示している。図16(E)の縦軸は三相インバータの緊急停止時における解析モデルの直流端子電圧[V]を示している。図16(A)〜図16(E)の横軸は時間を示している。
図16に示す例では、時刻0.5[s]に三相インバータが緊急停止した。
図16(A)、図16(B)および図16(D)に示すように、三相インバータの緊急停止から第2および第3実施形態の解析モデルMの1計算時間刻み分だけ時間が経過した後において、計算時間刻みが大きい値に設定された第2および第3実施形態の解析モデルMの連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]を、計算時間刻みが小さい値に設定された解析モデルRM1、RM2の連系点線間電圧[V]、連系点電流[A]および連系点無効電力[pu]にほぼ一致させることができた。
FIG. 16 is a diagram showing the characteristics of the analysis model M of the second and third embodiments at the time of emergency stop of the three-phase inverter. Specifically, FIG. 16 shows the characteristics of the analysis model M of the second and third embodiments in which the calculation time step at the time of the emergency stop of the three-phase inverter is set to 600 μs, and the calculation time at the time of the emergency stop of the three-phase inverter. Characteristics of the conventional analysis model RM1 shown in FIG. 8 in which the step is set to 1 μs, and characteristics of the other conventional analysis model RM2 shown in FIG. 9 in which the calculation time step at the time of emergency stop of the three-phase inverter is set to 40 μs. It is a figure which showed.
The vertical axis of FIG. 16A shows the interconnection dotted line voltage (output voltage of the analysis model) [V] of the analysis model at the time of emergency stop of the three-phase inverter. The vertical axis of FIG. 16B shows the interconnection point current (output current of the analysis model) [A] of the analysis model at the time of emergency stop of the three-phase inverter. The vertical axis of FIG. 16C shows the interconnection point active power [pu] of the analysis model at the time of emergency stop of the three-phase inverter. The vertical axis of FIG. 16D shows the interconnection point reactive power [pu] of the analysis model at the time of emergency stop of the three-phase inverter. The vertical axis of FIG. 16E shows the DC terminal voltage [V] of the analysis model at the time of emergency stop of the three-phase inverter. The horizontal axis of FIGS. 16 (A) to 16 (E) indicates time.
In the example shown in FIG. 16, the three-phase inverter stopped urgently at time 0.5 [s].
As shown in FIGS. 16A, 16B, and 16D, the time has elapsed from the emergency stop of the three-phase inverter by one calculation time step of the analysis model M of the second and third embodiments. After that, the interconnection point line voltage [V], the interconnection point current [A], and the interconnection point reactive power [pu] of the analysis model M of the second and third embodiments set to the values having a large calculation time step. ] Can be approximately matched with the interconnection point line voltage [V], interconnection point current [A], and interconnection point reactive power [pu] of the analysis models RM1 and RM2 set to values with a small calculation time step. did it.
上述したように、第1から第3の実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1によれば、従来の解析モデルRM1、RM2と比べて、計算時間刻みを大きく設定して解析を実施することができる。具体的には、図8に示す解析モデルRM1において1μs、図9に示す解析モデルRM2において40μs必要であった計算時間刻みを、第1から第3の実施形態の解析モデルMにおいては600μsとすることができる。それにより、計算時間を短縮することができる。
上述したように、第1から第3の実施形態の解析モデルMにおいて計算時間刻みを600μs程度とした場合であっても、三相インバータ瞬時値解析装置1は、実用上十分に小さい誤差で計算することができる。
As described above, according to the three-phase inverter instantaneous
As described above, even when the calculation time step is about 600 μs in the analysis model M of the first to third embodiments, the three-phase inverter instantaneous
以上のように、第1から第3実施形態の三相インバータ瞬時値解析装置1は、解析モデルMを用いることによって、三相インバータの瞬時値を解析する三相インバータ瞬時値解析装置1であって、解析モデルMは、三相インバータ主回路MMの交流端子側部M1と、三相インバータ主回路MMの直流端子側部M2と、三相インバータ主回路MMを制御する変換器制御部M3と、直流電流算出部M4とを備え、交流端子側部M1は、第1交流端子M11と第2交流端子M12とを接続する配線ML1に配置された電流源M14と、第2交流端子M12と第3交流端子M13とを接続する配線ML2に配置された電流源M15とを備え、直流端子側部M2は、第1直流端子M21と第2直流端子M22とを接続する配線ML5に配置された電流源M23を備え、変換器制御部M3は、交流電流指令値算出部M33と、位相検出器M31と、位相補正量算出部M34とを備え、位相検出器M31は、直流電圧が第1直流端子M21と前記第2直流端子M22との間に入力されることによって発生する、第1交流端子M11と第2交流端子M12との間の電圧vuvと、第2交流端子M12と第3交流端子M13との間の電圧vvwとに基づいて、交流電圧位相θsを検出し、位相補正量算出部M34は、交流電圧位相θsを補正する位相補正量2πf△tを算出し、交流電流指令値算出部M33は、交流電圧位相θsと位相補正量2πf△tとを加算した合計値(θs+2πf△t)に基づいて、交流電流の指令値iu *および交流電流の指令値iw *を算出し、直流電流算出部M4は、指令値iu *と電圧vuvとの積vuviu *と、指令値iw *と電圧vvwとの積vvwiw *との和(vuviu *+vvwiw *)が、第3電流源M23によって注入される直流電流idcと、第1直流端子M21と第2直流端子M22との間の電圧vdcとの積vdcidcと等しくなるように、直流電流idcを算出し、電流源M14は、指令値iu *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入し、電流源M15は、指令値iw *に基づいて、交流電流を交流端子側部M1に注入し、電流源M23は、直流電流idcを注入する。
