JP7774008B2 - Power Conversion Device - Google Patents
Power Conversion DeviceInfo
- Publication number
- JP7774008B2 JP7774008B2 JP2023003025A JP2023003025A JP7774008B2 JP 7774008 B2 JP7774008 B2 JP 7774008B2 JP 2023003025 A JP2023003025 A JP 2023003025A JP 2023003025 A JP2023003025 A JP 2023003025A JP 7774008 B2 JP7774008 B2 JP 7774008B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- command value
- axis current
- current command
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本開示は、電力変換装置に関する。 This disclosure relates to a power conversion device.
特開2008-234298号公報(特許文献1)には、三相電圧指令値に従って三相交流電力を交流電力系統に供給する電力変換器を制御する制御装置が開示されている。この制御装置は、三相交流電流を基準位相に基づいてd軸電流およびq軸電流に変換するdq変換器と、d軸電流指令値に対するd軸電流の偏差に基づいてd軸電圧指令値を生成する電流制御器と、q軸電流指令値に対するq軸電流の偏差に基づいてq軸電圧指令値を生成する電流制御器とを備え、d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を補正基準位相に従って逆dq変換して三相電圧指令値を生成するように構成されている。 JP 2008-234298 A (Patent Document 1) discloses a control device that controls a power converter that supplies three-phase AC power to an AC power system in accordance with a three-phase voltage command value. This control device includes a dq converter that converts the three-phase AC current into a d-axis current and a q-axis current based on a reference phase, a current controller that generates a d-axis voltage command value based on the deviation of the d-axis current from the d-axis current command value, and a current controller that generates a q-axis voltage command value based on the deviation of the q-axis current from the q-axis current command value. The control device is configured to generate a three-phase voltage command value by performing an inverse dq transformation on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value in accordance with a corrected reference phase.
特許文献1に記載される制御装置は、正相座標系でのd軸電流の偏差およびq軸電流の偏差を補償するための制御演算を行うことによって三相電圧指令値を生成するように構成されている。 The control device described in Patent Document 1 is configured to generate three-phase voltage command values by performing control calculations to compensate for deviations in the d-axis current and q-axis current in the positive-phase coordinate system.
一方で、交流電力系統の系統電圧が過渡的に変動したことにより系統電圧が三相不平衡状態となった場合には、正相成分に加えて、逆相成分が発生する。したがって、三相不平衡を取り扱うためには、正相成分の他に、逆相成分を考慮する必要がある。しかしながら、特許文献1では、電力変換器の出力電流の正相成分のみを制御するように構成されるため、出力電流の逆相成分については制御されない。その結果、逆相成分の定常偏差が残ってしまうという問題がある。 On the other hand, if a transient fluctuation in the system voltage of an AC power system causes the system voltage to enter a three-phase unbalanced state, a negative-phase component occurs in addition to a positive-phase component. Therefore, in order to handle three-phase unbalance, it is necessary to consider the negative-phase component in addition to the positive-phase component. However, in Patent Document 1, the system is configured to control only the positive-phase component of the power converter's output current, and therefore does not control the negative-phase component of the output current. As a result, there is a problem in that a steady-state deviation of the negative-phase component remains.
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供することである。 This disclosure has been made to solve these problems, and the purpose of this disclosure is to provide a power conversion device that can eliminate steady-state deviation in the output current of a power converter.
本開示の一態様に係る電力変換装置は、直流電圧を三相交流電圧に変換して三相交流電力系統または三相交流負荷に出力する電力変換器と、電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、交流電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、三相交流電圧指令値に基づいて電力変換器の制御信号を生成することにより、電力変換器をPWM制御するPWM回路とを含む。交流電流指令値は、正相d軸電流指令値および正相q軸電流指令値、ならびに、逆相d軸電流指令値および逆相q軸電流指令値を含む。電流制御部は、正相d軸電流指令値と逆相d軸電流指令値とを合成してd軸電流指令値を生成するとともに、正相q軸電流指令値と逆相q軸電流指令値とを合成してq軸電流指令値を生成する手段と、d軸電流指令値およびq軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、比例積分制御演算による演算値と、積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む。 A power conversion device according to one aspect of the present disclosure includes a power converter that converts DC voltage into three-phase AC voltage and outputs the voltage to a three-phase AC power system or a three-phase AC load, a current detector that detects the output current of the power converter, and a control device that controls the power converter. The control device includes a current control unit that generates a three-phase AC voltage command value through feedback control to compensate for the deviation of the current detector's detection value from the AC current command value, and a PWM circuit that PWM-controls the power converter by generating a control signal for the power converter based on the three-phase AC voltage command value. The AC current command values include a positive-phase d-axis current command value, a positive-phase q-axis current command value, and a negative-phase d-axis current command value, and a negative-phase q-axis current command value. The current control unit includes means for generating a d-axis current command value by combining a positive-phase d-axis current command value and a negative-phase d-axis current command value, and for generating a q-axis current command value by combining a positive-phase q-axis current command value and a negative-phase q-axis current command value, means for performing proportional-integral control calculations on the deviation of the current detector's detection values from the d-axis current command value and the q-axis current command value, means for converting the deviation of the current detector's detection values into a negative-phase coordinate system, means for performing integral control calculations on the deviation of the current detector's detection values converted into the negative-phase coordinate system, and means for generating a three-phase AC voltage command value using the values calculated by the proportional-integral control calculations and the values calculated by the integral control calculations.
本開示によれば、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供することができる。 This disclosure provides a power conversion device that can eliminate steady-state deviation in the output current of a power converter.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分について同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that, below, identical or equivalent parts in the drawings will be designated by the same reference numerals, and their descriptions will generally not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態1に係る電力変換装置は、例えば、三相交流電力系統1の無効電力を補償する無効電力補償装置として使用される。あるいは、実施の形態1に係る電力変換装置は、図示しない三相交流負荷に電力を供給する給電装置として使用される。
[First Embodiment]
1 is a circuit block diagram showing the configuration of a power conversion device according to embodiment 1. The power conversion device according to embodiment 1 is used, for example, as a reactive power compensator that compensates for reactive power in a three-phase AC power system 1. Alternatively, the power conversion device according to embodiment 1 is used as a power supply device that supplies power to a three-phase AC load (not shown).
図1に示すように、実施の形態1に係る電力変換装置は、リアクトル2と、電力変換器3と、電圧検出器4と、電流検出器5と、制御装置7とを備える。電力変換器3の3つの交流端子は、リアクトル2を介して、U相、V相、W相を有する三相交流電力系統1の三相送電線に接続されている。なお、図1では、電力変換器3はリアクトル2を介して三相交流電力系統1に接続されているが、三相変圧器を介して三相交流電力系統1に接続される構成としてもよい。 As shown in FIG. 1, the power conversion device according to embodiment 1 includes a reactor 2, a power converter 3, a voltage detector 4, a current detector 5, and a control device 7. The three AC terminals of the power converter 3 are connected via the reactor 2 to a three-phase transmission line of a three-phase AC power system 1 having U, V, and W phases. Note that while in FIG. 1 the power converter 3 is connected to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2, it may also be configured to be connected to the three-phase AC power system 1 via a three-phase transformer.
電力変換器3の直流端子は、バッテリまたはコンデンサなど直流電力を蓄える電力貯蔵装置、あるいは直流電力を発生する直流電源に接続されている。図2は、図1に示した電力変換器3の構成例を示す回路図である。 The DC terminals of the power converter 3 are connected to a power storage device that stores DC power, such as a battery or capacitor, or to a DC power source that generates DC power. Figure 2 is a circuit diagram showing an example configuration of the power converter 3 shown in Figure 1.
図2に示すように、電力変換器3は、自己消弧型のスイッチング素子を有する。図2の例では、スイッチング素子として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。電力変換器3は、IGBT素子Q1~Q6と、ダイオードD1~D6とを有する。IGBT素子Q1,Q3,Q5のコレクタはともに直流正母線PLに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流端子Tu,Tv,Twに接続される。IGBT素子Q2,Q4,Q6のコレクタはそれぞれ交流端子Tu,Tv,Twに接続され、それらのエミッタは直流負母線NLに接続される。ダイオードD1~D6は、それぞれIGBT素子Q1~Q6に逆並列に接続される。 As shown in Figure 2, power converter 3 has self-extinguishing switching elements. In the example of Figure 2, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are used as the switching elements. Power converter 3 has IGBT elements Q1 to Q6 and diodes D1 to D6. The collectors of IGBT elements Q1, Q3, and Q5 are all connected to the DC positive bus PL, and their emitters are connected to AC terminals Tu, Tv, and Tw, respectively. The collectors of IGBT elements Q2, Q4, and Q6 are connected to AC terminals Tu, Tv, and Tw, respectively, and their emitters are connected to the DC negative bus NL. Diodes D1 to D6 are connected in anti-parallel to IGBT elements Q1 to Q6, respectively.
IGBT素子Q1~Q6は、制御装置7から与えられる制御信号(ゲートパルス)によってオンオフが制御される。本実施の形態では、IGBT素子Q1~Q6の制御方式として、PWM(Pulse Width Modulation)制御を適用することができる。 The IGBT elements Q1 to Q6 are controlled to be turned on and off by control signals (gate pulses) provided by the control device 7. In this embodiment, PWM (Pulse Width Modulation) control can be applied as the control method for the IGBT elements Q1 to Q6.
電力変換器3は、制御装置7から与えられるゲートパルスに従って、直流電力を三相交流電力に変換する。電力変換器3によって生成された三相交流電力はリアクトル2を介して三相交流電力系統1に供給される。 The power converter 3 converts DC power into three-phase AC power in accordance with gate pulses provided by the control device 7. The three-phase AC power generated by the power converter 3 is supplied to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2.
図1に戻って、電圧検出器4は、三相交流電力系統1の三相交流電圧を検出し、その検出値を示す信号を制御装置7に与える。三相交流電圧は、U相電圧Vu、V相電圧VvおよびW相電圧Vwを有する。 Returning to Figure 1, the voltage detector 4 detects the three-phase AC voltage of the three-phase AC power system 1 and provides a signal indicating the detected value to the control device 7. The three-phase AC voltage has a U-phase voltage Vu, a V-phase voltage Vv, and a W-phase voltage Vw.
電流検出器5は、三相交流電力系統1の出力電流(三相交流電流)を検出し、その検出値を示す信号を制御装置7に与える。三相交流電力系統1の出力電流は、U相電流iu、V相電流ivおよびW相電流iwを有する。 The current detector 5 detects the output current (three-phase AC current) of the three-phase AC power system 1 and provides a signal indicating the detected value to the control device 7. The output current of the three-phase AC power system 1 includes a U-phase current iu, a V-phase current iv, and a W-phase current iw.
制御装置7は、位相検出器9と、dq変換器10と、電流制御部8と、加算器11,12と、逆dq変換器13とを含む。 The control device 7 includes a phase detector 9, a dq converter 10, a current control unit 8, adders 11 and 12, and an inverse dq converter 13.
位相検出器9は、周知のPLL(Phase Locked Loop)回路またはDFT(Discrete Fourier Transform)回路などを用いて、電圧検出器4の出力信号に基づいて、基準位相θを生成する。基準位相θは、三相交流電力系統1の系統電圧の正相電圧位相である。 The phase detector 9 generates a reference phase θ based on the output signal of the voltage detector 4 using a well-known PLL (Phase Locked Loop) circuit or DFT (Discrete Fourier Transform) circuit. The reference phase θ is the positive-sequence voltage phase of the system voltage of the three-phase AC power system 1.
dq変換器10は、電圧検出器4により検出される三相交流電圧Vu,Vv,Vwを、基準位相(正相電圧位相)θを用いたdq変換(三相二相変換)を行い、正相回転方向に座標変換したd軸電圧Vd(以下、「正相d軸電圧Vd」とも称する)と、正相回転方向に座標変換したq軸電圧Vq(以下、「正相q軸電圧Vq」とも称する)とを算出する。dq変換器10は、三相交流電力系統1の正相電圧と同期した方向に座標変換した正相dqベクトル座標系として構成したものである。以後、正相dqベクトル座標系を、単に「正相座標系」とも称する。固定座標系から正相座標系への座標変換は次式(1)で表される。 The dq converter 10 performs a dq transformation (three-phase to two-phase transformation) on the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw detected by the voltage detector 4 using a reference phase (positive-phase voltage phase) θ to calculate a d-axis voltage Vd (hereinafter also referred to as the "positive-phase d-axis voltage Vd") coordinate-transformed in the positive-phase rotation direction, and a q-axis voltage Vq (hereinafter also referred to as the "positive-phase q-axis voltage Vq") coordinate-transformed in the positive-phase rotation direction. The dq converter 10 is configured as a positive-phase dq vector coordinate system that is coordinate-transformed in a direction synchronized with the positive-phase voltage of the three-phase AC power system 1. Hereinafter, the positive-phase dq vector coordinate system will also be simply referred to as the "positive-phase coordinate system." The coordinate transformation from the fixed coordinate system to the positive-phase coordinate system is expressed by the following equation (1).
