JP4946606B2 - DC voltage controller for inverters connected in series - Google Patents

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Description

本発明は直列接続されたインバータの直流電圧制御装置に関し、特に、各単相インバータの直流電圧の不平衡を解消する方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a DC voltage control device for inverters connected in series, and is particularly suitable for application to a method for eliminating an imbalance in DC voltage of each single-phase inverter.

電力系統の無効電力を補償する電力変換装置において、単相インバータを直列接続することで大容量化することが行われている。この場合、直列接続された単相インバータ間での装置損失の差異や、交流出力電圧の出力誤差などによって、単相インバータ間の直流電圧に不平衡が発生する。
このため、単相インバータのスイッチング周波数を可変することで、直流電圧の不平衡の原因となる装置損失を調整し、直列接続された単相インバータ間の直流電圧の不平衡を解消することが行われている(特許文献1)。
In power converters that compensate reactive power in a power system, increasing the capacity by connecting single-phase inverters in series has been performed. In this case, an unbalance occurs in the DC voltage between the single-phase inverters due to a difference in device loss between the single-phase inverters connected in series, an output error of the AC output voltage, or the like.
Therefore, by changing the switching frequency of the single-phase inverter, it is possible to adjust the device loss that causes the DC voltage unbalance and to eliminate the DC voltage imbalance between the single-phase inverters connected in series. (Patent Document 1).

図4は、従来のスイッチング周波数可変方式による直列接続された単相インバータの直流電圧の不平衡の解消方法を示す電圧波形図である。
図4(a)において、単相インバータ間の装置損失を比較し、装置損失が大きい方の単相インバータのスイッチング周波数を低くし、装置損失が大きい方の単相インバータの装置損失を小さくすることで、その単相インバータにおける直流コンデンサの直流電圧を上昇させることができる。
FIG. 4 is a voltage waveform diagram showing a method of eliminating the DC voltage imbalance of single-phase inverters connected in series by a conventional variable switching frequency system.
In FIG. 4A, the device loss between the single-phase inverters is compared, the switching frequency of the single-phase inverter having the larger device loss is lowered, and the device loss of the single-phase inverter having the larger device loss is reduced. Thus, the DC voltage of the DC capacitor in the single-phase inverter can be increased.

また、図4(b)において、単相インバータ間の装置損失を比較し、装置損失が小さい方の単相インバータのスイッチング周波数を高くし、装置損失が小さい方の単相インバータの装置損失を大きくすることで、その単相インバータにおける直流コンデンサの直流電圧を低下させることができる。
また、特許文献2には、3レベルの電圧を各相ごとに出力する3レベル電力変換装置において、直流電源を2分割するコンデンサの端子電圧を検出し、各電圧の差に応じた短絡防止期間の延長量だけスイッチング素子のオンタイミングを遅延させコンデンサ電圧の均等化を図る方法が開示されている。
特開2003−189475号公報 特開平9−233850号公報
4B, the device loss between the single-phase inverters is compared, the switching frequency of the single-phase inverter having the smaller device loss is increased, and the device loss of the single-phase inverter having the smaller device loss is increased. By doing so, the DC voltage of the DC capacitor in the single-phase inverter can be reduced.
Further, in Patent Document 2, in a three-level power converter that outputs a three-level voltage for each phase, a terminal voltage of a capacitor that divides a DC power source into two is detected, and a short-circuit prevention period corresponding to the difference between the voltages A method is disclosed in which the on-timing of the switching element is delayed by an extension amount of the capacitor to equalize the capacitor voltage.
JP 2003-189475 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-233850

しかしながら、特許文献1に開示された方法では、直列接続された単相インバータ間でスイッチング周波数が異なるようになるため、各単相インバータの交流出力電圧Edを合成した合成電圧には、スイッチング周波数の差異に起因するビートが発生し、交流出力電圧Edに含まれる高調波が増加するという問題があった。
また、特許文献2に開示された方法では、3レベル電力変換装置が対象とされ、直列接続された単相インバータの直流電圧の不平衡を個別に解消することができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、出力電圧に含まれる高調波を増加させることなく、インバータ間の直流電圧の不平衡を解消することが可能な直列接続されたインバータの直流電圧制御装置を提供することである。
However, in the method disclosed in Patent Document 1, the switching frequency differs between single-phase inverters connected in series. Therefore, the synthesized voltage obtained by synthesizing the AC output voltage Ed of each single-phase inverter has a switching frequency of There is a problem that beats due to the difference occur and harmonics included in the AC output voltage Ed increase.
Further, the method disclosed in Patent Document 2 is intended for a three-level power converter, and there is a problem that the DC voltage imbalance of single-phase inverters connected in series cannot be solved individually.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a DC voltage control device for inverters connected in series that can eliminate DC voltage imbalance between inverters without increasing harmonics contained in the output voltage. It is.