As described above, the three-phase inverter instantaneous
この構成によって、第1から第3実施形態では、計算時間刻みを大きく設定しても計算誤差を抑制することができる。 With this configuration, in the first to third embodiments, the calculation error can be suppressed even if the calculation time step is set large.
なお、本発明における三相インバータ瞬時値解析装置1の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより解析を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
A program for realizing the function of the three-phase inverter
Further, the "computer system" shall also include a WWW system provided with a homepage providing environment (or display environment). Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. Furthermore, a "computer-readable recording medium" is a volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, it shall include those that hold the program for a certain period of time.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 Further, the program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、本実施形態に示した変形例等を、他の実施形態に適用することができる。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and substitutions are made without departing from the gist of the present invention. Can be added. For example, the modifications shown in this embodiment can be applied to other embodiments.
1…三相インバータ瞬時値解析装置、M…解析モデル、MM…三相インバータ主回路、M1…交流端子側部、M11…第1交流端子、M12…第2交流端子、M13…第3交流端子、M14…電流源、M15…電流源、M16…電圧計、M17…電圧計、ML1…配線、ML2…配線、ML3…配線、ML4…配線、MS1…スイッチ、MS2…スイッチ、MS3…スイッチ、M2…直流端子側部、M21…第1直流端子、M22…第2直流端子、M23…電流源、M24…電圧計、M25…コンデンサ、ML5…配線、ML6…配線、ML7…配線、ML8…配線、ML9…配線、M2a…ダイオード、M2b…ダイオード、Mab…中間位置、M2c…ダイオード、M2d…ダイオード、Mcd…中間位置、M2e…ダイオード、M2f…ダイオード、Mef…中間位置、M3…変換器制御部、M31…位相検出器、M32…交流電流指令値算出部、M32a…有効・無効電力制御器、M32b…直流電圧制御器、M32c…計算部、M32d…無効電力制御器、M32e…計算部、M33…交流電流指令値算出部、M33a…abc−dq逆変換部、M34…位相補正量算出部、M35…位相補正量加算部、M3a…乗算器、M3b…乗算器、M3c…乗算器、M4…直流電流算出部、RM1…解析モデル、L1…リアクトル、L2…リアクトル、L3…リアクトル、C1…コンデンサ、C2…コンデンサ、C3…コンデンサ、M2A…トランジスタ、M2B…トランジスタ、M2C…トランジスタ、M2D…トランジスタ、M2E…トランジスタ、M2F…トランジスタ、RM2…解析モデル、S1…スイッチ、S2…スイッチ、S3…スイッチ、V1…電圧源、V2…電圧源、V3…電圧源 1 ... Three-phase inverter instantaneous value analyzer, M ... Analysis model, MM ... Three-phase inverter main circuit, M1 ... AC terminal side, M11 ... 1st AC terminal, M12 ... 2nd AC terminal, M13 ... 3rd AC terminal , M14 ... current source, M15 ... current source, M16 ... voltmeter, M17 ... voltmeter, ML1 ... wiring, ML2 ... wiring, ML3 ... wiring, ML4 ... wiring, MS1 ... switch, MS2 ... switch, MS3 ... switch, M2 ... DC terminal side, M21 ... 1st DC terminal, M22 ... 2nd DC terminal, M23 ... current source, M24 ... voltmeter, M25 ... condenser, ML5 ... wiring, ML6 ... wiring, ML7 ... wiring, ML8 ... wiring, ML9 ... wiring, M2a ... diode, M2b ... diode, Mab ... intermediate position, M2c ... diode, M2d ... diode, Mcd ... intermediate position, M2e ... diode, M2f ... diode, Mef ... intermediate position, M3 ... converter control unit, M31 ... Phase detector, M32 ... AC current command value calculation unit, M32a ... Effective / invalid power controller, M32b ... DC voltage controller, M32c ... Calculation unit, M32d ... Invalid power controller, M32e ... Calculation unit, M33 ... AC current command value calculation unit, M33a ... abc-dq inverse conversion unit, M34 ... phase correction amount calculation unit, M35 ... phase correction amount addition unit, M3a ... multiplier, M3b ... multiplier, M3c ... multiplier, M4 ... direct current Current calculation unit, RM1 ... Analysis model, L1 ... Reactor, L2 ... Reactor, L3 ... Reactor, C1 ... Condenser, C2 ... Condenser, C3 ... Condenser, M2A ... Transistor, M2B ... Transistor, M2C ... Transistor, M2D ... Transistor, M2E ... transistor, M2F ... transistor, RM2 ... analysis model, S1 ... switch, S2 ... switch, S3 ... switch, V1 ... voltage source, V2 ... voltage source, V3 ... voltage source