電流制御部8は、交流電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、正相電流指令値id*,iq*と、逆相電流指令値idn*,iqn*とを含む。正相電流指令値は、正相d軸電流指令値id*および正相q軸電流指令値iq*から構成される。逆相電流指令値は、逆相d軸電流指令値idn*および逆相q軸電流指令値iqn*から構成される。 The current control unit 8 calculates a feedback control amount through control calculations to reduce the deviation of the detection value of the current detector 5 from the AC current command value. The AC current command value includes positive-phase current command values id* and iq* and negative-phase current command values idn* and iqn*. The positive-phase current command value is composed of a positive-phase d-axis current command value id* and a positive-phase q-axis current command value iq*. The negative-phase current command value is composed of a negative-phase d-axis current command value idn* and a negative-phase q-axis current command value iqn*.
交流電流指令値は、三相交流電力系統1の系統電圧を一定に維持するため、あるいは、電力変換器3に入力される直流電圧を一定に制御するために生成される。交流電流指令値は、一般に、上位コントローラで生成される。電力変換装置により三相交流電力系統1の電圧制御を行う場合には、系統制御系が上位コントローラとされる。 The AC current command value is generated to maintain a constant system voltage in the three-phase AC power system 1 or to control the DC voltage input to the power converter 3 to a constant value. The AC current command value is generally generated by a host controller. When voltage control of the three-phase AC power system 1 is performed by a power conversion device, the system control system is the host controller.
電流制御部8は、加算器21,22,25~28と、減算器23,24と、第1補償器CP11,CP12と、第2補償器CP21,CP22と、第3補償器CP31,CP32と、逆dq変換器29,31と、dq変換器30とを含む。 The current control unit 8 includes adders 21, 22, 25-28, subtractors 23 and 24, first compensators CP11 and CP12, second compensators CP21 and CP22, third compensators CP31 and CP32, inverse dq converters 29 and 31, and a dq converter 30.
逆dq変換器29は、基準位相(正相電圧位相)θを用いた逆dq変換を行うことにより、逆相電流指令値idn*,iqn*を正相座標系へ座標変換する。逆相座標系から正相座標系への座標変換は次式(2)で表される。 The inverse dq converter 29 performs an inverse dq transformation using the reference phase (positive-phase voltage phase) θ to transform the negative-phase current command values idn* and iqn* into the positive-phase coordinate system. The coordinate transformation from the negative-phase coordinate system to the positive-phase coordinate system is expressed by the following equation (2).
加算器21は、次式(3)を用いて、正相d軸電流指令値id*と逆相d軸電流指令値idn*とを加算することにより、d軸電流指令値idpn*を生成する。加算器22は、次式(4)を用いて、正相q軸電流指令値iq*と逆相q軸電流指令値iqn*とを加算することにより、q軸電流指令値iqpn*を生成する。 Adder 21 generates a d-axis current command value idpn* by adding the positive-phase d-axis current command value id* and the negative-phase d-axis current command value idn* using the following equation (3). Adder 22 generates a q-axis current command value iqpn* by adding the positive-phase q-axis current command value iq* and the negative-phase q-axis current command value iqn* using the following equation (4).
dq変換器32は、電流検出器5により検出される三相交流電流iu,iv,iwを、式(1)を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換(三相二相変換)を行い、正相d軸電流idおよび正相q軸電流iqを算出する。 The dq converter 32 performs coordinate transformation (three-phase to two-phase transformation) on the three-phase AC currents iu, iv, and iw detected by the current detector 5 from a fixed coordinate system to a positive-phase coordinate system using equation (1), and calculates the positive-phase d-axis current id and the positive-phase q-axis current iq.
減算器23は、d軸電流指令値idpn*に対する正相d軸電流idの偏差Δid(以下、「正相d軸偏差Δid」とも称する)を算出する(Δid=idpn*-id)。減算器24は、q軸電流指令値iqpn*に対する正相q軸電流iqの偏差Δiq(以下、「正相q軸偏差Δiq」とも称する)を算出する(Δiq=iqpn*-iq)。 Subtractor 23 calculates the deviation Δid of the positive-phase d-axis current id from the d-axis current command value idpn* (hereinafter also referred to as the "positive-phase d-axis deviation Δid") (Δid = idpn* - id). Subtractor 24 calculates the deviation Δiq of the positive-phase q-axis current iq from the q-axis current command value iqpn* (hereinafter also referred to as the "positive-phase q-axis deviation Δiq") (Δiq = iqpn* - iq).
第1補償器CP11,CP12は、比例要素を持つ補償器である。第1補償器CP11,CP12は、正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量を算出する。具体的には、第1補償器CP11は、正相d軸偏差Δidに基づいて、比例制御量Kp・Δidを算出する。第1補償器CP12は、正相q軸偏差Δiqに基づいて、比例制御量Kp・Δiqを算出する。Kpは比例ゲインである。第1補償器CP11,CP12は「第1の補償器」の一実施例に対応する。 The first compensators CP11 and CP12 are compensators with proportional elements. The first compensators CP11 and CP12 perform proportional control calculations to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq, and calculate the proportional control variables. Specifically, the first compensator CP11 calculates the proportional control variable Kp·Δid based on the positive-phase d-axis deviation Δid. The first compensator CP12 calculates the proportional control variable Kp·Δiq based on the positive-phase q-axis deviation Δiq. Kp is the proportional gain. The first compensators CP11 and CP12 correspond to an example of a "first compensator."
第2補償器CP21,CP22は、積分要素を持つ補償器である。第2補償器CP21,CP22は、正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。第2補償器CP21は、正相d軸偏差Δidに基づいて、積分制御量Σ(Ki・Δid)を算出する。第2補償器CP22は、正相q軸偏差Δiqに基づいて、積分制御量Σ(Ki・Δiq)を算出する。Kiは積分ゲインである。なお、第2補償器CP21,CP22は、直流成分以外の周波数成分を除去するためのフィルタ(移動平均フィルタなど)をさらに有していてもよい。第2補償器CP21,CP22は「第2の補償器」の一実施例に対応する。 The second compensators CP21 and CP22 are compensators with integral elements. The second compensators CP21 and CP22 perform integral control calculations to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq, and calculate integral control variables. The second compensator CP21 calculates the integral control variable Σ (Ki·Δid) based on the positive-phase d-axis deviation Δid. The second compensator CP22 calculates the integral control variable Σ (Ki·Δiq) based on the positive-phase q-axis deviation Δiq. Ki is the integral gain. The second compensators CP21 and CP22 may further include a filter (such as a moving average filter) for removing frequency components other than DC components. The second compensators CP21 and CP22 correspond to an example of a "second compensator."
加算器25は、第1補償器CP11からの比例制御量Kp・Δidと、第2補償器CP21からの積分制御量Σ(Ki・Δid)とを加算することにより、正相d軸偏差Δidを低減するためのフィードバック制御のために要求される、正相d軸電圧指令値Vdp*を生成する。加算器28は、第1補償器CP12からの比例制御量Kp・Δiqと、第2補償器CP22からの積分制御量Σ(Ki・Δiq)とを加算することにより、正相q軸偏差Δiqを低減するためのフィードバック制御のために要求される、正相q軸電圧指令値Vqp*を生成する。 Adder 25 generates the positive-phase d-axis voltage command value Vdp* required for feedback control to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid by adding the proportional control variable Kp·Δid from the first compensator CP11 and the integral control variable Σ(Ki·Δid) from the second compensator CP21. Adder 28 generates the positive-phase q-axis voltage command value Vqp* required for feedback control to reduce the positive-phase q-axis deviation Δiq by adding the proportional control variable Kp·Δiq from the first compensator CP12 and the integral control variable Σ(Ki·Δiq) from the second compensator CP22.
dq変換器30は、基準位相(正相電圧位相)θと逆方向に回転する逆相電圧位相(-θ)を用いてdq変換を行い、逆相回転方向に座標変換したd軸偏差Δidn(以下、「逆相d軸偏差Δidn」とも称する)と、逆相回転方向に座標変換したq軸偏差Δiqn(以下、「逆相q軸偏差Δiqn」とも称する)とを算出する。dq変換器30は、三相交流電力系統1の逆相電圧と同期した方向に座標変換した逆相dqベクトル座標系として構成したものである。以降、逆相dqベクトル座標系を、単に「逆相座標系」とも称する。正相座標系から逆相座標系への座標変換は次式(5)で表される。 The dq converter 30 performs a dq transformation using a negative-phase voltage phase (-θ) that rotates in the opposite direction to the reference phase (positive-phase voltage phase) θ, and calculates the d-axis deviation Δidn (hereinafter also referred to as the "negative-phase d-axis deviation Δidn") coordinate-transformed in the negative-phase rotation direction, and the q-axis deviation Δiqn (hereinafter also referred to as the "negative-phase q-axis deviation Δiqn") coordinate-transformed in the negative-phase rotation direction. The dq converter 30 is configured as a negative-phase dq vector coordinate system that is coordinate-transformed in a direction synchronized with the negative-phase voltage of the three-phase AC power system 1. Hereinafter, the negative-phase dq vector coordinate system will also be simply referred to as the "negative-phase coordinate system." The coordinate transformation from the positive-phase coordinate system to the negative-phase coordinate system is expressed by the following equation (5).
第3補償器CP31,CP32は、積分要素を持つ補償器である。第3補償器CP31,CP32は、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。具体的には、第3補償器CP31は、逆相d軸偏差Δidnに基づいて、積分制御量Σ(Ki・Δidn)を算出する。第3補償器CP32は、逆相q軸偏差Δiqnに基づいて、積分制御量Σ(Ki・Δiqn)を算出する。Kiは積分ゲインである。なお、第3補償器CP31,CP32は、直流成分以外の周波数成分を除去するためのフィルタ(移動平均フィルタなど)をさらに有していてもよい。第3補償器CP31,CP32は「第3の補償器」の一実施例に対応する。 The third compensators CP31 and CP32 are compensators with integral elements. The third compensators CP31 and CP32 perform integral control calculations to reduce the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn and the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn, and calculate integral control variables. Specifically, the third compensator CP31 calculates the integral control variable Σ (Ki·Δidn) based on the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn. The third compensator CP32 calculates the integral control variable Σ (Ki·Δiqn) based on the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn. Ki is the integral gain. The third compensators CP31 and CP32 may further include a filter (such as a moving average filter) for removing frequency components other than DC components. The third compensators CP31 and CP32 correspond to an example of a "third compensator."
逆dq変換器31は、式(2)を用いた逆dq変換を行うことにより、第3補償器CP31,CP32による演算値である積分制御量Σ(Ki・Δidn),Σ(Ki・Δiqn)を、逆相座標系から正相座標系へ座標変換する。 The inverse dq converter 31 performs an inverse dq transformation using equation (2) to convert the integral control variables Σ(Ki·Δidn) and Σ(Ki·Δiqn), which are the values calculated by the third compensators CP31 and CP32, from the negative phase coordinate system to the positive phase coordinate system.