上述した課題を解決するために、請求項1記載の直列接続されたインバータの直流電圧制御装置によれば、交流出力側が直列接続され、電力系統に連系されているインバータにおける直流電圧を個々に検出する直流電圧検出手段と、前記直流電圧の大きい方のインバータよりも前記直流電圧の小さい方のインバータのオンディレー時間長くして当該直流電圧の小さい方のインバータの直流電圧を上昇させるように前記インバータのオンディレー時間を設定するオンディレー時間設定手段と、前記オンディレー時間設定手段にて設定されたオンディレー時間に基づいて、前記インバータを駆動するゲートパルスを生成するゲートパルス生成手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to the DC voltage control device for serially connected inverters according to claim 1, the DC voltage in the inverter connected to the power system is individually connected to the AC output side in series. a DC voltage detection means detect, so that to increase the inverter DC voltage the smaller the smaller inverter on-delay time longer to the DC voltage of the said DC voltage than the larger of the inverter of the DC voltage On-delay time setting means for setting the on-delay time of the inverter, and gate pulse generation means for generating a gate pulse for driving the inverter based on the on-delay time set by the on-delay time setting means It is characterized by providing.

また、請求項2記載の直列接続されたインバータの直流電圧制御装置によれば、前記オンディレー時間設定手段は、前記インバータに設けられたスイッチング素子のオンタイミングを遅延させることで、前記インバータのオンディレー時間が長くなるように設定することを特徴とする。
また、請求項3記載の直列接続されたインバータの直流電圧制御装置によれば、前記オンディレー時間設定手段は、前記インバータに設けられたスイッチング素子のオフタイミングを早めることで、前記インバータのオンディレー時間が長くなるように設定することを特徴とする。
According to the DC voltage control apparatus for inverters connected in series according to claim 2, the on-delay time setting means delays the on-timing of the switching element provided in the inverter, thereby turning on the inverter. The delay time is set to be long.
According to the DC voltage control apparatus for inverters connected in series according to claim 3, the on-delay time setting means advances the off-timing of the switching element provided in the inverter, so that the on-delay of the inverter It is characterized in that the time is set longer.

以上説明したように、本発明によれば、直流電圧の大きい方のインバータよりも直流電圧の小さい方のインバータのオンディレー時間を長くすることにより、直流電圧の小さい方のインバータにおける直流コンデンサへの充電期間を長くしたり、直流電圧の小さい方のインバータにおける直流コンデンサからの放電期間を短くしたりすることができる。このため、直流電圧の小さい方のインバータにおける直流電圧を上昇させることができ、インバータを直列接続した場合においても、出力電圧に含まれる高調波を増加させることなく、インバータ間の直流電圧の不平衡を解消することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the on-delay time of the inverter having the smaller DC voltage is made longer than that of the inverter having the larger DC voltage, whereby the DC capacitor in the inverter having the smaller DC voltage is supplied. The charging period can be lengthened, and the discharging period from the DC capacitor in the inverter having the smaller DC voltage can be shortened. Therefore, the DC voltage in the inverter with the smaller DC voltage can be increased, and even when the inverters are connected in series, the DC voltage imbalance between the inverters is not increased without increasing the harmonics contained in the output voltage. Can be eliminated.

以下、本発明の実施形態に係る直列接続されたインバータの直流電圧制御装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る直列接続された単相インバータの直流電圧制御装置が適用された電力変換装置の概略構成を示す図である。
図1において、電力変換装置には、互いに直列接続された単相インバータINV1、INV2が設けられ、単相インバータINV1、INV2の交流出力側が直列接続され、連系インピーダンスLを介して電力系統Vsに連系されている。
Hereinafter, a DC voltage controller for inverters connected in series according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power converter to which a DC voltage controller for single-phase inverters connected in series according to a first embodiment of the present invention is applied.
In FIG. 1, the power converter is provided with single-phase inverters INV1 and INV2 connected in series with each other, the AC output sides of the single-phase inverters INV1 and INV2 are connected in series, and connected to the power system Vs via the interconnection impedance L. It is connected.