Claims (6)
前記解析モデルは、
三相インバータ主回路の交流端子側部と、
前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、
前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、
直流電流算出部とを備え、
前記交流端子側部は、
第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、
前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、
前記直流端子側部は、
第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、
前記変換器制御部は、
交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、
前記位相検出器は、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出し、
前記位相補正量算出部は、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出し、
前記交流電流指令値算出部は、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出し、
前記直流電流算出部は、
前記第1指令値と前記第1電圧との積と、
前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、
前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出し、
前記第1電流源は、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、
前記第2電流源は、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、
前記第3電流源は、前記直流電流を注入する、
三相インバータ瞬時値解析装置。 It is a three-phase inverter instantaneous value analysis device that analyzes the instantaneous value of a three-phase inverter by using an analysis model.
The analysis model is
The AC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The DC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit and
Equipped with a DC current calculation unit
The AC terminal side is
The first current source arranged in the first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and
A second current source arranged in the second wiring connecting the second AC terminal and the third AC terminal is provided.
The DC terminal side is
It is equipped with a third current source arranged in the third wiring that connects the first DC terminal and the second DC terminal.
The converter control unit
It is equipped with an AC current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit.
The phase detector has a first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal, which is generated when a DC voltage is input between the first DC terminal and the second DC terminal. And the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal, the AC voltage phase is detected.
The phase correction amount calculation unit calculates the phase correction amount for correcting the AC voltage phase, and then calculates the phase correction amount.
The AC current command value calculation unit calculates the first command value of the AC current and the second command value of the AC current based on the total value obtained by adding the AC voltage phase and the phase correction amount.
The DC current calculation unit
The product of the first command value and the first voltage,
The sum of the product of the second command value and the second voltage is
The DC current is calculated so as to be equal to the product of the DC current injected by the third current source and the third voltage between the first DC terminal and the second DC terminal.
The first current source injects an alternating current into the alternating current terminal side portion based on the first command value.
The second current source injects an alternating current into the alternating current terminal side portion based on the second command value.
The third current source injects the direct current.
Three-phase inverter instantaneous value analyzer.
d−q座標系の交流電流の第3指令値を算出するd−q座標系交流電流指令値算出部と、
前記第1指令値および前記第2指令値を算出するa−b−c座標系交流電流指令値算出部とを備え、
前記a−b−c座標系交流電流指令値算出部は、
前記合計値と前記第3指令値とに基づいて、
前記第1指令値および前記第2指令値を算出する、
請求項1に記載の三相インバータ瞬時値解析装置。 The AC current command value calculation unit
The dq coordinate system AC current command value calculation unit that calculates the third command value of the AC current in the dq coordinate system, and
The abc coordinate system AC current command value calculation unit for calculating the first command value and the second command value is provided.