加算器27は、加算器25からの正相d軸電圧指令値Vdp*に、逆dq変換器31からの積分制御量Σ(Ki・Δidn)を加算することにより、正相成分および逆相成分を含むd軸電圧指令値Vd*を生成する。加算器28は、加算器26からの正相q軸電圧指令値Vqp*に、逆dq変換器31からの積分制御量Σ(Ki・Δiqn)を加算することにより、正相成分および逆相成分を含むq軸電圧指令値Vq*を生成する。 Adder 27 generates a d-axis voltage command value Vd* that includes both positive and negative sequence components by adding the integral control variable Σ (Ki·Δidn) from the inverse dq converter 31 to the positive-phase d-axis voltage command value Vdp* from adder 25. Adder 28 generates a q-axis voltage command value Vq* that includes both positive and negative sequence components by adding the integral control variable Σ (Ki·Δiqn) from the inverse dq converter 31 to the positive-phase q-axis voltage command value Vqp* from adder 26.
加算器11は、加算器27からのd軸電圧指令値Vd*にdq変換器10からのd軸電圧Vdを加算する。加算器12は、加算器28からのq軸電圧指令値Vq*にdq変換器10からのq軸電圧Vqを加算する。 Adder 11 adds the d-axis voltage Vd from the dq converter 10 to the d-axis voltage command value Vd* from adder 27. Adder 12 adds the q-axis voltage Vq from the dq converter 10 to the q-axis voltage command value Vq* from adder 28.
逆dq変換器13は、加算器11からのd軸電圧指令値Vd*および加算器12からのq軸電圧指令値Vq*を、逆dq変換(二相三相変換)を行うことにより、三相電圧指令値(U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*およびW相電圧指令値Vw*)を生成する。正相座標系から固定座標系への座標変換(二相三相変換)は次式(6)で表される。三相交流電圧指令値は、PWM回路14に与えられる。 The inverse dq transformer 13 performs an inverse dq transform (two-phase to three-phase transformation) on the d-axis voltage command value Vd* from the adder 11 and the q-axis voltage command value Vq* from the adder 12 to generate three-phase voltage command values (U-phase voltage command value Vu*, V-phase voltage command value Vv*, and W-phase voltage command value Vw*). The coordinate transformation (two-phase to three-phase transformation) from the normal phase coordinate system to the fixed coordinate system is expressed by the following equation (6). The three-phase AC voltage command values are provided to the PWM circuit 14.
PWM回路14は、三相交流電圧指令値と搬送波(例えば三角波)との比較に基づいて、ゲートパルスを生成する。なお、PWM回路14は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器3の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、搬送波を用いてゲートパルスを生成する方法以外に、予め定められたテーブルを参照して三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に応じたゲートパルスを生成する方法、または、三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*の振幅および位相を用いた演算処理によってゲートパルスを生成する方法などを用いることができる。電力変換器3は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、リアクトル2を介して三相交流電力系統1に供給する。 The PWM circuit 14 generates gate pulses based on a comparison between the three-phase AC voltage command value and a carrier wave (e.g., a triangular wave). It is sufficient for the PWM circuit 14 to generate gate pulses so that the AC voltage of the power converter 3 contains a component proportional to the voltage command value. In addition to generating gate pulses using a carrier wave, other methods include generating gate pulses based on the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw* by referencing a predetermined table, or generating gate pulses by performing arithmetic processing using the amplitude and phase of the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw*. The power converter 3 supplies three-phase AC power to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2 in accordance with the gate pulses.
なお、実施の形態1に係る電力変換装置において、dq変換器32は「第1の座標変換器」に対応し、逆dq変換器29は「第2の座標変換器」に対応し、dq変換器30は「第3の座標変換器」に対応し、逆dq変換器31は「第4の座標変換器」に対応し、逆dq変換器13は「第5の座標変換器」に対応する。加算器21,22は「加算器」に対応する。 In the power conversion device according to embodiment 1, the dq converter 32 corresponds to the "first coordinate converter," the inverse dq converter 29 corresponds to the "second coordinate converter," the dq converter 30 corresponds to the "third coordinate converter," the inverse dq converter 31 corresponds to the "fourth coordinate converter," and the inverse dq converter 13 corresponds to the "fifth coordinate converter." Adders 21 and 22 correspond to "adders."
又、逆dq変換器29および加算器21,22は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。第1補償器CP11,CP12および第2補償器CP21,CP22は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。dq変換器30は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第3補償器CP31,CP32は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器25~28は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。 Furthermore, the inverse dq converter 29 and adders 21 and 22 correspond to an embodiment of "means for generating a d-axis current command value and a q-axis current command value." The first compensators CP11 and CP12 and the second compensators CP21 and CP22 correspond to an embodiment of "means for performing proportional-integral control on the deviation of the current detector's detection value from the d-axis current command value and the q-axis current command value." The dq converter 30 corresponds to an embodiment of "means for converting the deviation of the current detector's detection value into a negative-phase coordinate system." The third compensators CP31 and CP32 correspond to an embodiment of "means for performing integral control calculation on the deviation of the current detector's detection value converted into the negative-phase coordinate system." Adders 25 to 28 correspond to an embodiment of "means for generating a three-phase AC voltage command value using the calculated value obtained by the proportional-integral control calculation and the calculated value obtained by the integral control calculation."
以下に、実施の形態1に係る電力変換装置が奏する作用効果について、参考例としての電力変換装置(図5参照)と比較しながら説明する。 The following describes the effects of the power conversion device according to embodiment 1, comparing it with a power conversion device serving as a reference example (see Figure 5).
図5は、参考例に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。 Figure 5 is a circuit block diagram showing the configuration of a power conversion device according to a reference example.
図5に示すように、参考例に係る電力変換装置は、電力変換器3と、電圧検出器4と、電流検出器5と、制御装置7Aとを備える。参考例に係る電力変換装置は、基本的には図1に示した実施の形態1に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、制御装置7に代えて制御装置7Aを備える点が実施の形態1に係る電力変換装置とは異なっている。 As shown in FIG. 5, the power conversion device according to the reference example includes a power converter 3, a voltage detector 4, a current detector 5, and a control device 7A. The power conversion device according to the reference example basically has the same configuration as the power conversion device according to embodiment 1 shown in FIG. 1, but differs from the power conversion device according to embodiment 1 in that it includes a control device 7A instead of the control device 7.
制御装置7Aは、位相検出器9と、dq変換器10と、電流制御部8Aと、加算器11,12と、逆dq変換器13と、PWM回路14とを含む。 The control device 7A includes a phase detector 9, a dq converter 10, a current control unit 8A, adders 11 and 12, an inverse dq converter 13, and a PWM circuit 14.
位相検出器9は、電圧検出器4の出力信号に基づいて、基準位相θ(正相電圧位相)を生成する。 The phase detector 9 generates a reference phase θ (positive voltage phase) based on the output signal of the voltage detector 4.
dq変換器10は、電圧検出器4によって検出される三相交流電圧Vu,Vv,Vwを、式(1)を用いた正相座標系でのdq変換(三相二相変換)により、d軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqに変換する。 The dq converter 10 converts the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw detected by the voltage detector 4 into a d-axis voltage Vd and a q-axis voltage Vq by dq transformation (three-phase to two-phase transformation) in the positive phase coordinate system using equation (1).
電流制御部8Aは、交流電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、正相d軸電流指令値id*と、正相q軸電流指令値iq*とを含む。 The current control unit 8A calculates a feedback control amount through control calculations to reduce the deviation of the detection value of the current detector 5 from the AC current command value. The AC current command value includes a positive-phase d-axis current command value id* and a positive-phase q-axis current command value iq*.
電流制御部8Aは、dq変換器70と、減算器71,72と、比例器73,76と、積分器74,77と、加算器75,78とを含む。 The current control unit 8A includes a dq converter 70, subtractors 71 and 72, proportional converters 73 and 76, integrators 74 and 77, and adders 75 and 78.
dq変換器70は、電流検出器5によって検出される三相交流電流iu,iv,iwを、式(1)を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換(三相二相変換)を行い、正相d軸電流idおよび正相q軸電流iqを算出する。 The dq converter 70 performs coordinate transformation (three-phase to two-phase transformation) from a fixed coordinate system to a positive-phase coordinate system using equation (1) on the three-phase AC currents iu, iv, and iw detected by the current detector 5, and calculates the positive-phase d-axis current id and the positive-phase q-axis current iq.
減算器71は、正相d軸電流指令値id*に対する正相d軸電流idの偏差(正相d軸偏差)Δidを算出する。減算器72は、正相q軸電流指令値iq*に対する正相q軸電流iqの偏差(正相q軸偏差)Δiqを算出する。 Subtractor 71 calculates the deviation of the positive-phase d-axis current id from the positive-phase d-axis current command value id* (positive-phase d-axis deviation) Δid. Subtractor 72 calculates the deviation of the positive-phase q-axis current iq from the positive-phase q-axis current command value iq* (positive-phase q-axis deviation) Δiq.
比例器73は、正相d軸偏差Δidに対する比例制御演算を行い、比例制御量Kp・Δidを算出する。比例器76は、正相q軸偏差Δiqに対する比例制御演算を行い、比例制御量Kp・Δiqを算出する。なお、Kpは比例ゲインである。 Proportional regulator 73 performs proportional control calculations on the positive phase d-axis deviation Δid to calculate the proportional control amount Kp·Δid. Proportional regulator 76 performs proportional control calculations on the positive phase q-axis deviation Δiq to calculate the proportional control amount Kp·Δiq. Note that Kp is the proportional gain.
積分器74は、正相d軸偏差Δidに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δid)を算出する。積分器77は、正相q軸偏差Δiqに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δiq)を算出する。なお、Kiは積分ゲインである。 Integrator 74 performs integral control calculations on the positive-phase d-axis deviation Δid to calculate the integral control amount Σ (Ki · Δid). Integrator 77 performs integral control calculations on the positive-phase q-axis deviation Δiq to calculate the integral control amount Σ (Ki · Δiq). Note that Ki is the integral gain.
加算器75は、比例器73からの比例制御量Kp・Δidと、積分器74からの積分制御量Σ(Ki・Δid)とを加算することにより、正相d軸偏差Δidを低減するためのフィードバック制御のために要求される、d軸電圧指令値Vd*を生成する。加算器78は、比例器76からの比例制御量Kp・Δiqと、積分器77からの積分制御量Σ(Ki・Δiq)とを加算することにより、正相q軸偏差Δiqを低減するためのフィードバック制御のために要求される、q軸電圧指令値Vq*を生成する。 Adder 75 adds the proportional control variable Kp·Δid from proportional unit 73 and the integral control variable Σ(Ki·Δid) from integrator 74 to generate the d-axis voltage command value Vd* required for feedback control to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid. Adder 78 adds the proportional control variable Kp·Δiq from proportional unit 76 to the integral control variable Σ(Ki·Δiq) from integrator 77 to generate the q-axis voltage command value Vq* required for feedback control to reduce the positive-phase q-axis deviation Δiq.
加算器11は、加算器75からのd軸電圧指令値Vd*にdq変換器10からのd軸電圧Vdを加算する。加算器12は、加算器78からのq軸電圧指令値Vq*にdq変換器10からのq軸電圧Vqを加算する。 Adder 11 adds the d-axis voltage Vd from the dq converter 10 to the d-axis voltage command value Vd* from adder 75. Adder 12 adds the q-axis voltage Vq from the dq converter 10 to the q-axis voltage command value Vq* from adder 78.
逆dq変換器13は、加算器11からのd軸電圧指令値Vd*および加算器12からのq軸電圧指令値Vq*を、式(6)を用いて正相座標系から固定座標系への座標変換(二相三相変換)を行うことにより、三相交流電圧指令値(U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*およびW相電圧指令値Vw*)を生成する。三相交流電圧指令値は、PWM回路14に与えられる。 The inverse dq converter 13 generates three-phase AC voltage command values (U-phase voltage command value Vu*, V-phase voltage command value Vv*, and W-phase voltage command value Vw*) by performing coordinate transformation (two-phase to three-phase transformation) from the normal phase coordinate system to the fixed coordinate system using equation (6) on the d-axis voltage command value Vd* from adder 11 and the q-axis voltage command value Vq* from adder 12. The three-phase AC voltage command values are provided to the PWM circuit 14.