ここで、単相インバータINV1には、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1が設けられ、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1には、フライホイールダイオードE1、F1、G1、H1がそれぞれ逆並列接続されている。また、スイッチング素子U1、X1は互いに直列接続されるとともに、スイッチング素子V1、Y1は互いに直列接続されている。そして、直列接続されたスイッチング素子U1、X1は直流コンデンサC1に並列接続されるとともに、直列接続されたスイッチング素子V1、Y1は直流コンデンサC1に並列接続されている。   Here, the single-phase inverter INV1 is provided with switching elements U1, V1, X1, and Y1, and flywheel diodes E1, F1, G1, and H1 are connected in reverse parallel to the switching elements U1, V1, X1, and Y1, respectively. Has been. The switching elements U1 and X1 are connected in series with each other, and the switching elements V1 and Y1 are connected in series with each other. The switching elements U1, X1 connected in series are connected in parallel to the DC capacitor C1, and the switching elements V1, Y1 connected in series are connected in parallel to the DC capacitor C1.

また、単相インバータINV2には、スイッチング素子U2、V2、X2、Y2が設けられ、スイッチング素子U2、V2、X2、Y2には、フライホイールダイオードE2、F2、G2、H2がそれぞれ逆並列接続されている。また、スイッチング素子U2、X2は互いに直列接続されるとともに、スイッチング素子V2、Y2は互いに直列接続されている。そして、直列接続されたスイッチング素子U2、X2は直流コンデンサC2に並列接続されるとともに、直列接続されたスイッチング素子V2、Y2は直流コンデンサC2に並列接続されている。なお、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1、U2、V2、X2、Y2としては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFETなどを用いることができる。   The single-phase inverter INV2 is provided with switching elements U2, V2, X2, and Y2, and flywheel diodes E2, F2, G2, and H2 are connected in reverse parallel to the switching elements U2, V2, X2, and Y2, respectively. ing. The switching elements U2 and X2 are connected in series with each other, and the switching elements V2 and Y2 are connected in series with each other. The switching elements U2, X2 connected in series are connected in parallel to the DC capacitor C2, and the switching elements V2, Y2 connected in series are connected in parallel to the DC capacitor C2. As the switching elements U1, V1, X1, Y1, U1, V2, X2, and Y2, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOSFET, or the like can be used.

そして、スイッチング素子U1、X1の接続点は連系インピーダンスLおよび電力系統Vsを介してスイッチング素子V2、Y2の接続点に接続され、スイッチング素子V1、Y1の接続点はスイッチング素子U2、X2の接続点に接続されている。
また、電力変換装置には、直流電圧検出手段11、オンディレー時間設定手段12およびゲートパルス生成手段13が設けられている。ここで、直流電圧検出手段11は、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧をそれぞれ検出することができる。オンディレー時間設定手段12は、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧の大きい方のインバータINV1、INV2よりも小さい方のインバータINV1、INV2のオンディレー時間が長くなるようにインバータINV1、INV2のオンディレー時間を設定することができる。ゲートパルス生成手段13は、オンディレー時間設定手段12にて設定されたオンディレー時間に基づいて、インバータINV1、INV2を駆動するゲートパルスを生成することができる。
The connection point of the switching elements U1 and X1 is connected to the connection point of the switching elements V2 and Y2 via the interconnection impedance L and the power system Vs, and the connection point of the switching elements V1 and Y1 is the connection point of the switching elements U2 and X2. Connected to a point.
Further, the power converter is provided with a DC voltage detecting means 11, an on-delay time setting means 12, and a gate pulse generating means 13. Here, the DC voltage detecting means 11 can detect the voltages across the terminals of the DC capacitors C1 and C2. The on-delay time setting means 12 is configured to increase the on-delay time of the inverters INV1 and INV2 so that the on-delay time of the inverters INV1 and INV2 having a smaller voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2 is smaller. You can set the time. Based on the on-delay time set by the on-delay time setting unit 12, the gate pulse generating unit 13 can generate a gate pulse for driving the inverters INV1 and INV2.