The abc coordinate system AC current command value calculation unit
Based on the total value and the third command value
Calculate the first command value and the second command value.
The three-phase inverter instantaneous value analysis device according to claim 1.
直流電圧制御器と、無効電力制御器とを備え、
前記直流電圧制御器は、
前記第3電圧と前記第3電圧の指令値との差分に基づいて、前記第3指令値のうちのd軸成分を算出し、
前記無効電力制御器は、
無効電力指令値と無効電力検出値との差分に基づいて、前記第3指令値のうちのq軸成分を算出する、
請求項2に記載の三相インバータ瞬時値解析装置。 The dq coordinate system AC current command value calculation unit
Equipped with a DC voltage controller and an reactive power controller,
The DC voltage controller is
Based on the difference between the third voltage and the command value of the third voltage, the d-axis component of the third command value is calculated.
The reactive power controller is
The q-axis component of the third command value is calculated based on the difference between the ineffective power command value and the ineffective power detection value.
The three-phase inverter instantaneous value analysis device according to claim 2.
前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードは、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、
前記第3ダイオードおよび前記第4ダイオードは、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードに対して並列に、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、
前記第5ダイオードおよび前記第6ダイオードは、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードに対して並列に、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に直列接続され、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとの中間位置は、前記第1交流端子に接続され、
前記第3ダイオードと前記第4ダイオードとの中間位置は、前記第2交流端子に接続され、
前記第5ダイオードと前記第6ダイオードとの中間位置は、前記第3交流端子に接続され、
前記変換器制御部は、
前記第1電流源に対する前記第1指令値の入力を遮断する第1乗算器と、
前記第2電流源に対する前記第2指令値の入力を遮断する第2乗算器とを更に備える、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の三相インバータ瞬時値解析装置。 The DC terminal side portion includes a first diode, a second diode, a third diode, a fourth diode, a fifth diode, and a sixth diode.
The first diode and the second diode are connected in series between the first DC terminal and the second DC terminal.
The third diode and the fourth diode are connected in parallel with the first diode and the second diode in series between the first DC terminal and the second DC terminal.
The fifth diode and the sixth diode are connected in parallel with the first diode and the second diode in series between the first DC terminal and the second DC terminal.
The intermediate position between the first diode and the second diode is connected to the first AC terminal.
The intermediate position between the third diode and the fourth diode is connected to the second AC terminal.
The intermediate position between the 5th diode and the 6th diode is connected to the 3rd AC terminal.
The converter control unit
A first multiplier that blocks the input of the first command value to the first current source, and
A second multiplier that blocks the input of the second command value to the second current source is further provided.
The three-phase inverter instantaneous value analysis device according to any one of claims 1 to 3.
前記解析モデルは、
三相インバータ主回路の交流端子側部と、
前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、
前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、
直流電流算出部とを備え、
前記交流端子側部は、
第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、
前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、
前記直流端子側部は、
第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、
前記変換器制御部は、
交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、
前記位相検出器が、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出するステップと、
前記位相補正量算出部が、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出するステップと、
前記交流電流指令値算出部が、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出するステップと、
前記直流電流算出部が、
前記第1指令値と前記第1電圧との積と、
前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、
前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出するステップと、
前記第1電流源が、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第2電流源が、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第3電流源が、前記直流電流を注入するステップとを含む、
三相インバータ瞬時値解析方法。 It is a three-phase inverter instantaneous value analysis method that analyzes the instantaneous value of a three-phase inverter by using an analysis model.
The analysis model is
The AC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The DC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit and
Equipped with a DC current calculation unit
The AC terminal side is
The first current source arranged in the first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and
A second current source arranged in the second wiring connecting the second AC terminal and the third AC terminal is provided.
The DC terminal side is
It is equipped with a third current source arranged in the third wiring that connects the first DC terminal and the second DC terminal.
The converter control unit
It is equipped with an AC current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit.
The first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal generated by the phase detector when a DC voltage is input between the first DC terminal and the second DC terminal. And the step of detecting the AC voltage phase based on the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal.