PWM回路14は、三相交流電圧指令値と搬送波との比較に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器3は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、リアクトル2を介して三相交流電力系統1に供給する。 The PWM circuit 14 generates gate pulses based on a comparison between the three-phase AC voltage command value and the carrier wave. The power converter 3 supplies three-phase AC power to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2 in accordance with the gate pulses.
図5に示すように、参考例に係る電力変換装置では、制御装置7Aは、正相座標系でのd軸偏差Δidおよびq軸偏差Δiqを補償するための制御演算によってd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を算出し、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に基づいて三相交流電圧指令値を生成するように構成されている。 As shown in Figure 5, in the power conversion device according to the reference example, the control device 7A is configured to calculate the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* by control calculations to compensate for the d-axis deviation Δid and the q-axis deviation Δiq in the positive phase coordinate system, and to generate a three-phase AC voltage command value based on the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq*.
一方で、三相交流電力系統1の系統電圧が過渡的に変動することによって、系統電圧が三相不平衡状態となる場合がある。なお、三相平衡状態とは、各相電圧の振幅が等しく、かつ、位相が120°ずつずれている状態である。これに対し、三相不平衡状態とは、各相電圧の振幅が異なる状態、および/または、各相電圧の位相のずれが120°ではない状態である。 On the other hand, transient fluctuations in the system voltage of the three-phase AC power system 1 can cause the system voltage to enter a three-phase unbalanced state. A three-phase balanced state is a state in which the amplitudes of the phase voltages are equal and the phases are shifted by 120°. In contrast, a three-phase unbalanced state is a state in which the amplitudes of the phase voltages are different and/or the phase shift between the phase voltages is not 120°.
三相不平衡状態になると、正相成分に加えて、逆相成分および零相成分が発生する。即ち、三相不平衡を取り扱うためには、正相成分の他に、逆相成分および零相成分を考慮する必要がある。ただし、電力変換器3はリアクトル2を介して三相交流電力系統1に接続されているため、電力変換器3は零相電流を出力することができない。そのため、正相成分および逆相成分を制御する必要がある。 When a three-phase unbalance occurs, negative-sequence and zero-sequence components occur in addition to the positive-sequence components. In other words, to handle a three-phase unbalance, it is necessary to consider the negative-sequence and zero-sequence components in addition to the positive-sequence components. However, because the power converter 3 is connected to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2, the power converter 3 cannot output a zero-sequence current. Therefore, it is necessary to control the positive-sequence and negative-sequence components.
参考例に係る電力変換装置は、上述したように、電力変換器3の出力電流の正相成分のみを制御するように構成されるため、出力電流の逆相成分については制御されない。その結果、逆相成分の定常偏差が残ってしまうという問題がある。 As described above, the power conversion device according to the reference example is configured to control only the positive-phase component of the output current of the power converter 3, and therefore does not control the negative-phase component of the output current. As a result, there is a problem in that a steady-state deviation of the negative-phase component remains.
これに対して、実施の形態1に係る電力変換装置では、制御装置7は、正相電流指令値id*,iq*および逆相電流指令値idn*,iqn*を合成して電流指令値を生成するとともに、当該電流指令値に対する正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnに変換し、かつ、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。これによると、逆相電流指令値idn*,iqn*に対する定常偏差をなくすことができる。その結果、三相不平衡状態においても、電流指令値に一致した電力変換器3の出力電流を得ることができる。 In contrast, in the power conversion device according to embodiment 1, the control device 7 generates a current command value by combining the positive-phase current command values id*, iq* and the negative-phase current command values idn*, iqn*. It also converts the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq relative to the current command value into the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn, and performs integral control calculations to compensate for the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn. This eliminates steady-state deviations relative to the negative-phase current command values idn*, iqn*. As a result, it is possible to obtain an output current from the power converter 3 that matches the current command value, even in a three-phase unbalanced state.
また、電流検出器5の検出値(三相交流電流)に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。さらに、電流検出器5の検出値(三相交流電流)を正相および逆相に分離する処理を必要としないため、制御装置7における演算負荷を小さくすることができる。 In addition, because the detected values (three-phase AC current) of the current detector 5 are used to calculate the feedback control amount without performing any calculations other than coordinate transformation on the detected values, high-speed control is possible without causing transient detection delays in the three-phase AC current. Furthermore, because there is no need to separate the detected values (three-phase AC current) of the current detector 5 into positive and negative phases, the calculation load on the control device 7 can be reduced.
[実施の形態2]
図3は、実施の形態2に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a circuit block diagram showing the configuration of a power conversion device according to the second embodiment.
図3に示すように、実施の形態2に係る電力変換装置は、基本的には図1に示した実施の形態1に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、制御装置7の構成が実施の形態1に係る電力変換装置とは異なっている。 As shown in Figure 3, the power conversion device of embodiment 2 basically has the same configuration as the power conversion device of embodiment 1 shown in Figure 1, but the configuration of the control device 7 is different from that of the power conversion device of embodiment 1.
制御装置7は、位相検出器9と、電流制御部8と、加算器15と、PWM回路14とを含む。 The control device 7 includes a phase detector 9, a current control unit 8, an adder 15, and a PWM circuit 14.
位相検出器9は、電圧検出器4の出力信号に基づいて、基準位相θ(正相電圧位相)を生成する。 The phase detector 9 generates a reference phase θ (positive voltage phase) based on the output signal of the voltage detector 4.
電流制御部8は、交流電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、正相電流指令値id*,iq*と、逆相電流指令値idn*,iqn*とを含む。 The current control unit 8 calculates a feedback control amount through control calculations to reduce the deviation of the detection value of the current detector 5 from the AC current command value. The AC current command value includes positive-phase current command values id* and iq* and negative-phase current command values idn* and iqn*.
逆dq変換器29は、式(2)を用いた逆dq変換を行うことにより、逆相電流指令値idn*,iqn*を正相座標系へ変換する。 The inverse dq converter 29 converts the negative-phase current command values idn* and iqn* into the positive-phase coordinate system by performing an inverse dq transformation using equation (2).
加算器21は、式(3)を用いて、正相d軸電流指令値id*と逆相d軸電流指令値idn*とを加算することにより、d軸電流指令値idpn*を生成する。加算器22は、式(4)を用いて、正相q軸電流指令値iq*と逆相q軸電流指令値iqn*とを加算することにより、q軸電流指令値iqpn*を生成する。 Adder 21 generates the d-axis current command value idpn* by adding the positive-phase d-axis current command value id* and the negative-phase d-axis current command value idn* using equation (3). Adder 22 generates the q-axis current command value iqpn* by adding the positive-phase q-axis current command value iq* and the negative-phase q-axis current command value iqn* using equation (4).
固定座標変換器33は、d軸電流指令値idpn*およびq軸電流指令値iqpn*を、式(6)を用いて正相座標系から固定座標系へ座標変換(二相三相変換)することにより、三相電流指令値に変換する。三相交流電流指令値は、電力変換器3の出力電流指令値であり、U相電流指令値iu*、V相電流指令値iv*およびW相電流指令値iw*を有する。 The fixed coordinate converter 33 converts the d-axis current command value idpn* and the q-axis current command value iqpn* into three-phase current command values by converting them from the positive-phase coordinate system to the fixed coordinate system (two-phase to three-phase conversion) using equation (6). The three-phase AC current command values are output current command values of the power converter 3, and include a U-phase current command value iu*, a V-phase current command value iv*, and a W-phase current command value iw*.
減算器34は、U相電流指令値iu*と、電流検出器5によって検出されるU相電流iuとの偏差Δiuを算出する(Δiu=iu*-iu)。減算器35は、V相電流指令値iv*と、電流検出器5によって検出されるV相電流ivとの偏差Δivを算出する(Δiv=iv*-iv)。減算器35は、W相電流指令値iw*と、電流検出器5によって検出されるW相電流iwとの偏差Δiwを算出する(Δiw=iw*-iw)。 Subtractor 34 calculates the deviation Δiu between the U-phase current command value iu* and the U-phase current iu detected by the current detector 5 (Δiu = iu* - iu). Subtractor 35 calculates the deviation Δiv between the V-phase current command value iv* and the V-phase current iv detected by the current detector 5 (Δiv = iv* - iv). Subtractor 35 calculates the deviation Δiw between the W-phase current command value iw* and the W-phase current iw detected by the current detector 5 (Δiw = iw* - iw).
第1補償器CP11~CP13は、比例要素を有しており、三相交流電流指令値に対する三相交流電流の偏差を小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量を算出する。具体的には、第1補償器CP11は、偏差Δiuに基づいて、比例制御量Kp・Δiuを算出する。第1補償器CP12は、偏差Δivに基づいて、比例制御量Kp・Δivを算出する。第1補償器CP13は、偏差Δiwに基づいて、比例制御量Kp・Δiwを算出する。なお、Kpは比例ゲインである。 The first compensators CP11 to CP13 have proportional elements and perform proportional control calculations to reduce the deviation of the three-phase AC current from the three-phase AC current command value, calculating the proportional control amount. Specifically, the first compensator CP11 calculates the proportional control amount Kp·Δiu based on the deviation Δiu. The first compensator CP12 calculates the proportional control amount Kp·Δiv based on the deviation Δiv. The first compensator CP13 calculates the proportional control amount Kp·Δiw based on the deviation Δiw. Note that Kp is the proportional gain.
dq変換器39は、偏差Δiu,Δiv,Δiwを、式(1)を用いて固定座標系から正相座標系へdq変換(三相二相変換)することにより、正相d軸偏差Δidpおよび正相q軸偏差Δiqpに変換する。 The dq converter 39 converts the deviations Δiu, Δiv, and Δiw into a positive-phase d-axis deviation Δidp and a positive-phase q-axis deviation Δiqp by performing a dq transformation (three-phase to two-phase transformation) from the fixed coordinate system to the positive-phase coordinate system using equation (1).
第2補償器CP21,CP22は、積分要素を有しており、正相d軸偏差Δidpおよび正相q軸偏差Δiqpを小さくするための積分制御演算により、積分制御量を算出する。具体的には、第2補償器CP21は、正相d軸偏差Δidpに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δidp)を算出する。第2補償器CP22は、正相q軸偏差Δiqpに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δiqp)を算出する。Kiは積分ゲインである。なお、第2補償器CP21,CP22は、直流以外の成分を除去するためのフィルタ(移動平均フィルタなど)をさらに有していてもよい。 The second compensators CP21 and CP22 have integral elements and calculate integral control variables through integral control calculations to reduce the positive-phase d-axis deviation Δidp and the positive-phase q-axis deviation Δiqp. Specifically, the second compensator CP21 performs integral control calculations on the positive-phase d-axis deviation Δidp to calculate the integral control variable Σ (Ki · Δidp). The second compensator CP22 performs integral control calculations on the positive-phase q-axis deviation Δiqp to calculate the integral control variable Σ (Ki · Δiqp). Ki is the integral gain. The second compensators CP21 and CP22 may further include a filter (such as a moving average filter) to remove components other than DC.
逆dq変換器40は、第2補償器CP21,CP22からの積分制御量を、式(6)を用いて正相座標系から固定座標系へ逆dq変換(二相三相変換)することにより、三相分の積分制御量に変換する。 The inverse dq converter 40 converts the integral control variables from the second compensators CP21 and CP22 into integral control variables for three phases by performing an inverse dq transformation (two-phase to three-phase transformation) from the normal phase coordinate system to the fixed coordinate system using equation (6).
加算器37は、第1補償器CP11~CP13による演算値である三相分の比例制御量と、逆dq変換器40による正相成分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差Δiu,Δiv,Δiwを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値Vup*,Vvp*,Vwp*を生成する。 The adder 37 adds the proportional control variables for three phases, which are values calculated by the first compensators CP11 to CP13, and the integral control variable of the positive-phase component by the inverse dq converter 40, to generate the three-phase AC voltage command values Vup*, Vvp*, and Vwp* required for feedback control to reduce the current deviations Δiu, Δiv, and Δiw.
dq変換器41は、偏差Δiu,Δiv,Δiwを固定座標系から逆相座標系へdq座標変換(三相二相変換)することにより、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnに変換する。固定座標系から逆相座標系への座標変換は次式(7)で表される。 The dq converter 41 converts the deviations Δiu, Δiv, and Δiw into the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn by performing a dq coordinate transformation (three-phase to two-phase transformation) from the fixed coordinate system to the negative-phase coordinate system. The coordinate transformation from the fixed coordinate system to the negative-phase coordinate system is expressed by the following equation (7).