そして、直流電圧検出手段11は、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧をそれぞれ検出し、その直流コンデンサC1、C2の端子間電圧をオンディレー時間設定手段12に送る。そして、オンディレー時間設定手段12は、直流コンデンサC1の端子間電圧の方が直流コンデンサC2の端子間電圧よりも小さい場合、インバータINV1のオンディレー時間がインバータINV2のオンディレー時間よりも長くなるようにインバータINV1、INV2のオンディレー時間を設定し、その設定したオンディレー時間をゲートパルス生成手段13に伝える。そして、ゲートパルス生成手段13は、インバータINV1のオンディレー時間がインバータINV2のオンディレー時間よりも長くなるように設定されると、インバータINV1に設けられたスイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオンタイミングが上下アーム間で遅延するようにインバータINV1を駆動する。   Then, the DC voltage detection means 11 detects the voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2, and sends the voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2 to the on-delay time setting means 12. The on-delay time setting means 12 causes the on-delay time of the inverter INV1 to be longer than the on-delay time of the inverter INV2 when the voltage between the terminals of the DC capacitor C1 is smaller than the voltage between the terminals of the DC capacitor C2. Are set to ON delay times of the inverters INV1 and INV2, and the set ON delay times are transmitted to the gate pulse generating means 13. When the ON delay time of the inverter INV1 is set to be longer than the ON delay time of the inverter INV2, the gate pulse generating means 13 turns on the switching elements U1, V1, X1, and Y1 provided in the inverter INV1. The inverter INV1 is driven so that the timing is delayed between the upper and lower arms.

そして、インバータINV1のオンディレー時間がインバータINV2のオンディレー時間よりも長くなると、インバータINV1における直流コンデンサC1への充電期間が長くなるとともに、直流コンデンサC1からの放電期間が短くなり、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧を上昇させることができる。   When the on-delay time of the inverter INV1 becomes longer than the on-delay time of the inverter INV2, the charging period to the DC capacitor C1 in the inverter INV1 becomes longer and the discharging period from the DC capacitor C1 becomes shorter, and the DC in the inverter INV1 becomes shorter. The voltage between the terminals of the capacitor C1 can be increased.

一方、オンディレー時間設定手段12は、直流コンデンサC2の端子間電圧の方が直流コンデンサC1の端子間電圧よりも小さい場合、インバータINV2のオンディレー時間がインバータINV1のオンディレー時間よりも長くなるようにインバータINV1、INV2のオンディレー時間を設定し、その設定したオンディレー時間をゲートパルス生成手段13に伝える。そして、ゲートパルス生成手段13は、インバータINV2のオンディレー時間がインバータINV1のオンディレー時間よりも長くなるように設定されると、インバータINV2に設けられたスイッチング素子U2、V2、X2、Y2のオンタイミングが上下アーム間で遅延するようにインバータINV2を駆動する。   On the other hand, the on-delay time setting means 12 causes the on-delay time of the inverter INV2 to be longer than the on-delay time of the inverter INV1 when the voltage between the terminals of the DC capacitor C2 is smaller than the voltage between the terminals of the DC capacitor C1. Are set to ON delay times of the inverters INV1 and INV2, and the set ON delay times are transmitted to the gate pulse generating means 13. When the ON delay time of the inverter INV2 is set to be longer than the ON delay time of the inverter INV1, the gate pulse generating means 13 turns on the switching elements U2, V2, X2, Y2 provided in the inverter INV2. The inverter INV2 is driven so that the timing is delayed between the upper and lower arms.

そして、インバータINV2のオンディレー時間がインバータINV1のオンディレー時間よりも長くなると、インバータINV2における直流コンデンサC2への充電期間が長くなるとともに、直流コンデンサC2からの放電期間が短くなり、インバータINV2における直流コンデンサC2の端子間電圧を上昇させることができる。
これにより、インバータINV1、INV2を直列接続した場合においても、インバータINV1、INV2の出力電圧に含まれる高調波を増加させることなく、インバータINV1、INV2間の直流電圧の不平衡を解消することが可能となり、電力変換装置の大型化および高価格化を抑制しつつ、電力変換装置の大容量化を図ることができる。
When the on-delay time of the inverter INV2 becomes longer than the on-delay time of the inverter INV1, the charging period to the DC capacitor C2 in the inverter INV2 becomes longer and the discharging period from the DC capacitor C2 becomes shorter, and the DC in the inverter INV2 becomes shorter. The voltage between the terminals of the capacitor C2 can be increased.
As a result, even when the inverters INV1 and INV2 are connected in series, the DC voltage imbalance between the inverters INV1 and INV2 can be eliminated without increasing the harmonics included in the output voltages of the inverters INV1 and INV2. Thus, the capacity of the power conversion device can be increased while suppressing the increase in size and price of the power conversion device.