A step in which the phase correction amount calculation unit calculates a phase correction amount for correcting the AC voltage phase,
A step in which the AC current command value calculation unit calculates the first command value of the AC current and the second command value of the AC current based on the total value obtained by adding the AC voltage phase and the phase correction amount.
The DC current calculation unit
The product of the first command value and the first voltage,
The sum of the product of the second command value and the second voltage is
A step of calculating the DC current so as to be equal to the product of the DC current injected by the third current source and the third voltage between the first DC terminal and the second DC terminal.
The first current source injects an alternating current into the alternating current terminal side portion based on the first command value, and the second current source injects an alternating current into the alternating current terminal based on the second command value. A step of injecting into the side and the third current source injecting the alternating current is included.
Three-phase inverter instantaneous value analysis method.
前記解析モデルは、
三相インバータ主回路の交流端子側部と、
前記三相インバータ主回路の直流端子側部と、
前記三相インバータ主回路を制御する変換器制御部と、
直流電流算出部とを備え、
前記交流端子側部は、
第1交流端子と第2交流端子とを接続する第1配線に配置された第1電流源と、
前記第2交流端子と第3交流端子とを接続する第2配線に配置された第2電流源とを備え、
前記直流端子側部は、
第1直流端子と第2直流端子とを接続する第3配線に配置された第3電流源を備え、
前記変換器制御部は、
交流電流指令値算出部と、位相検出器と、位相補正量算出部とを備え、
前記位相検出器が、直流電圧が前記第1直流端子と前記第2直流端子との間に入力されることによって発生する、前記第1交流端子と前記第2交流端子との間の第1電圧と、前記第2交流端子と前記第3交流端子との間の第2電圧とに基づいて、交流電圧位相を検出するステップと、
前記位相補正量算出部が、前記交流電圧位相を補正する位相補正量を算出するステップと、
前記交流電流指令値算出部が、前記交流電圧位相と前記位相補正量とを加算した合計値に基づいて、交流電流の第1指令値および交流電流の第2指令値を算出するステップと、
前記直流電流算出部が、
前記第1指令値と前記第1電圧との積と、
前記第2指令値と前記第2電圧との積との和が、
前記第3電流源によって注入される直流電流と、前記第1直流端子と前記第2直流端子との間の第3電圧との積と等しくなるように、前記直流電流を算出するステップと、
前記第1電流源が、前記第1指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第2電流源が、前記第2指令値に基づいて、交流電流を前記交流端子側部に注入し、前記第3電流源が、前記直流電流を注入するステップとを、前記コンピュータに実行させる
プログラム。 A program that allows a computer to analyze the instantaneous value of a three-phase inverter by using an analysis model.
The analysis model is
The AC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The DC terminal side of the three-phase inverter main circuit and
The converter control unit that controls the three-phase inverter main circuit and
Equipped with a DC current calculation unit
The AC terminal side is
The first current source arranged in the first wiring connecting the first AC terminal and the second AC terminal, and
A second current source arranged in the second wiring connecting the second AC terminal and the third AC terminal is provided.
The DC terminal side is
It is equipped with a third current source arranged in the third wiring that connects the first DC terminal and the second DC terminal.
The converter control unit
It is equipped with an AC current command value calculation unit, a phase detector, and a phase correction amount calculation unit.
The first voltage between the first AC terminal and the second AC terminal generated by the phase detector when a DC voltage is input between the first DC terminal and the second DC terminal. And the step of detecting the AC voltage phase based on the second voltage between the second AC terminal and the third AC terminal.
A step in which the phase correction amount calculation unit calculates a phase correction amount for correcting the AC voltage phase,
A step in which the AC current command value calculation unit calculates the first command value of the AC current and the second command value of the AC current based on the total value obtained by adding the AC voltage phase and the phase correction amount.
The DC current calculation unit
The product of the first command value and the first voltage,
The sum of the product of the second command value and the second voltage is
A step of calculating the DC current so as to be equal to the product of the DC current injected by the third current source and the third voltage between the first DC terminal and the second DC terminal.
The first current source injects an alternating current into the alternating current terminal side portion based on the first command value, and the second current source injects an alternating current into the alternating current terminal based on the second command value. A program that causes the computer to perform a step of injecting an alternating current into a side portion and causing the third current source to inject the alternating current.
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