第3補償器CP31,CP32は、積分要素を有しており、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを小さくするための積分制御演算により、積分制御量を算出する。具体的には、第3補償器CP31は、逆相d軸偏差Δidnに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δidn)を算出する。第3補償器CP32は、逆相q軸偏差Δiqnに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δiqn)を算出する。Kiは積分ゲインである。なお、第3補償器CP31,CP32は、直流以外の成分を除去するためのフィルタ(移動平均フィルタなど)をさらに有していてもよい。 The third compensators CP31 and CP32 have integral elements and calculate integral control variables through integral control calculations to reduce the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn and the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn. Specifically, the third compensator CP31 performs integral control calculations on the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn to calculate the integral control variable Σ (Ki · Δidn). The third compensator CP32 performs integral control calculations on the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn to calculate the integral control variable Σ (Ki · Δiqn). Ki is the integral gain. The third compensators CP31 and CP32 may further include a filter (such as a moving average filter) to remove components other than DC.
逆dq変換器42は、第3補償器CP31,CP32からの積分制御量を、逆相座標系から固定座標系へ逆dq変換(二相三相変換)することにより、三相分の積分制御量に変換する。逆相座標系から固定座標系への座標変換は次式(8)で表される。 The inverse dq converter 42 converts the integral control variables from the third compensators CP31 and CP32 into integral control variables for three phases by performing an inverse dq transformation (two-phase to three-phase transformation) from the negative-phase coordinate system to the fixed coordinate system. The coordinate transformation from the negative-phase coordinate system to the fixed coordinate system is expressed by the following equation (8).
加算器38は、加算器37からの正相成分の三相交流電圧指令値Vup*,Vvp*,Vwp*と、逆dq変換器42による逆相成分の三相分の積分制御量とを加算することにより、正相成分および逆相成分の電流偏差Δiu,Δiv,Δiwを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値(U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、W相電圧指令値Vw*)を生成する。 Adder 38 adds the three-phase AC voltage command values Vup*, Vvp*, and Vwp* of the positive-phase components from adder 37 to the integral control amount for three phases of the negative-phase components from the inverse dq converter 42 to generate the three-phase AC voltage command values (U-phase voltage command value Vu*, V-phase voltage command value Vv*, and W-phase voltage command value Vw*) required for feedback control to reduce the current deviations Δiu, Δiv, and Δiw of the positive-phase and negative-phase components.
加算器15は、加算器38からの三相電圧指令値に電圧検出器4により検出される三相交流電圧を加算し、三相電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、PWM回路14に与えられる。 Adder 15 adds the three-phase AC voltage detected by voltage detector 4 to the three-phase voltage command value from adder 38 to generate a three-phase voltage command value. The three-phase AC voltage command value is provided to PWM circuit 14.
PWM回路14は、三相交流電圧指令値と搬送波との比較に基づいて、ゲートパルスを生成する。なお、PWM回路14は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器3の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、搬送波を用いてゲートパルスを生成する方法以外に、予め定められたテーブルを参照して三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に応じたゲートパルスを生成する方法、または、三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*の振幅および位相を用いた演算処理によってゲートパルスを生成する方法などを用いることができる。電力変換器3は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、リアクトル2を介して三相交流電力系統1に供給する。 The PWM circuit 14 generates gate pulses based on a comparison between the three-phase AC voltage command value and the carrier wave. It is sufficient for the PWM circuit 14 to generate gate pulses so that the AC voltage of the power converter 3 contains a component proportional to the voltage command value. In addition to generating gate pulses using a carrier wave, other methods include generating gate pulses corresponding to the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw* by referencing a predetermined table, or generating gate pulses by performing arithmetic processing using the amplitude and phase of the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw*. The power converter 3 supplies three-phase AC power to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2 in accordance with the gate pulses.
なお、実施の形態2に係る電力変換装置において、逆dq変換器29は「第1の座標変換器」に対応し、固定座標変換器33は「第2の座標変換器」に対応し、dq変換器39は「第3の座標変換器」に対応し、逆dq変換器40は「第4の座標変換器」に対応し、dq変換器41は「第4の座標変換器」に対応し、逆dq変換器42は「第5の座標変換器」に対応する。加算器21,22は「第1の加算器」に対応し、加算器37,38は「第2の加算器」に対応する。 In the power conversion device according to embodiment 2, the inverse dq converter 29 corresponds to the "first coordinate converter," the fixed coordinate converter 33 corresponds to the "second coordinate converter," the dq converter 39 corresponds to the "third coordinate converter," the inverse dq converter 40 corresponds to the "fourth coordinate converter," the dq converter 41 corresponds to the "fourth coordinate converter," and the inverse dq converter 42 corresponds to the "fifth coordinate converter." Adders 21 and 22 correspond to the "first adder," and adders 37 and 38 correspond to the "second adder."
又、逆dq変換器29および加算器21,22は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。固定座標変換器33、減算器34~36、第1補償器CP11~CP13、dq変換器39、第2補償器CP21,CP22および逆変換器40は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。dq変換器41は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第3補償器CP31,CP32は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器37,38は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。 Furthermore, the inverse dq converter 29 and adders 21 and 22 correspond to an embodiment of "means for generating a d-axis current command value and a q-axis current command value." The fixed coordinate converter 33, subtractors 34-36, first compensators CP11-CP13, dq converter 39, second compensators CP21 and CP22, and inverse converter 40 correspond to an embodiment of "means for performing proportional-integral control on the deviation of the current detector's detected values from the d-axis current command value and the q-axis current command value." The dq converter 41 corresponds to an embodiment of "means for converting the deviation of the current detector's detected values into a negative-phase coordinate system." The third compensators CP31 and CP32 correspond to an embodiment of "means for performing integral control calculation on the deviation of the current detector's detected values converted to the negative-phase coordinate system." Adders 37 and 38 correspond to an embodiment of "means for generating a three-phase AC voltage command value using the calculated value obtained by the proportional-integral control calculation and the calculated value obtained by the integral control calculation."
以上説明したように、実施の形態2に係る電力変換装置では、制御装置7は、正相電流指令値id*,iq*および逆相電流指令値idn*,iqn*を合成した電流指令値idpn*,iqqn*を、三相交流電流指令値iu*,iv*,iw*に座標変換し、かつ、この三相交流電流指令値iu*,iv*、iw*に対する三相交流電流iu,iv,iwの偏差Δiu,Δiv,Δiwを逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnに変換する。そして、制御装置7は、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。したがって、実施の形態2に係る電力変換装置においても、実施の形態1に係る電力変換装置と同様に、逆相電流指令値idn*,iqn*に対する定常偏差をなくすことができる。 As described above, in the power conversion device according to the second embodiment, the control device 7 coordinate-transforms the current command values idpn* and iqqn*, which are obtained by combining the positive-phase current command values id* and iq* and the negative-phase current command values idn* and iqn*, into three-phase AC current command values iu*, iv*, and iw*. It also converts the deviations Δiu, Δiv, and Δiw of the three-phase AC currents iu, iv, and iw relative to the three-phase AC current command values iu*, iv*, and iw* into the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn. The control device 7 is then configured to perform integral control calculations to compensate for the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn. Therefore, similar to the power conversion device according to the first embodiment, the power conversion device according to the second embodiment can also eliminate steady-state deviations relative to the negative-phase current command values idn* and iqn*.
さらに、実施の形態2に係る電力変換装置では、三相交流電流指令値iu*,iv*、iw*に対する三相交流電流iu,iv,iwの偏差Δiu,Δiv,Δiwの各々に対して比例制御が実行される。このようにすると、各相電流を個別に制御することができるため、電力変換器3の交流端子Tu,Tv,Tvの各々に生じている外乱に対して適当に対応することが可能となる。 Furthermore, in the power conversion device according to embodiment 2, proportional control is performed on each of the deviations Δiu, Δiv, and Δiw of the three-phase AC currents iu, iv, and iw from the three-phase AC current command values iu*, iv*, and iw*. This allows each phase current to be controlled individually, making it possible to appropriately respond to disturbances occurring at each of the AC terminals Tu, Tv, and Tv of the power converter 3.
また、実施の形態2に係る電力変換装置においても、実施の形態1に係る電力変換装置と同様に、電流検出器5の検出値(三相交流電流)に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。 Furthermore, in the power conversion device according to embodiment 2, as in the power conversion device according to embodiment 1, the detected value (three-phase AC current) of the current detector 5 is used to calculate the feedback control amount without performing any calculations other than coordinate transformation on the detected value, thereby enabling high-speed control without causing any transient detection delay in the three-phase AC current.
なお、偏差Δiu,Δiv,Δiwは交流量であるため、当該偏差を時間積分する積分制御では定常偏差をなくすことができない。そのため、積分制御については、正相成分のd軸偏差およびq軸偏差Δid,Δiq、および逆相成分のd軸偏差Δidnおよびq軸偏差Δiqnに対して実行する構成としている。 Note that because the deviations Δiu, Δiv, and Δiw are AC quantities, the steady-state deviations cannot be eliminated by integral control, which integrates these deviations over time. Therefore, integral control is performed on the d-axis and q-axis deviations Δid and Δiq of the positive-phase-sequence components, and the d-axis deviations Δidn and q-axis deviations Δiqn of the negative-phase-sequence components.
[実施の形態3]
図4は、実施の形態3に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
Third Embodiment
FIG. 4 is a circuit block diagram showing the configuration of a power conversion device according to the third embodiment.
図4に示すように、実施の形態3に係る電力変換装置は、基本的には図1に示した実施の形態1に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、制御装置7の構成が実施の形態1に係る電力変換装置とは異なっている。 As shown in Figure 4, the power conversion device of embodiment 3 basically has the same configuration as the power conversion device of embodiment 1 shown in Figure 1, but the configuration of the control device 7 is different from that of the power conversion device of embodiment 1.
制御装置7は、位相検出器9と、電流制御部8と、加算器11,12と、逆dq変換器13と、PWM回路14とを含む。 The control device 7 includes a phase detector 9, a current control unit 8, adders 11 and 12, an inverse dq converter 13, and a PWM circuit 14.
位相検出器9は、電圧検出器4の出力信号に基づいて、基準位相θ(正相電圧位相)を生成する。 The phase detector 9 generates a reference phase θ (positive voltage phase) based on the output signal of the voltage detector 4.
dq変換器10は、電圧検出器4により検出される三相交流電圧Vu,Vv,Vwを、正相座標系を用いたdq座標変換(三相二相座標変換)により、正相d軸電圧Vdおよび正相q軸電圧Vqに変換する。 The dq converter 10 converts the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw detected by the voltage detector 4 into a positive-phase d-axis voltage Vd and a positive-phase q-axis voltage Vq through a dq coordinate transformation (three-phase to two-phase coordinate transformation) using a positive-phase coordinate system.
電流制御部8は、交流電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、正相電流指令値id*,iq*と、逆相電流指令値idn*,iqn*とを含む。 The current control unit 8 calculates a feedback control amount through control calculations to reduce the deviation of the detection value of the current detector 5 from the AC current command value. The AC current command value includes positive-phase current command values id* and iq* and negative-phase current command values idn* and iqn*.
電流制御部8は、加算器21,22,55,56,62~65と、減算器23,24,58,59と、逆dq変換器29,57と、フィルタ51~54と、第1補償器CP11,CP12と、第2補償器CP21,CP22と、第3補償器CP31,CP32と、dq変換器60と、逆dq変換器61とを含む。 The current control unit 8 includes adders 21, 22, 55, 56, 62-65, subtractors 23, 24, 58, 59, inverse dq converters 29, 57, filters 51-54, first compensators CP11, CP12, second compensators CP21, CP22, third compensators CP31, CP32, a dq converter 60, and an inverse dq converter 61.