図2は、本発明の一実施形態に係る単相インバータのスイッチング素子のオン/オフ動作と直流コンデンサの充放電の関係を示す図である。なお、図2の例では、インバータINV1において、交流出力電流Iがスイッチング素子V1、Y1よりなるアームから、スイッチング素子U1、X1よりなるアームに流れている場合を例にとって説明する。
図2(a)において、スイッチング素子U1、V1がオンしている場合(モード1)、フライホイールダイオードF1→スイッチング素子U1という経路で電流Iが流れる。このモード1では、電流Iがスイッチング素子U1、V1間を還流するので、直流コンデンサC1の充放電はない。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the on / off operation of the switching element of the single-phase inverter and the charging / discharging of the DC capacitor according to one embodiment of the present invention. In the example of FIG. 2, the case where the AC output current I flows from the arm composed of the switching elements V1, Y1 to the arm composed of the switching elements U1, X1 in the inverter INV1 will be described as an example.
In FIG. 2A, when the switching elements U1 and V1 are turned on (mode 1), a current I flows through a path of flywheel diode F1 → switching element U1. In this mode 1, since the current I circulates between the switching elements U1 and V1, there is no charge / discharge of the DC capacitor C1.

図2(b)において、スイッチング素子U1、Y1がオンしている場合(モード2)、スイッチング素子Y1→直流コンデンサC1→スイッチング素子U1という経路で電流Iが流れる。このモード2では、電流Iが直流コンデンサC1の負極から正極に流れるので、直流コンデンサC1は放電される。
図2(c)において、スイッチング素子X1、V1がオンしている場合(モード3)、フライホイールダイオードF1→直流コンデンサC1→フライホイールダイオードG1という経路で電流Iが流れる。このモード3では、電流Iが直流コンデンサC1の正極から負極に流れるので、直流コンデンサC1は充電される。
In FIG. 2B, when the switching elements U1 and Y1 are turned on (mode 2), the current I flows through the path of the switching element Y1 → the DC capacitor C1 → the switching element U1. In this mode 2, since the current I flows from the negative electrode to the positive electrode of the DC capacitor C1, the DC capacitor C1 is discharged.
In FIG. 2C, when the switching elements X1 and V1 are turned on (mode 3), the current I flows through a path of flywheel diode F1 → DC capacitor C1 → flywheel diode G1. In this mode 3, since the current I flows from the positive electrode to the negative electrode of the DC capacitor C1, the DC capacitor C1 is charged.

図2(d)において、スイッチング素子X1、Y1がオンしている場合(モード4)、スイッチング素子Y1→フライホイールダイオードG1という経路で電流Iが流れる。このモード4では、電流Iがスイッチング素子Y1、X1間を還流するので、直流コンデンサC1の充放電はない。
図2(e)において、スイッチング素子U1、X1のオンディレー期間中にスイッチング素子V1がオンした場合(モード5)、フライホイールダイオードF1→直流コンデンサC1→フライホイールダイオードG1という経路で電流Iが流れる。このモード5では、電流Iが直流コンデンサC1の正極から負極に流れるので、直流コンデンサC1は充電される。
In FIG. 2D, when the switching elements X1 and Y1 are turned on (mode 4), the current I flows through the path of the switching element Y1 → the flywheel diode G1. In this mode 4, since the current I circulates between the switching elements Y1 and X1, there is no charge / discharge of the DC capacitor C1.
In FIG. 2E, when the switching element V1 is turned on during the on-delay period of the switching elements U1 and X1 (mode 5), the current I flows through the path of flywheel diode F1 → DC capacitor C1 → flywheel diode G1. . In mode 5, since the current I flows from the positive electrode to the negative electrode of the DC capacitor C1, the DC capacitor C1 is charged.

図2(f)において、スイッチング素子U1、X1のオンディレー期間中にスイッチング素子Y1がオンした場合(モード6)、スイッチング素子Y1→フライホイールダイオードG1という経路で電流Iが流れる。このモード6では、電流Iがスイッチング素子Y1、X1間を還流するので、直流コンデンサC1の充放電はない。
図2(g)において、スイッチング素子Y1、Y1のオンディレー期間中にスイッチング素子U1がオンした場合(モード7)、フライホイールダイオードF1→スイッチング素子U1という経路で電流Iが流れる。このモード7では、電流Iがスイッチング素子U1、V1間を還流するので、直流コンデンサC1の充放電はない。
In FIG. 2F, when the switching element Y1 is turned on during the on-delay period of the switching elements U1 and X1 (mode 6), the current I flows through the path of the switching element Y1 → the flywheel diode G1. In this mode 6, since the current I circulates between the switching elements Y1 and X1, there is no charge / discharge of the DC capacitor C1.
In FIG. 2G, when the switching element U1 is turned on during the on-delay period of the switching elements Y1 and Y1 (mode 7), a current I flows through a path of flywheel diode F1 → switching element U1. In this mode 7, since the current I circulates between the switching elements U1 and V1, there is no charge / discharge of the DC capacitor C1.

図2(h)において、スイッチング素子V1、Y1のオンディレー期間中にスイッチング素子X1がオンした場合(モード8)、フライホイールダイオードF1→直流コンデンサC1→フライホイールダイオードG1という経路で電流Iが流れる。このモード8では、電流Iが直流コンデンサC1の正極から負極に流れるので、直流コンデンサC1は充電される。   In FIG. 2H, when the switching element X1 is turned on during the on-delay period of the switching elements V1 and Y1 (mode 8), the current I flows through the path of the flywheel diode F1 → DC capacitor C1 → flywheel diode G1. . In this mode 8, since the current I flows from the positive electrode to the negative electrode of the DC capacitor C1, the DC capacitor C1 is charged.

なお、交流出力電流Iの極性が逆の場合は、スイッチング素子V1、Y1よりなるアームと、スイッチング素子U1、X1よりなるアームの関係が逆になるだけなので、説明は省略する。
ここで、単相インバータINV1、INV2では、上下アーム間の短絡を防止するために、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1、U2、V2、X2、Y2のオン信号にオンディレー時間が設けられている。
In the case where the polarity of the AC output current I is reversed, the relationship between the arm composed of the switching elements V1 and Y1 and the arm composed of the switching elements U1 and X1 is only reversed, and the description is omitted.
Here, in the single-phase inverters INV1 and INV2, in order to prevent a short circuit between the upper and lower arms, an on-delay time is provided for the ON signals of the switching elements U1, V1, X1, Y1, U2, V2, X2, and Y2. Yes.

図3は、本発明の一実施形態に係る単相インバータのスイッチング素子におけるオンディレー時間の制御方法を示すタイミングチャートである。
図3(a)において、例えば、インバータINV1の上アーム側のスイッチング素子U1、V1がオフすると、インバータINV1の下アーム側のスイッチング素子X1、Y1がオンディレー時間Tだけ遅れてオンする。
そして、直流コンデンサC1の端子間電圧の方が直流コンデンサC2の端子間電圧よりも小さい場合、インバータINV1の下アーム側のスイッチング素子X1、Y1のオンディレー時間TをΔTだけ長くすることができる。そして、インバータINV1の上アーム側のスイッチング素子U1、V1がオフすると、インバータINV1の下アーム側のスイッチング素子X1、Y1をオンディレー時間T+ΔTだけ遅れてオンさせることがきる。
FIG. 3 is a timing chart showing an on-delay time control method in the switching element of the single-phase inverter according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 3A, for example, when the switching elements U1, V1 on the upper arm side of the inverter INV1 are turned off, the switching elements X1, Y1 on the lower arm side of the inverter INV1 are turned on with a delay of the on-delay time T.
When the voltage between the terminals of the DC capacitor C1 is smaller than the voltage between the terminals of the DC capacitor C2, the on-delay time T of the switching elements X1, Y1 on the lower arm side of the inverter INV1 can be increased by ΔT. When the switching elements U1 and V1 on the upper arm side of the inverter INV1 are turned off, the switching elements X1 and Y1 on the lower arm side of the inverter INV1 can be turned on with a delay of the on-delay time T + ΔT.

これにより、インバータINV1におけるスイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオン期間を短くすることができ、インバータINV1における直流コンデンサC1への充電期間を長くするとともに、直流コンデンサC1からの放電期間を短くすることができる。この結果、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧を上昇させることが可能となり、インバータINV1、INV2間の直流電圧の不平衡を解消することができる。   Thereby, the ON period of the switching elements U1, V1, X1, and Y1 in the inverter INV1 can be shortened, the charging period to the DC capacitor C1 in the inverter INV1 is lengthened, and the discharging period from the DC capacitor C1 is shortened. be able to. As a result, the voltage across the terminals of the DC capacitor C1 in the inverter INV1 can be increased, and the DC voltage imbalance between the inverters INV1 and INV2 can be eliminated.

具体的には、オンディレー時間TがΔTだけ増加し、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオン期間が短くなることで、図2のモード1の期間が減少し、モード5またはモード7の期間が増加する。そして、モード1の期間が減少すると、直流コンデンサC1への充放電を伴わない電流Iの還流帰還が減少し、モード5の期間が増加すると、直流コンデンサC1の充電期間が増加することから、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧を上昇させることができる。   Specifically, the on-delay time T is increased by ΔT, and the on-periods of the switching elements U1, V1, X1, and Y1 are shortened, so that the period of mode 1 in FIG. The period increases. When the mode 1 period decreases, the feedback feedback of the current I without charging / discharging the DC capacitor C1 decreases, and when the mode 5 period increases, the charging period of the DC capacitor C1 increases. The voltage across the terminals of the DC capacitor C1 at INV1 can be increased.

また、オンディレー時間TがΔTだけ増加し、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオン期間が短くなることで、図2のモード2の期間が減少し、モード6またはモード7の期間が増加する。そして、モード2の期間が減少すると、直流コンデンサC1の放電期間が減少し、モード6、7の期間が増加すると、直流コンデンサC1への充放電を伴わない電流Iの還流帰還が増加することから、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧を上昇させることができる。   Further, the on-delay time T is increased by ΔT, and the ON periods of the switching elements U1, V1, X1, and Y1 are shortened, so that the period of mode 2 in FIG. 2 is decreased and the period of mode 6 or mode 7 is increased. To do. When the mode 2 period decreases, the discharge period of the DC capacitor C1 decreases. When the modes 6 and 7 increase, the feedback feedback of the current I without charging / discharging the DC capacitor C1 increases. The voltage across the terminals of the DC capacitor C1 in the inverter INV1 can be increased.

また、オンディレー時間TがΔTだけ増加し、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオン期間が短くなることで、図2のモード3の期間が減少し、モード5またはモード8の期間が増加する。モード3、モード5、及び、モード8は、直流コンデンサC1を充電するモードであるから、この場合、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧の上昇はない。   Further, the on-delay time T is increased by ΔT, and the ON period of the switching elements U1, V1, X1, and Y1 is shortened, so that the period of mode 3 in FIG. 2 is decreased and the period of mode 5 or mode 8 is increased. To do. Since the mode 3, the mode 5 and the mode 8 are modes for charging the DC capacitor C1, in this case, there is no increase in the voltage across the terminals of the DC capacitor C1 in the inverter INV1.

また、オンディレー時間TがΔTだけ増加し、スイッチング素子U1、V1、X1、Y1のオン期間が短くなることで、図2のモード4の期間が減少し、モード6またはモード8の期間が増加する。そして、モード4の期間が減少すると、直流コンデンサC1への充放電を伴わない電流Iの還流帰還が減少し、モード8の期間が増加すると、直流コンデンサC1の充電期間が増加することから、インバータINV1における直流コンデンサC1の端子間電圧を上昇させることができる。
なお、オンディレー時間Tを増加させる動作は、単相インバータINV1の交流出力電圧に無関係に行うことができるので、出力電圧や電流極性によって増加させるオンディレー時間Tの値を変えることなく、単相インバータINV1における直流電圧を上昇させることができる。
Further, the on-delay time T is increased by ΔT, and the ON period of the switching elements U1, V1, X1, and Y1 is shortened, so that the period of mode 4 in FIG. 2 is decreased and the period of mode 6 or mode 8 is increased. To do. When the mode 4 period decreases, the feedback feedback of the current I without charging / discharging the DC capacitor C1 decreases, and when the mode 8 period increases, the charging period of the DC capacitor C1 increases. The voltage across the terminals of the DC capacitor C1 at INV1 can be increased.
The operation for increasing the on-delay time T can be performed regardless of the AC output voltage of the single-phase inverter INV1, so that the single-phase can be changed without changing the value of the on-delay time T that is increased depending on the output voltage or current polarity. The DC voltage at the inverter INV1 can be increased.

また、上述した実施形態では、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧の大きい方のインバータINV1、INV2よりも小さい方のインバータINV1、INV2のオンディレー時間が長くなるようにインバータINV1、INV2のオンディレー時間を設定するために、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧の小さい方のインバータINV1、INV2に設けられたスイッチング素子のオンタイミングが上下アーム間で遅延するようにインバータINV1、INV2を駆動する方法について説明したが、直流コンデンサC1、C2の端子間電圧の小さい方のインバータINV1、INV2に設けられたスイッチング素子のオフタイミングが上下アーム間で早まるようにインバータINV1、INV2を駆動するようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the on-delay time of the inverters INV1 and INV2 is increased so that the on-delay time of the inverters INV1 and INV2 that are smaller than the inverters INV1 and INV2 that are larger in voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2 is longer. In order to set the time, the inverters INV1 and INV2 are driven so that the ON timing of the switching elements provided in the inverters INV1 and INV2 having the smaller voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2 is delayed between the upper and lower arms. However, the inverters INV1 and INV2 are driven so that the OFF timing of the switching elements provided in the inverters INV1 and INV2 having the smaller voltage between the terminals of the DC capacitors C1 and C2 is advanced between the upper and lower arms. Good.

本発明の一実施形態に係る直列接続された単相インバータの直流電圧制御装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the DC voltage control apparatus of the single phase inverter connected in series which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る単相インバータのスイッチング素子のオン/オフ動作と直流コンデンサの充放電の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between ON / OFF operation | movement of the switching element of the single phase inverter which concerns on one Embodiment of this invention, and charging / discharging of a DC capacitor. 本発明の一実施形態に係る単相インバータのスイッチング素子におけるオンディレー時間の制御方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control method of the on-delay time in the switching element of the single phase inverter which concerns on one Embodiment of this invention. 従来のスイッチング周波数可変方式による直列接続された単相インバータの直流電圧の不平衡の解消方法を示す電圧波形図である。It is a voltage waveform diagram which shows the cancellation method of the imbalance of the DC voltage of the single phase inverter connected in series by the conventional switching frequency variable system.

符号の説明Explanation of symbols

INV1、INV2 単相インバータ
Vs 電力系統
L 連系インピーダンス
C1、C2 直流コンデンサ
U1、V1、X1、Y1、U2、V2、X2、Y2 スイッチング素子
E1、F1、G1、H1、E2、F2、G2、H2 フライホイールダイオード
11 直流電圧検出手段
12 オンディレー時間設定手段
13 ゲートパルス生成手段
INV1, INV2 Single-phase inverter Vs Power system L Linkage impedance C1, C2 DC capacitors U1, V1, X1, Y1, U2, V2, X2, Y2 Switching elements E1, F1, G1, H1, E2, F2, G2, H2 Flywheel diode 11 DC voltage detection means 12 On-delay time setting means 13 Gate pulse generation means

Claims (3)

交流出力側が直列接続され、電力系統に連系されているインバータにおける直流電圧を個々に検出する直流電圧検出手段と、
前記直流電圧の大きい方のインバータよりも前記直流電圧の小さい方のインバータのオンディレー時間長くして当該直流電圧の小さい方のインバータの直流電圧を上昇させるように前記インバータのオンディレー時間を設定するオンディレー時間設定手段と、
前記オンディレー時間設定手段にて設定されたオンディレー時間に基づいて、前記インバータを駆動するゲートパルスを生成するゲートパルス生成手段とを備えることを特徴とする直列接続されたインバータの直流電圧制御装置。
DC voltage detection means for individually detecting the DC voltage in the inverter connected in series on the AC output side and linked to the power system ;
The on-delay time of the inverter so that increases the inverter DC voltage the smaller the smaller inverter on-delay time longer to the DC voltage of the said DC voltage than the larger of the inverter of the DC voltage On-delay time setting means for setting,
A DC voltage control apparatus for inverters connected in series, comprising: gate pulse generation means for generating a gate pulse for driving the inverter based on the on-delay time set by the on-delay time setting means .
前記オンディレー時間設定手段は、前記インバータに設けられたスイッチング素子のオンタイミングを遅延させることで、前記インバータのオンディレー時間が長くなるように設定することを特徴とする請求項1記載の直列接続されたインバータの直流電圧制御装置。   The serial connection according to claim 1, wherein the on-delay time setting means sets the on-delay time of the inverter to be longer by delaying an on-timing of a switching element provided in the inverter. Inverter DC voltage control device. 前記オンディレー時間設定手段は、前記インバータに設けられたスイッチング素子のオフタイミングを早めることで、前記インバータのオンディレー時間が長くなるように設定することを特徴とする請求項1または2記載の直列接続されたインバータの直流電圧制御装置。   3. The series according to claim 1, wherein the on-delay time setting means sets the on-delay time of the inverter to be longer by advancing the off timing of the switching element provided in the inverter. DC voltage controller for connected inverter.
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