逆dq変換器29は、基準位相(正相電圧位相)θを用いて逆dq座標変換を行い、逆相電流指令値idn*,iqn*を正相座標系へ変換する。 The inverse dq converter 29 performs an inverse dq coordinate transformation using the reference phase (positive-phase voltage phase) θ, and converts the negative-phase current command values idn* and iqn* to the positive-phase coordinate system.
加算器21は、式(3)を用いて、正相d軸電流指令値id*と逆相d軸電流指令値idn*とを加算することにより、d軸電流指令値idpn*を生成する。加算器22は、式(4)を用いて、正相q軸電流指令値iq*と逆相q軸電流指令値iqn*とを加算することにより、q軸電流指令値iqpn*を生成する。 Adder 21 generates the d-axis current command value idpn* by adding the positive-phase d-axis current command value id* and the negative-phase d-axis current command value idn* using equation (3). Adder 22 generates the q-axis current command value iqpn* by adding the positive-phase q-axis current command value iq* and the negative-phase q-axis current command value iqn* using equation (4).
dq変換器32は、電流検出器5によって検出される三相交流電流iu,iv,iwを、式(1)を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換(三相二相変換)を行い、正相d軸電流idおよび正相q軸電流iqを算出する。 The dq converter 32 performs coordinate transformation (three-phase to two-phase transformation) on the three-phase AC currents iu, iv, and iw detected by the current detector 5 from a fixed coordinate system to a positive-phase coordinate system using equation (1), and calculates the positive-phase d-axis current id and the positive-phase q-axis current iq.
減算器23は、d軸電流指令値idpn*に対する正相d軸電流idの偏差(正相d軸偏差)Δidを算出する。減算器24は、q軸電流指令値iqpn*に対する正相q軸電流iqの偏差(正相q軸偏差)Δiqを算出する。 Subtractor 23 calculates the deviation of the positive-phase d-axis current id from the d-axis current command value idpn* (positive-phase d-axis deviation) Δid. Subtractor 24 calculates the deviation of the positive-phase q-axis current iq from the q-axis current command value iqpn* (positive-phase q-axis deviation) Δiq.
第1補償器CP11,CP12は、正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量Kp・Δid,Kp・Δiqを算出する。Kpは比例ゲインである。 The first compensators CP11 and CP12 perform proportional control calculations to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq, and calculate the proportional control amounts Kp·Δid and Kp·Δiq. Kp is the proportional gain.
フィルタ51は、正相d軸電流指令値id*のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ52は、正相q軸電流指令値iq*のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ51,52には、例えば低域通過フィルタ(LPF:Low Pass Filter)または変化率リミッタが用いられる。 Filter 51 removes high-frequency components above a predetermined frequency from the positive-phase d-axis current command value id*. Filter 52 removes high-frequency components above a predetermined frequency from the positive-phase q-axis current command value iq*. Filters 51 and 52 may be, for example, low-pass filters (LPFs) or rate-of-change limiters.
フィルタ53は、逆相相d軸電流指令値idn*のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ54は、逆相q軸電流指令値iqn*のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ53,54には、例えばLPFまたは変化率リミッタが用いられる。 Filter 53 removes high-frequency components above a predetermined frequency from the negative-phase d-axis current command value idn*. Filter 54 removes high-frequency components above a predetermined frequency from the negative-phase q-axis current command value iqn*. Filters 53 and 54 may be, for example, an LPF or a rate-of-change limiter.
逆dq変換器57は、式(2)を用いて基準位相(正相電圧位相)θを用いた逆dq座標変換を行い、逆相電流指令値idn*,iqn*を正相座標系へ変換する。 The inverse dq converter 57 performs an inverse dq coordinate transformation using the reference phase (positive-phase voltage phase) θ using equation (2) to transform the negative-phase current command values idn* and iqn* into the positive-phase coordinate system.
加算器55は、式(3)を用いて、正相d軸電流指令値id*と逆相d軸電流指令値idn*とを加算することにより、d軸電流指令値idpn*を生成する。加算器56は、式(4)を用いて、正相q軸電流指令値iq*と逆相q軸電流指令値iqn*とを加算することにより、q軸電流指令値iqpn*を生成する。 Adder 55 generates a d-axis current command value idpn* by adding the positive-phase d-axis current command value id* and the negative-phase d-axis current command value idn* using equation (3). Adder 56 generates a q-axis current command value iqpn* by adding the positive-phase q-axis current command value iq* and the negative-phase q-axis current command value iqn* using equation (4).
減算器58は、d軸電流指令値idpn*に対する正相d軸電流idの偏差(正相d軸偏差)Δidを算出する。減算器59は、q軸電流指令値iqpn*に対する正相q軸電流iqの偏差(正相q軸偏差)Δiqを算出する。 Subtractor 58 calculates the deviation of the positive-phase d-axis current id from the d-axis current command value idpn* (positive-phase d-axis deviation) Δid. Subtractor 59 calculates the deviation of the positive-phase q-axis current iq from the q-axis current command value iqpn* (positive-phase q-axis deviation) Δiq.
第2補償器CP21,CP22は、正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを小さくするための積分制御演算により、積分制御量Σ(Ki・Δid),Σ(Ki・Δiq)を算出する。Kiは積分ゲインである。なお、第2補償器CP21,CP22は、直流以外の成分を除去するためのフィルタ(移動平均フィルタなど)をさらに有していてもよい。 The second compensators CP21 and CP22 calculate integral control variables Σ(Ki·Δid) and Σ(Ki·Δiq) through integral control calculations to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq. Ki is the integral gain. The second compensators CP21 and CP22 may further include a filter (such as a moving average filter) to remove components other than DC.
dq変換器60は、式(5)を用いて正相座標系から逆相座標系への座標変換を行い、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを算出する。 The dq converter 60 performs coordinate conversion from the positive-phase coordinate system to the negative-phase coordinate system using equation (5) to calculate the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn.
第3補償器CP31,CP32は、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。具体的には、第3補償器CP31は、逆相d軸偏差Δidnに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δidn)を算出する。第3補償器CP32は、逆相q軸偏差Δiqnに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ(Ki・Δiqn)を算出する。Kiは積分ゲインである。 The third compensators CP31 and CP32 perform integral control calculations to reduce the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn and the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn, and calculate the integral control amount. Specifically, the third compensator CP31 performs integral control calculations on the negative-phase-sequence d-axis deviation Δidn and calculates the integral control amount Σ (Ki · Δidn). The third compensator CP32 performs integral control calculations on the negative-phase-sequence q-axis deviation Δiqn and calculates the integral control amount Σ (Ki · Δiqn). Ki is the integral gain.
逆dq変換器61は、式(2)を用いた逆dq変換を行うことにより、第3補償器CP31,CP32による演算値である積分制御量Σ(Ki・Δidn),Σ(Ki・Δiqn)を、逆相座標系から正相座標系へ座標変換する。 The inverse dq converter 61 performs an inverse dq transformation using equation (2) to convert the integral control variables Σ(Ki·Δidn) and Σ(Ki·Δiqn), which are the values calculated by the third compensators CP31 and CP32, from the negative phase coordinate system to the positive phase coordinate system.
加算器62は、第2補償器CP21からの正相分の積分制御量Σ(Ki・Δid)と、逆dq変換器61からの逆相分の積分制御量Σ(Ki・Δidn)とを加算する。加算器63は、第2補償器CP22からの正相分の積分制御量Σ(Ki・Δiq)と、逆dq変換器61からの逆相分の積分制御量Σ(Ki・Δiqn)とを加算する。 Adder 62 adds the positive-phase-sequence integral control variable Σ (Ki·Δid) from second compensator CP21 and the negative-phase-sequence integral control variable Σ (Ki·Δidn) from inverse dq converter 61. Adder 63 adds the positive-phase-sequence integral control variable Σ (Ki·Δiq) from second compensator CP22 and the negative-phase-sequence integral control variable Σ (Ki·Δiqn) from inverse dq converter 61.
加算器64は、第1補償器CP11からの比例制御量Kp・Δidと、加算器62からの積分制御量Σ(Ki・Δid)+Σ(Ki・Δidn)とを加算することにより、正相d軸偏差Δidおよび逆相d軸偏差Δidnを低減するためのフィードバック制御のために要求される、d軸電圧指令値Vd*を生成する。加算器65は、第1補償器CP12からの比例制御量Kp・Δiqと、加算器63からの積分制御量Σ(Ki・Δiq)+Σ(Ki・Δiqn)とを加算することにより、正相q軸偏差Δiqおよび逆相q軸偏差Δiqnを低減するためのフィードバック制御のために要求される、q軸電圧指令値Vq*を生成する。 Adder 64 adds the proportional control variable Kp·Δid from first compensator CP11 and the integral control variable Σ(Ki·Δid) + Σ(Ki·Δidn) from adder 62 to generate the d-axis voltage command value Vd* required for feedback control to reduce the positive-phase d-axis deviation Δid and the negative-phase d-axis deviation Δidn. Adder 65 adds the proportional control variable Kp·Δiq from first compensator CP12 and the integral control variable Σ(Ki·Δiq) + Σ(Ki·Δiqn) from adder 63 to generate the q-axis voltage command value Vq* required for feedback control to reduce the positive-phase q-axis deviation Δiq and the negative-phase q-axis deviation Δiqn.
加算器11は、加算器64からのd軸電圧指令値Vd*にdq変換器10からのd軸電圧Vdを加算する。加算器12は、加算器65からのq軸電圧指令値Vq*にdq変換器10からのq軸電圧Vqを加算する。 Adder 11 adds the d-axis voltage Vd from the dq converter 10 to the d-axis voltage command value Vd* from adder 64. Adder 12 adds the q-axis voltage Vq from the dq converter 10 to the q-axis voltage command value Vq* from adder 65.
逆dq変換器13は、加算器11からのd軸電圧指令値Vd*および加算器12からのq軸電圧指令値Vq*を正相座標系で逆dq座標変換(二相三相変換)を行うことにより、三相電圧指令値(U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*およびW相電圧指令値Vw*)を生成する。三相交流電圧指令値は、PWM回路14に与えられる。 The inverse dq converter 13 performs an inverse dq coordinate transformation (two-phase to three-phase transformation) on the d-axis voltage command value Vd* from the adder 11 and the q-axis voltage command value Vq* from the adder 12 in the positive phase coordinate system to generate three-phase voltage command values (U-phase voltage command value Vu*, V-phase voltage command value Vv*, and W-phase voltage command value Vw*). The three-phase AC voltage command values are provided to the PWM circuit 14.
PWM回路14は、三相交流電圧指令値と搬送波(例えば三角波)との比較に基づいて、ゲートパルスを生成する。なお、PWM回路14は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器3の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、搬送波を用いてゲートパルスを生成する方法以外に、予め定められたテーブルを参照して三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に応じたゲートパルスを生成する方法、または、三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*の振幅および位相を用いた演算処理によってゲートパルスを生成する方法などを用いることができる。電力変換器3は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、リアクトル2を介して三相交流電力系統1に供給する。 The PWM circuit 14 generates gate pulses based on a comparison between the three-phase AC voltage command value and a carrier wave (e.g., a triangular wave). It is sufficient for the PWM circuit 14 to generate gate pulses so that the AC voltage of the power converter 3 contains a component proportional to the voltage command value. In addition to generating gate pulses using a carrier wave, other methods include generating gate pulses based on the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw* by referencing a predetermined table, or generating gate pulses by performing arithmetic processing using the amplitude and phase of the three-phase AC voltage command values Vu*, Vv*, and Vw*. The power converter 3 supplies three-phase AC power to the three-phase AC power system 1 via the reactor 2 in accordance with the gate pulses.
なお、実施の形態3に係る電力変換装置において、dq変換器32は「第1の座標変換器」に対応し、逆dq変換器29は「第2の座標変換器」に対応し、逆dq変換器57は「第3の座標変換器」に対応し、dq変換器60は「第4の座標変換器」に対応し、逆dq変換器61は「第5の座標変換器」に対応し、逆dq変換器13は「第6の座標変換器」に対応する。加算器21,22は「第1の加算器」に対応し、加算器55.56は「第2の加算器」に対応する。 In the power conversion device according to embodiment 3, the dq converter 32 corresponds to the "first coordinate converter," the inverse dq converter 29 corresponds to the "second coordinate converter," the inverse dq converter 57 corresponds to the "third coordinate converter," the dq converter 60 corresponds to the "fourth coordinate converter," the inverse dq converter 61 corresponds to the "fifth coordinate converter," and the inverse dq converter 13 corresponds to the "sixth coordinate converter." Adders 21 and 22 correspond to the "first adder," and adders 55 and 56 correspond to the "second adder."
又、逆dq変換器29,57、フィルタ51~54および加算器21,22,55,56は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。第1補償器CP11,CP12および第2補償器CP21,CP22は「d軸電流指令値およびq軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。dq変換器60は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第3補償器CP31,CP32は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器62~65は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。 Furthermore, the inverse dq converters 29 and 57, filters 51-54, and adders 21, 22, 55, and 56 correspond to an embodiment of "means for generating a d-axis current command value and a q-axis current command value." The first compensators CP11 and CP12 and the second compensators CP21 and CP22 correspond to an embodiment of "means for performing proportional-integral control on the deviation of the current detector's detection value from the d-axis current command value and the q-axis current command value." The dq converter 60 corresponds to an embodiment of "means for converting the deviation of the current detector's detection value into a negative-phase coordinate system." The third compensators CP31 and CP32 correspond to an embodiment of "means for performing integral control calculation on the deviation of the current detector's detection value converted into the negative-phase coordinate system." Adders 62-65 correspond to an embodiment of "means for generating a three-phase AC voltage command value using the calculated value obtained by the proportional-integral control calculation and the calculated value obtained by the integral control calculation."
以上説明したように、実施の形態3に係る電力変換装置では、上述した実施の形態1に係る電力変換装置と同様に、制御装置7は、正相電流指令値id*,iq*および逆相電流指令値idn*,iqn*を合成して電流指令値を生成するとともに、当該電流指令値に対する正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqを、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnに変換し、かつ、逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。これによると、逆相電流指令値idn*,iqn*に対する定常偏差をなくすことができる。 As described above, in the power conversion device according to embodiment 3, similar to the power conversion device according to embodiment 1 described above, the control device 7 generates a current command value by combining the positive-phase current command values id*, iq* and the negative-phase current command values idn*, iqn*, converts the positive-phase d-axis deviation Δid and the positive-phase q-axis deviation Δiq relative to the current command value into the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn, and performs integral control calculations to compensate for the negative-phase d-axis deviation Δidn and the negative-phase q-axis deviation Δiqn. This makes it possible to eliminate steady-state deviations for the negative-phase current command values idn*, iqn*.
さらに、実施の形態3に係る電力変換装置においては、積分制御演算を行う第2補償器CP21,CP22および第3補償器CP31,CP32に入力されるd軸偏差およびq軸偏差は、フィルタ51~54を用いて高周波成分が除去された電流指令値と、電流検出器5の検出値とに基づいて算出される。これによると、正相成分の積分制御と、逆相成分の積分制御との間の干渉を抑制することができる。具体的には、正相電流指令値id*,iq*がステップ状に(すなわち、不連続に)変化した場合を想定する。この場合、d軸電流指令値idpn*およびq軸電流指令値iqpn*もステップ状に変化することになる。これを受けて、dq変換器60により演算される逆相d軸偏差Δidnおよび逆相q軸偏差Δiqnもステップ状に変化する。このステップ状に変化する電流偏差Δidn,Δiqnに対する積分制御演算が行われると、逆相成分の積分制御量に過渡応答が発生することがある。すなわち、正相成分の電流指令値の変化によって、逆相成分の積分制御に過渡応答が生じることがある。 Furthermore, in the power conversion device according to embodiment 3, the d-axis and q-axis deviations input to the second compensators CP21, CP22 and the third compensators CP31, CP32, which perform integral control calculations, are calculated based on the current command value from which high-frequency components have been removed using filters 51-54 and the detection value of the current detector 5. This suppresses interference between the integral control of the positive-phase sequence component and the integral control of the negative-phase sequence component. Specifically, assume that the positive-phase sequence current command values id* and iq* change stepwise (i.e., discontinuously). In this case, the d-axis current command value idpn* and the q-axis current command value iqpn* also change stepwise. In response, the negative-phase sequence d-axis deviation Δidn and the negative-phase sequence q-axis deviation Δiqn calculated by the dq converter 60 also change stepwise. When integral control calculations are performed on these stepwise changing current deviations Δidn and Δiqn, a transient response may occur in the integral control variable of the negative-phase sequence component. In other words, a change in the current command value of the positive-phase component can cause a transient response in the integral control of the negative-phase component.
反対に、逆相電流指令値idn*,iqn*がステップ状に(すなわち、不連続に)変化した場合を想定する。この場合、d軸電流指令値idpn*およびq軸電流指令値iqpn*もステップ状に変化するため、正相d軸偏差Δidおよび正相q軸偏差Δiqもステップ状に変化する。そして、このステップ状に変化する電流偏差Δid,Δiqに対する積分制御演算において、正相成分の積分制御量に過渡応答が発生することがある。すなわち、逆相成分の電流指令値の変化によって、正相成分の積分制御に過渡応答が生じることがある。 Conversely, consider a case where the negative-phase sequence current command values idn* and iqn* change in steps (i.e., discontinuously). In this case, the d-axis current command value idpn* and the q-axis current command value iqpn* also change in steps, causing the positive-phase sequence d-axis deviation Δid and the positive-phase sequence q-axis deviation Δiq to also change in steps. Then, in the integral control calculation for these step-like changing current deviations Δid and Δiq, a transient response may occur in the integral control amount of the positive-phase sequence component. In other words, a change in the current command value of the negative-phase sequence component may cause a transient response in the integral control of the positive-phase sequence component.
実施の形態3に係る電力変換装置では、フィルタ51~54によって正相電流指令値id*,iq*および逆相電流指令値idn*,iqn*から高周波成分が除去されるため、正相成分および逆相成分の一方の電流指令値の急激な変化が他方の積分制御に影響を及ぼすことを抑制することができる。すなわち、正相成分の積分制御と逆相成分の積分制御との干渉を抑制することができる。 In the power conversion device according to embodiment 3, filters 51 to 54 remove high-frequency components from the positive-phase current command values id*, iq* and the negative-phase current command values idn*, iqn*, thereby preventing a sudden change in the current command value of either the positive-phase or negative-phase component from affecting the integral control of the other. In other words, interference between the integral control of the positive-phase component and the integral control of the negative-phase component can be suppressed.
なお、実施の形態3に係る電力変換装置では、正相成分および逆相成分の比例制御については、フィルタを用いることなく、交流電流指令値idpn*,iqpn*に対する電流偏差Δid,Δiqの比例制御演算が実行される。これは、上述した積分制御とは異なり、比例制御には、出力電流の動揺を抑えるために、偏差の大きさに比例して高速に応答することが求められるためである。比例制御にはフィルタを用いないことによって、高速な応答を確保しながら、正相成分と逆相成分との間の電流制御の干渉を抑制することができる。 In the power conversion device according to embodiment 3, proportional control of the positive and negative phase components is performed by calculating the current deviations Δid and Δiq relative to the AC current command values idpn* and iqpn* without using a filter. This is because, unlike the integral control described above, proportional control requires a high-speed response proportional to the magnitude of the deviation in order to suppress fluctuations in the output current. By not using a filter for proportional control, it is possible to suppress current control interference between the positive and negative phase components while ensuring a high-speed response.
また、実施の形態3に係る電力変換装置においても、実施の形態1に係る電力変換装置と同様に、電流検出器5の検出値(三相交流電流)に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。 Furthermore, in the power conversion device according to embodiment 3, as in the power conversion device according to embodiment 1, the detected value (three-phase AC current) of the current detector 5 is used to calculate the feedback control amount without performing any calculations other than coordinate transformation on the detected value, thereby enabling high-speed control without causing any transient detection delay in the three-phase AC current.
なお、上述した実施の形態および変更例について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不都合または矛盾が生じない範囲内で、実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。 It is intended from the outset that the configurations described in the above-mentioned embodiments and modified examples may be combined as appropriate, including combinations not mentioned in the specification, to the extent that no inconvenience or contradiction arises.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.
1 三相交流電力系統、2 リアクトル、3 電力変換器、4 電圧検出器、5 電流検出器、7,7A 制御装置、8,8A 電流制御部、9 位相検出器、10,30,32,39,41,60 dq変換器、11,12,15,21,22,25~28,37,38,55,56,62~65,75,78 加算器、13,29,31,40,42,57,61 逆dq変換器、14 PWM回路、23,24,34,35,58,59 減算器、33 固定座標変換器、51~54 フィルタ、73,76 比例器、74,77 積分器、CP11~CP13 第1補償器、CP21,CP22 第2補償器、CP31,CP32 第3補償器。 1 Three-phase AC power system, 2 Reactor, 3 Power converter, 4 Voltage detector, 5 Current detector, 7, 7A Control device, 8, 8A Current control unit, 9 Phase detector, 10, 30, 32, 39, 41, 60 dq converter, 11, 12, 15, 21, 22, 25 to 28, 37, 38, 55, 56, 62 to 65, 75, 78 Adder, 13, 29, 31, 40, 42, 57, 61 Inverse dq converter, 14 PWM circuit, 23, 24, 34, 35, 58, 59 Subtractor, 33 Fixed coordinate converter, 51 to 54 Filter, 73, 76 Proportional converter, 74, 77 Integrator, CP11 to CP13 First compensator, CP21, CP22 Second compensator, CP31, CP32 Third compensator.
Claims (3)
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記三相交流電圧指令値に基づいて前記電力変換器の制御信号を生成することにより、前記電力変換器をPWM制御するPWM回路とを含み、
前記交流電流指令値は、正相d軸電流指令値および正相q軸電流指令値、ならびに、逆相d軸電流指令値および逆相q軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記正相d軸電流指令値と前記逆相d軸電流指令値とを合成してd軸電流指令値を生成するとともに、前記正相q軸電流指令値と前記逆相q軸電流指令値とを合成してq軸電流指令値を生成する手段と、
前記d軸電流指令値および前記q軸電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、
前記電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、
前記逆相座標系に変換された前記電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、
前記比例積分制御演算による演算値と、前記積分制御演算による演算値とを用いて前記三相交流電圧指令値を生成する手段とを含み、
前記電流制御部は、
前記電流検出器により検出される前記出力電流を正相d軸電流および正相q軸電流に変換する第1の座標変換器と、
前記逆相d軸電流指令値および前記逆相q軸電流指令値を正相座標系に変換する第2の座標変換器と、
前記正相d軸電流指令値と前記第2の座標変換器による前記逆相d軸電流指令値とを加算して第1のd軸電流指令値を生成するとともに、前記正相q軸電流指令値と前記第2の座標変換器による前記逆相q軸電流指令値とを加算して第1のq軸電流指令値を生成する第1の加算器と、
前記第1のd軸電流指令値に対する前記正相d軸電流の偏差および前記第1のq軸電流指令値に対する前記正相q軸電流の偏差に対して比例制御演算を行う第1の補償器と、
前記正相d軸電流指令値および前記正相q軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第1のフィルタと、
前記逆相d軸電流指令値および前記逆相q軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第2のフィルタと、
前記第2のフィルタを通過した前記逆相d軸電流指令値および前記逆相q軸電流指令値を前記正相座標系に変換する第3の座標変換器と、
前記第1のフィルタを通過した前記正相d軸電流指令値と前記第3の座標変換器による前記逆相d軸電流指令値とを加算して第2のd軸電流指令値を生成するとともに、前記第1のフィルタを通過した前記正相q軸電流指令値と前記第3の座標変換器による前記逆相q軸電流指令値とを加算して第2のq軸電流指令値を生成する第2の加算器と、
前記第2のd軸電流指令値に対する前記正相d軸電流の偏差および前記第2のq軸電流指令値に対する前記正相q軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第2の補償器と、
前記第2のd軸電流指令値に対する前記正相d軸電流の偏差および前記第2のq軸電流指令値に対する前記正相q軸電流の偏差を前記逆相座標系に変換する第4の座標変換器と、
前記逆相座標系に変換された前記正相d軸電流の偏差および前記正相q軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第3の補償器と、
前記第3の補償器による演算値を前記正相座標系に変換する第5の座標変換器と、
前記第1の補償器による演算値と、前記第2の補償器による演算値と、前記第5の座標変換器による演算値との和を二相三相変換することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第6の座標変換器とを含む、電力変換装置。 a power converter that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and outputs the voltage to a three-phase AC power system or a three-phase AC load;
a current detector for detecting an output current of the power converter;
a control device for controlling the power converter,
The control device
a current control unit that generates a three-phase AC voltage command value by feedback control for compensating for a deviation of a detection value of the current detector from an AC current command value;
a PWM circuit that generates a control signal for the power converter based on the three-phase AC voltage command value, thereby PWM-controlling the power converter;
the AC current command values include a positive-phase d-axis current command value, a positive-phase q-axis current command value, and a negative-phase d-axis current command value, and a negative-phase q-axis current command value,
The current control unit
means for generating a d-axis current command value by combining the positive-phase d-axis current command value and the negative-phase d-axis current command value, and for generating a q-axis current command value by combining the positive-phase q-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value;
means for performing proportional-integral control calculations on deviations of the detected values of the current detectors from the d-axis current command value and the q-axis current command value;
means for converting the deviation of the detected value of the current detector into a reverse phase coordinate system;
means for performing integral control calculations on the deviation of the detected value of the current detector transformed into the reverse phase coordinate system;
a means for generating the three-phase AC voltage command value using a calculated value obtained by the proportional-integral control calculation and a calculated value obtained by the integral control calculation,
The current control unit
a first coordinate converter that converts the output current detected by the current detector into a positive-phase d-axis current and a positive-phase q-axis current;
a second coordinate converter that converts the negative-phase d-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value into a positive-phase coordinate system;
a first adder that generates a first d-axis current command value by adding the positive-phase d-axis current command value and the negative-phase d-axis current command value obtained by the second coordinate converter, and that generates a first q-axis current command value by adding the positive-phase q-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value obtained by the second coordinate converter;
a first compensator that performs proportional control calculations on a deviation of the positive-phase d-axis current from the first d-axis current command value and a deviation of the positive-phase q-axis current from the first q-axis current command value;
a first filter that attenuates high-frequency components of the positive-phase d-axis current command value and the positive-phase q-axis current command value;
a second filter that attenuates high-frequency components of the negative-phase d-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value;
a third coordinate converter that converts the negative-phase-sequence d-axis current command value and the negative-phase-sequence q-axis current command value that have passed through the second filter into the positive-phase coordinate system;
a second adder that generates a second d-axis current command value by adding the positive-phase d-axis current command value that has passed through the first filter and the negative-phase d-axis current command value obtained by the third coordinate converter, and that generates a second q-axis current command value by adding the positive-phase q-axis current command value that has passed through the first filter and the negative-phase q-axis current command value obtained by the third coordinate converter;
a second compensator that performs integral control calculations on a deviation of the positive-phase d-axis current from the second d-axis current command value and a deviation of the positive-phase q-axis current from the second q-axis current command value;
a fourth coordinate converter that converts a deviation of the positive-phase d-axis current from the second d-axis current command value and a deviation of the positive-phase q-axis current from the second q-axis current command value into the negative-phase coordinate system;
a third compensator that performs integral control calculations on the deviation of the positive-phase d-axis current and the deviation of the positive-phase q-axis current transformed into the negative-phase coordinate system;
a fifth coordinate converter that converts a value calculated by the third compensator into the positive phase coordinate system;
a sixth coordinate converter that generates the three-phase AC voltage command value by performing two-phase to three-phase conversion on a sum of a value calculated by the first compensator, a value calculated by the second compensator , and a value calculated by the fifth coordinate converter.
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記三相交流電圧指令値に基づいて前記電力変換器の制御信号を生成することにより、前記電力変換器をPWM制御するPWM回路とを含み、
前記交流電流指令値は、正相d軸電流指令値および正相q軸電流指令値、ならびに、逆相d軸電流指令値および逆相q軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記正相d軸電流指令値と前記逆相d軸電流指令値とを合成してd軸電流指令値を生成するとともに、前記正相q軸電流指令値と前記逆相q軸電流指令値とを合成してq軸電流指令値を生成する手段と、
前記d軸電流指令値および前記q軸電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、
前記電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、
前記逆相座標系に変換された前記電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、
前記比例積分制御演算による演算値と、前記積分制御演算による演算値とを用いて前記三相交流電圧指令値を生成する手段とを含み、
前記電流制御部は、
前記逆相d軸電流指令値および前記逆相q軸電流指令値を正相座標系に変換する第1の座標変換器と、
前記正相d軸電流指令値と前記第1の座標変換器による前記逆相d軸電流指令値とを加算して前記d軸電流指令値を生成するとともに、前記正相q軸電流指令値と前記第1の座標変換器による前記逆相q軸電流指令値とを加算して前記q軸電流指令値を生成する第1の加算器と、
前記d軸電流指令値および前記q軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第2の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差に対して比例制御演算を行う第1の補償器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を正相d軸電流の偏差および正相q軸電流の偏差に変換する第3の座標変換器と、
前記正相d軸電流の偏差および前記正相q軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第2の補償器と、
前記第2の補償器による演算値を二相三相変換する第4の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を逆相d軸電流の偏差および逆相q軸電流の偏差に変換する第5の座標変換器と、
前記逆相d軸電流の偏差および前記逆相q軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第3の補償器と、
前記第3の補償器による演算値を二相三相変換する第6の座標変換器と、
前記第1の補償器による演算値と、前記第4の座標変換器による演算値と、前記第6の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第2の加算器とを含む、電力変換装置。 a power converter that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and outputs the voltage to a three-phase AC power system or a three-phase AC load;
a current detector for detecting an output current of the power converter;
a control device for controlling the power converter,
The control device
a current control unit that generates a three-phase AC voltage command value by feedback control for compensating for a deviation of a detection value of the current detector from an AC current command value;
a PWM circuit that generates a control signal for the power converter based on the three-phase AC voltage command value, thereby PWM-controlling the power converter;
the AC current command values include a positive-phase d-axis current command value, a positive-phase q-axis current command value, and a negative-phase d-axis current command value, and a negative-phase q-axis current command value,
The current control unit
means for generating a d-axis current command value by combining the positive-phase d-axis current command value and the negative-phase d-axis current command value, and for generating a q-axis current command value by combining the positive-phase q-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value;
means for performing proportional-integral control calculations on deviations of the detected values of the current detectors from the d-axis current command value and the q-axis current command value;
means for converting the deviation of the detected value of the current detector into a reverse phase coordinate system;
means for performing integral control calculations on the deviation of the detected value of the current detector transformed into the reverse phase coordinate system;
means for generating the three-phase AC voltage command value using a calculated value obtained by the proportional-integral control calculation and a calculated value obtained by the integral control calculation;
The current control unit
a first coordinate converter that converts the negative-phase d-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value into a positive-phase coordinate system;
a first adder that generates the d-axis current command value by adding the positive-phase d-axis current command value and the negative-phase d-axis current command value obtained by the first coordinate converter, and that generates the q-axis current command value by adding the positive-phase q-axis current command value and the negative-phase q-axis current command value obtained by the first coordinate converter;
a second coordinate converter that converts the d-axis current command value and the q-axis current command value into three-phase AC current command values;
a first compensator that performs proportional control calculation on a deviation of the output current detected by the current detector from the three-phase AC current command value;
a third coordinate converter that converts a deviation of the output current detected by the current detector from the three-phase AC current command value into a deviation of a positive-phase d-axis current and a deviation of a positive-phase q-axis current;
a second compensator that performs integral control calculations on the deviation of the positive-phase d-axis current and the deviation of the positive-phase q-axis current;
a fourth coordinate converter that converts a calculated value by the second compensator from two phases to three phases;
a fifth coordinate converter that converts a deviation of the output current detected by the current detector from the three-phase AC current command value into a deviation of a negative-phase d-axis current and a deviation of a negative-phase q-axis current;
a third compensator that performs integral control calculations on the deviation of the negative-phase-sequence d-axis current and the deviation of the negative-phase-sequence q-axis current;
a sixth coordinate converter for converting a calculated value by the third compensator from two phases to three phases;
a second adder that generates the three-phase AC voltage command value by adding together a value calculated by the first compensator, a value calculated by the fourth coordinate converter, and a value calculated by the sixth coordinate converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023003025A JP7774008B2 (en) | 2023-01-12 | 2023-01-12 | Power Conversion Device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023003025A JP7774008B2 (en) | 2023-01-12 | 2023-01-12 | Power Conversion Device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024099231A JP2024099231A (en) | 2024-07-25 |
| JP7774008B2 true JP7774008B2 (en) | 2025-11-20 |
Family
ID=91957858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023003025A Active JP7774008B2 (en) | 2023-01-12 | 2023-01-12 | Power Conversion Device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7774008B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026047983A1 (en) * | 2024-08-30 | 2026-03-05 | 株式会社Tmeic | Power conditioner |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015102060A1 (en) | 2014-01-06 | 2015-07-09 | 三菱電機株式会社 | Electric power conversion device |
| US20150236615A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Control device of power conversion unit and method of controlling power conversion unit |
| JP2018148709A (en) | 2017-03-07 | 2018-09-20 | 株式会社明電舎 | Controller of multilevel power conversion circuit |
-
2023
- 2023-01-12 JP JP2023003025A patent/JP7774008B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015102060A1 (en) | 2014-01-06 | 2015-07-09 | 三菱電機株式会社 | Electric power conversion device |
| US20150236615A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Control device of power conversion unit and method of controlling power conversion unit |
| JP2018148709A (en) | 2017-03-07 | 2018-09-20 | 株式会社明電舎 | Controller of multilevel power conversion circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024099231A (en) | 2024-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9509233B2 (en) | Power converter, power generation system, control apparatus, and power conversion method | |
| US8269441B2 (en) | Motor control apparatus | |
| US20080224649A1 (en) | Anti-windup control for a current regulator of a pulse width modulation inverter | |
| KR0139771B1 (en) | Parallel running control apparatus for pwm inverter | |
| JP6544170B2 (en) | Control device for 3-level inverter | |
| JPWO2009072359A1 (en) | AC motor control device | |
| CN111758215B (en) | Motor control method and motor control device | |
| US7310253B2 (en) | Power conversion circuit control apparatus | |
| JP2018148709A (en) | Controller of multilevel power conversion circuit | |
| JP7774008B2 (en) | Power Conversion Device | |
| JP2933640B2 (en) | AC power converter controller | |
| Tamilvani et al. | Harmonic reduction in variable frequency drives using active power filter | |
| JP7735813B2 (en) | Electric motor control method and electric motor control device | |
| JP7802137B2 (en) | Power Conversion Device | |
| WO2024190624A1 (en) | Motor control device and electric vehicle | |
| JP2009153297A (en) | Control device for self-excited converter | |
| CN1331306C (en) | Controller for rotating machine | |
| JP7786353B2 (en) | Neutral point potential control device and neutral point potential control method for three-level inverter | |
| JP7676818B2 (en) | POWER CONVERSION APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING POWER CONVERSION APPARATUS | |
| JP2022178109A (en) | Motor control method, and motor control device | |
| JP7374395B1 (en) | power conversion system | |
| JP7761156B2 (en) | Control device, power conversion device, and control method and program for power conversion device | |
| JP7713918B2 (en) | Static power converter and control method | |
| JP5121514B2 (en) | Overvoltage suppression control method by reverse phase control | |
| JP2005168212A (en) | Motor control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250108 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250820 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250826 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251014 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251110 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7774008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |