JP6913042B2 - Power converter, power conversion system and control method of power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力を変換する電力変換装置、電力変換システム及び電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device for converting electric power, a power conversion system, and a control method for the power conversion device.
本技術分野の背景技術として、特許文献1がある。この公報の段落番号[0019]には、「・・・本発明の第1の態様において、複数のコンバータセル20−1、20−2、…、20−N(ただし、Nは2以上の自然数)を備える電力変換装置1は、複数のコンバータセル20−1、20−2、…、20−Nの各第1の交直変換器11の交流側どうしが直列接続され、かつ、この複数のコンバータセルの各第4の交直変換器14の交流側どうしが直列接続される。直列接続するコンバータセルの段数が増加するほど、交流電圧は多レベル(マルチレベル)化される。・・・」と記載されている。
上記の特許文献1に記載されたコンバータセルは、例えば、1次側または2次側のうち一方の交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を他方の交流電圧に変換するものである。
The converter cell described in
ここで、直流電圧には1次側または2次側周波数で変動する脈流成分が重畳する。この脈流成分が大きければ、1次側または2次側の電圧変動が大きくなるという問題が生じる。 Here, a pulsating current component that fluctuates on the primary side or secondary side frequency is superimposed on the DC voltage. If this pulsating current component is large, there arises a problem that the voltage fluctuation on the primary side or the secondary side becomes large.
そこで、脈流成分を抑制しようとすると、コンバータセルに含まれるコンデンサ等の部品を大型化せざるを得ず、その結果、電力変換装置やコンバータセルが大型化し高価になるという問題があった。 Therefore, in order to suppress the pulsating current component, there is no choice but to increase the size of components such as capacitors included in the converter cell, and as a result, there is a problem that the power conversion device and the converter cell become large and expensive.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で安価に構成できる電力変換装置を実現することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize a power conversion device that is compact and can be constructed at low cost.
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
電力変換装置において、1次側系統とN相(Nは3以上の自然数)の交流系統である2次側系統との間に接続され、各々が一対の1次側端子と一対の2次側端子とを有する第1〜第Nの電力変換セルと、指令値に基づいて前記第1〜第Nの電力変換セルの運転を制御する制御回路と、を備え、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、前記第Nの電力変換セルの前記2次側端子は2次側第N相に係る箇所に接続され、前記制御回路は、前記第1〜第Nの電力変換セルの1次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含み、前記第1〜第Nの電力変換セルの2次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含む制御を行う、ことを特徴とする。 In the power converter, it is connected between the primary side system and the secondary side system which is an N-phase (N is a natural number of 3 or more) AC system, and each is connected to a pair of primary side terminals and a pair of secondary sides. The first to Nth power conversion cells having terminals and a control circuit for controlling the operation of the first to Nth power conversion cells based on a command value are provided, and the first to Nth powers are provided. The primary terminal of the conversion cell is connected in series and is connected to the primary system, and the secondary terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the first phase of the secondary side. The secondary terminal of the Nth power conversion cell is connected to a portion related to the N phase of the secondary side, and the control circuit receives the primary power of the first to Nth power conversion cells. The frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the primary side terminal of the first to Nth power conversion cells, and the frequency component and phase of the phase power of the phase connected to the secondary side terminal. The frequency component of the phase power of the phase including the component and the secondary side power of the first to Nth power conversion cells connected to the primary side terminal of the first to Nth power conversion cells. And the phase component, and the frequency component and the phase component of the phase power of the phase connected to the secondary terminal are controlled.
上記のように構成した本発明によれば、コンバータ、インバータを構成要素とする複数台のコンバータセルが直列接続された構成において、DCリンクコンデンサの必要容量を低減でき、コンバータセルを小型化できる。また、コンバータセルを安価な部品で構成できる。 According to the present invention configured as described above, in a configuration in which a plurality of converter cells including a converter and an inverter are connected in series, the required capacity of the DC link capacitor can be reduced and the converter cell can be miniaturized. Further, the converter cell can be composed of inexpensive parts.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の電力変換装置は、電力変換セル(コンバータセル)の1次側に接続される3相交流系統の1相から、2次側に接続される3相交流系統の3相へ電力を供給できるように複数の電力変換セルを結線し、各電力変換セルの1次側電力及び2次側電力は、1次側に接続される相の相電力成分と、2次側に接続される相の相電力成分とを含むように制御する。 The power conversion device of the present invention supplies power from one phase of a three-phase AC system connected to the primary side of a power conversion cell (converter cell) to three phases of a three-phase AC system connected to the secondary side. A plurality of power conversion cells are connected so as to be possible, and the primary side power and the secondary side power of each power conversion cell are the phase power component of the phase connected to the primary side and the phase connected to the secondary side. It is controlled to include the phase power component of.
(実施例1)
図1は、本発明を適用する電力変換装置の実施例1における構成を示す概略回路図である。
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a first embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
電力変換装置100は、9台のコンバータセル20−1〜20−9と、電力変換装置100を制御する中央制御回路101と、を備える。また、コンバータセル20−1は、1次側回路21と2次側回路22とトランス23とを有している。その他のコンバータセルであるコンバータセル20−2〜20−9は、コンバータセル20−1と同様の構成である。
The
電力変換装置100は、何れも3相交流系統である1次側系統60と2次側系統70との間で、単方向または双方向の電力変換を行う装置である。
The
ここで、1次側系統60は、中性線60Nと、R相電圧が現れるR相線60Rと、S相電圧が現れるS相線60Sと、T相電圧が現れるT相線60Tと、を有している。また、2次側系統70は、中性線70Nと、U相電圧が現れるU相線70Uと、V相電圧が現れるV相線70Vと、W相電圧が現れるW相線70Wと、を有している。
Here, the
1次側系統60と2次側系統70とでは、電圧振幅、周波数及び位相は、互いに独立している。さらに、1次側系統60のR相、S相、T相は、1次側系統60の周波数において、互いに2/3πの位相差を有しており、2次側系統70のU相、V相、W相は、2次側系統70の周波数において、互いに2/3πの位相差を有している。1次側系統60及び2次側系統70としては、例えば商用電力系統、風力発電システム、モータ等が考えられる。
In the
図1において、コンバータセル20−1については1次側端子24、25及び2次側端子26、27を図示するが、その他のコンバータセルであるコンバータセル20−2〜20−9ついては図示を省略する。
In FIG. 1, the
図1に示すように、1次側系統60において、コンバータセル20−1〜20−3の1次側端子24、25は、R相線60Rと中性線60Nとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−4〜20−6の1次側端子24、25は、S相線60Sと中性線60Nとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−7〜20−9の1次側端子24、25は、T相線と中性線60Nとの間に直列接続される。
As shown in FIG. 1, in the
また、図1に示すように、2次側系統70において、コンバータセル20−1、20−4及び20−7の2次側端子26、27はU相線70Uと中性線70Nとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−2、20−5及び20−8の2次側端子26、27はV相線70Vと中性線70Nとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−3、20−6及び20−9の2次側端子26、27はW相線70Wと中性線70Nとの間に直列接続される。
Further, as shown in FIG. 1, in the
このように、電力変換装置100は1次側系統60と2次側系統70とをY−Y結線で接続する。
In this way, the
ここで、電力変換装置100は、1次側系統60のR相線60RとS相線60Sとの間の電圧(RS線間電圧)を検出する電圧センサ110と、S相線60SとT相線60Tとの間の電圧(ST線間電圧)を検出する電圧センサ111と、を有し、さらに、2次側系統70のU相線70UとV相線70Vとの間の電圧(UV線間電圧)を検出する電圧センサ112と、V相線70VとW相線70Wとの間の電圧(VW線間電圧)を検出する電圧センサ113と、を有する。
Here, the
また、電力変換装置100は、1次側系統60のR相線60Rの線電流を検出する電流センサ114と、S相線60Sの線電流を検出する電流センサ115と、を有し、さらに、2次側系統70のU相線70Uの線電流を検出する電流センサ116と、V相線70Vの線電流を検出する電流センサ117と、を有する。
Further, the
なお、コンバータセル20−1〜20−9は1次側系統60を構成するR相、S相、T相の各相及び2次側系統70を構成するU相、V相、W相に対して3台ずつ直列に接続されるが、これは本発明の一実施例の台数であり、本発明は他の台数のコンバータセルを設ける構成であっても良い。
The converter cells 20-1 to 20-9 are for the R phase, S phase, and T phase constituting the
また、電力変換装置100は、1次側系統60のRS線間電圧及びST線間電圧を電圧センサ110及び111で検出しているが、これは本発明の一実施例の構成であり、本発明は、例えばT相線60TとR相線60R間の電圧(TS線間電圧)を検出しても良く、目的に応じて構成を変更しても良い。
Further, the
さらに、電力変換装置100は、2次側系統70のUV線間電圧及びVW線間電圧を電圧センサ112及び113で検出しているが、これは本発明の一実施例の構成であり、本発明は、例えばW相線70WとU相線70U間の電圧(WU線間電圧)を検出しても良く、目的に応じて構成を変更しても良い。
Further, the
また、電圧センサ110〜113は便宜上電圧検出用トランスとしているが、これらは、分圧抵抗を用いる方法など他の手段により電圧を検出する構成であっても良い。
Further, although the
また、電力変換装置100は、1次側系統60のR相線60R及びS相線60Sの線電流を電流センサ114、115で検出しているが、これは本発明の一実施例の構成であり、本発明は、例えばT相線60Tの線電流を検出しても良く、目的に応じて構成を変更しても良い。
Further, the
さらに、電力変換装置100は、2次側系統70のU相線70U及びV相線70Vの線電流を電流センサ116、117で検出しているが、これは本発明の一実施例の構成であり、本発明は、例えばW相線70Wの線電流を検出しても良く、目的に応じて構成を変更しても良い。さらに、零相電流を検出する電流センサを用いる構成でも良い。また、電流センサ114〜117は、シャント抵抗を使用する方法など任意の手段により電流を検出しても良い。
Further, the
図2は、図1に示した電力変換装置100の1相分のシステム構成を示す図である。図2では、電力変換装置100の1相分として、1次側系統60のR相に接続するコンバータセル20−1〜20−3を例として示す。
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration for one phase of the
図2に示すように、図1に示した電力変換装置100の1相分を構成するコンバータセル群20Rは、1次側系統60のR相線60Rから入力される電力をコンバータセル20−1〜20−3で電力変換し、2次側系統70へ出力する。
As shown in FIG. 2, the
コンバータセル20−1は、コンバータ201と、第一DCリンクコンデンサ202−1と、DC/DCコンバータ203と、第二DCリンクコンデンサ202−2と、インバータ204と、第一セル制御回路205と、第二セル制御回路206と、を備える。その他のコンバータセルであるコンバータセル20−2〜20−3は、コンバータセル20−1と同様の構成である。
The converter cell 20-1 includes a
図1に示した1次側回路21は、コンバータ201を含む。DC/DCコンバータ203は、図1に示したトランス23を含む。図1に示した2次側回路22は、インバータ204を含む。
The
コンバータ201は、1次側系統60のR相線60Rからの交流電圧を変換して第一DCリンク電圧(Vdc1)を生成する。DC/DCコンバータ203は、第一DCリンク電圧(Vdc1)を変換して第一DCリンク電圧(Vdc1)とは、図1に示したトランス23を介して絶縁された第二DCリンク電圧(Vdc2)を生成する。インバータ204は、第二DCリンク電圧(Vdc2)を交流電圧(Vo)に変換して出力する。第一セル制御回路205は、コンバータ201とDC/DCコンバータ203を制御する。第二セル制御回路206は、インバータ204を制御する。
The
第一DCリンクコンデンサ202−1は、コンバータ201の2次側直流部及びDC/DCコンバータ203の1次側直流部と並列に接続される。第二DCリンクコンデンサ202−2は、DC/DCコンバータ203の2次側直流部及びインバータ204の1次側直流部と並列に接続される。
The first DC link capacitor 202-1 is connected in parallel with the secondary DC portion of the
その他のコンバータセルであるコンバータセル20−2〜20−3は、コンバータセル20−1と同様の構成である。 The other converter cells, converter cells 20-2 to 20-3, have the same configuration as the converter cells 20-1.
中央制御回路101は、通信線207によってコンバータセル20−1〜20−3と接続され、コンバータセル20−1〜20−3内の各構成(例えば、各コンバータ201、各DC/DCコンバータ203、各インバータ204)の運転を制御している。ここで、中央制御回路101と各コンバータセル20−1〜20−3との接続、通信は、有線で行っても良いし、無線で行っても良い。
The
1次側系統60に対しては、コンバータセル20−1〜20−3が直列接続される。すなわち、1次側系統60に対しては、コンバータセル20−1〜20−3のそれぞれが有する3台のコンバータ201が直列接続される。また、2次側系統70に対しては、コンバータセル20−1〜20−3が直列接続される。すなわち、2次側系統70に対しては、コンバータセル20−1〜20−3のそれぞれが有する3台のインバータ204が直列接続される。コンバータセル20−1のインバータ204は、2次側系統70を構成するV相線70Vに接続され、コンバータセル20−2のインバータ204は、2次側系統70を構成するU相線70Uに接続され、コンバータセル20−3のインバータ204は、2次側系統70を構成するW相線70Wに接続される。
Converter cells 20-1 to 20-3 are connected in series to the
図3は、図2に示したコンバータセル20−1の構成例を示す図である。ここでは、コンバータセル20−1を例として説明するが、他のコンバータセルも同様の構成である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the converter cell 20-1 shown in FIG. Here, the converter cell 20-1 will be described as an example, but other converter cells have the same configuration.
コンバータ201は、フルブリッジ回路で構成されており、1次側系統60のR相線60Rから入力された交流電圧を直流電圧へ変換する。コンバータ201によって変換された直流電圧は、コンバータ201の後段に接続される第一DCリンクコンデンサ202−1によって平滑される。さらに、第一DCリンクコンデンサ202−1によって平滑された電圧は、第一DCリンクコンデンサ202−1の後段に接続されるDC/DCコンバータ203に供給される。
The
DC/DCコンバータ203は、フルブリッジ回路203−1と、第一共振用インダクタ210−1と、第二共振用インダクタ210−2と、共振用コンデンサ211と、ダイオードブリッジ回路203−2と、トランス212と、を有する。DC/DCコンバータ203は、フルブリッジ回路203−1、第一共振用インダクタ210−1及び共振用コンデンサ211と、第二共振用インダクタ210−2及びダイオードブリッジ回路203−2とを、トランス212を介して接続する構成である。DC/DCコンバータ203のフルブリッジ回路203−1は、供給された直流電圧を高周波交流電圧に変換する。このフルブリッジ回路203−1によって変換された高周波交流電圧は、トランス212の一次側に供給され、これによりトランス212の二次側に高周波交流電圧が誘起される。
The DC /
トランス212の二次側に誘起された高周波交流電圧は、ダイオードブリッジ回路203−2によって直流電圧へ変換される。このダイオードブリッジ回路203−2によって変換された直流電圧は、第二DCリンクコンデンサ202−2によって平滑され、第二DCリンクコンデンサ202−2の後段に接続されるインバータ204へ電力が供給される。
The high-frequency AC voltage induced on the secondary side of the
DC/DCコンバータ203のフルブリッジ回路203−1から出力される電流は、第一共振用インダクタ210−1及び第二共振用インダクタ210−2と共振用コンデンサ211によって共振を起こす。この電流共振によってDC/DCコンバータ203のフルブリッジ回路203−1に用いられるスイッチング素子の遮断電流を小さくすることができ,ターンオフ時の損失低減が可能になり、DC/DCコンバータ203の効率向上に寄与する。
The current output from the full bridge circuit 203-1 of the DC /
なお、本発明に関しては、第一DCリンクコンデンサ202−1の後段に接続される電力変換に係る構成は、図3に示した構成に限られるものではなく、他の回路構成でも良い。例えばDC/DCコンバータ203は、共振用インダクタが一つの構成でも良く、さらに、共振用コンデンサが無く、共振させずに電力変換を行う構成でも良い。また、図3では、フルブリッジ回路203−1のスイッチング素子は便宜上MOSFETにしているが、IGBTやサイリスタなど他の素子を使用しても良い。また、ダイオードブリッジ回路203−2の代わりに、スイッチング素子を用いたフルブリッジ回路を用いても良い。さらに、フルブリッジ回路203−1の代わりにハーフブリッジ回路とした構成でも良い。
Regarding the present invention, the configuration related to the power conversion connected to the subsequent stage of the first DC link capacitor 202-1 is not limited to the configuration shown in FIG. 3, and other circuit configurations may be used. For example, the DC /
図1の説明に戻り、以下、本実施例の電力変換装置100の動作について、1次側系統60から2次側系統70へ電力変換を行う場合を例として説明する。
Returning to the description of FIG. 1, the operation of the
まず、電圧センサ110、111で検出したRS線間電圧及びST線間電圧は、通信線118を介して中央制御回路101に入力される。さらに、電圧センサ112、113で検出したUV線間電圧及びVW線間電圧は、通信線118を介して中央制御回路101に入力される。
First, the RS line voltage and the ST line voltage detected by the
中央制御回路101が有する相電圧演算器119は、入力された各線間電圧の値に基づいて、1次側系統60のR相、S相、T相の各相電圧160と2次側系統70のU相、V相、W相の各相電圧170を演算する。
The
また、電流センサ114、115で検出したR相線60Rの線電流及びS相線60Sの線電流は、通信線118を介して中央制御回路101に入力される。さらに、電流センサ116、117で検出したU相線70Uの線電流及びV相線70Vの線電流は、通信線118を介して中央制御回路101に入力される。また、2次側系統70に接続される負荷によって定まる2次側系統70の電力指令値120が中央制御回路101に入力される。
Further, the line current of the
次に、中央制御回路101が有するコンバータセル電力指令値演算器121は、入力された各相の相電圧及び線電流の値と、2次側系統70の電力指令値120に基づき、コンバータセル20−1〜20−9の各1次側電力指令値161及び各2次側電力指令値171を演算する。これにより、コンバータセル電力指令値演算器121が、1次側端子24、25に接続される相の相電圧周波数成分及び位相成分(相電圧成分)と、2次側端子26、27に接続される相の相電圧成分とを含んだ電力とするための電力指令値を演算することができる。また、コンバータセル電力指令値演算器121は、100Hz以上の周波数でコンバータセル20−1〜20−9の各1次側電力指令値161及び各2次側電力指令値171を演算する。これにより、コンバータセル電力指令値演算器121が、状況に応じた最適な電力指令値を演算することができる。
Next, the converter cell power
図4は、図1に示したコンバータセル電力指令値演算器121の内部構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the converter cell power
コンバータセル電力指令値演算器121は、R相、S相、T相、U相、V相及びW相のそれぞれに対応して設けられた電力計算部121aと、電力計算部121aで計算した電力及び電力指令値120に基づいて電力を各相に分配する電力分配器121bと、を有する。
The converter cell power
図4では、U相についての電力計算部121aのみを図示している。図4に示す電力計算部121aは、入力されたU相電圧及びU相電流に基づいてU相電力を算出し、算出したU相電力を電力分配器121bに出力する。U相以外のR相、S相、T相、V相及びW相についてもU相と同様の構成を有する。
In FIG. 4, only the
電力分配器121bは、入力された各相の電力及び電力指令値120に基づいて、コンバータセル20−1〜20−9の各1次側電力指令値161及び各2次側電力指令値171を演算して出力する。
The
図1の説明に戻り、コンバータセル電力指令値演算器121によって演算されたコンバータセル20−1〜20−9の各1次側電力指令値161及び各2次側電力指令値171は、中央制御回路101が有するコンバータセル端子間電圧指令値演算器122に入力され、コンバータセル端子間電圧指令値演算器122によってコンバータセル20−1〜20−9の各1次側端子間電圧指令値162及び2次側端子間電圧指令値172が演算される。これにより、中央制御回路101が、電圧指令値による制御を行うことができる。
Returning to the description of FIG. 1, the primary side
コンバータセル端子間電圧指令値演算器122によって演算された各1次側端子間電圧指令値162及び各2次側端子間電圧指令値172は、図2に示した第一セル制御回路205または第二セル制御回路206へ送信され、第一セル制御回路205及び第二セル制御回路206は、コンバータセル20−1〜20−9を構成するコンバータ201、DC/DCコンバータ203及びインバータ204を制御する。
The
なお、本実施例では、中央制御回路101が、1次側端子間電圧指令値162及び2次側端子間電圧指令値172を出力する構成としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、中央制御回路101が、コンバータセル20−1〜20−9を構成するコンバータ201、DC/DCコンバータ203及びインバータ204を駆動する駆動信号を出力する構成であっても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、第一セル制御回路205、第二セル制御回路206を別個に設けているが、本発明ではこれに限られるものではなく、1台のセル制御回路でコンバータ201、DC/DCコンバータ203およびインバータ204を制御しても良い。
Further, in the present embodiment, the first
図5は、図1に示した電力変換装置100における各コンバータセルの1次側電力及び2次側電力の波形の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of waveforms of the primary side power and the secondary side power of each converter cell in the
図5に示す電力波形420−1〜420−9は、横軸を時刻tにとった場合のコンバータセル20−1〜20−9の1次側電力及び2次側電力を表しており、後述のように両者は瞬時値のほぼ揃った波形となるため、重ねて表記している。ここで、電力波形420−1は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−1の電力波形を示している。同様に、電力波形420−2〜420−9は、コンバータセル20−2〜20−9の波形である。
The power waveforms 420-1 to 420-9 shown in FIG. 5 represent the primary side power and the secondary side power of the converter cells 20-1 to 20-9 when the horizontal axis is time t, which will be described later. As shown in the above, both waveforms have almost the same instantaneous value, so they are shown in layers. Here, in the power waveform 420-1, the
また、電力波形460R〜460Tは、横軸を時刻tにとった場合の1次側系統60のR相、S相、T相の相電力波形を示しており、電力波形470U〜470Wは、横軸を時刻tにとった場合の2次側系統70のU相、V相、W相の相電力波形を示している。
Further, the
ここで、例えばR相の相電力の電力波形460Rと、U相の相電力の電力波形470Uを比較すると、互いに周波数や位相が異なるため、相電力の瞬時値が互いに異なる時間が存在する。したがって、上記の特開2005−73362号公報に示された従来の構成のように、直列接続されたコンバータセルの1次側端子と2次側端子がそれぞれ1相に接続されている場合、各コンバータセルの1次側電力と2次側電力の瞬時値も互いに異なってしまい、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した課題が生じてしまう。
Here, for example, when the
次に、図5〜図7を用いて本発明の原理を説明する。 Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
図6は、図1に示した電力変換装置100における各コンバータセルの1次側端子間電圧の波形の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the waveform of the voltage between the primary terminals of each converter cell in the
図7は、図1に示した電力変換装置100における各コンバータセルの2次側端子間電圧の波形の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the waveform of the voltage between the secondary terminals of each converter cell in the
例えば、コンバータセル20−1〜20−3の1次側端子24、25は、R相線60Rに直列接続されるが、2次側端子26、27は、コンバータセル20−1がU相線70Uに接続され、コンバータセル20−2がV相線70Vに接続され、コンバータセル20−3がW相線70Wに接続される。このため、R相の相電力は、2次側系統70の各相に分散して供給される。同様に、S相の相電力及びT相の相電力も2次側系統70の各相に分散して供給される。したがって、例えばR相からU相、V相及びW相へ供給する電力の配分を任意に決定できる。
For example, the
そこで本発明では、各コンバータセル20−1〜20−9の1次側電力及び2次側電力を、1次側端子24、25に接続される相の相電力周波数及び位相成分(相電力成分)と、2次側端子26、27に接続される相の相電力成分を含むように電力の配分を決定する。例えばコンバータセル20−1の場合、1次側電力及び2次側電力を、R相の相電力成分及びU相の相電力成分の両方を含むように制御する。このとき、コンバータセル20−1の1次側電力及び2次側電力の指令値(1次側電力指令値161及び2次側電力指令値171)は、例えば、コンバータセル20−1〜20−9の電力のピーク値が最小になるように決定しても良い。これにより、第一DCリンクコンデンサ202−1及び第二DCリンクコンデンサ202−2の容量を低減することができ、装置を小型化することができる。また、コンバータセル20−1の1次側電力及び2次側電力の指令値(1次側電力指令値161及び2次側電力指令値171)は、例えば、コンバータセル20−1〜20−9が備える第一DCリンクコンデンサ202−1(エネルギー蓄積部)もしくは第二DCリンクコンデンサ202−2(図3参照)(エネルギー蓄積部)に流れる電流が最小になるように決定しても良い。これにより、第一DCリンクコンデンサ202−1もしくは第二DCリンクコンデンサ202−2の容量を低減することができ、装置を小型化することができる。
Therefore, in the present invention, the primary side power and the secondary side power of each converter cell 20-1 to 20-9 are the phase power frequency and phase component (phase power component) of the phase connected to the
また、コンバータセル20−1の1次側電力及び2次側電力の指令値(1次側電力指令値161及び2次側電力指令値171)は、1次側電力と2次側電力との比を変動させるように決定しても良い。これにより、脈流成分を低減することができ、第一DCリンクコンデンサ202−1及び第二DCリンクコンデンサ202−2の容量を低減することができ、装置を小型化することができる。
Further, the command values of the primary side power and the secondary side power of the converter cell 20-1 (primary side
図5に示した電力波形420−1〜420−9は、各コンバータセル20−1〜20−9の1次側端子24、25に接続される相の相電力成分の振幅を約1/3にした電力と、2次側端子26、27に接続される相の相電力成分の振幅を約1/3にした電力とを含む場合である。このように制御することで、各相の相電力を、図5の電力波形460R〜460T、470U〜470Wに示すような正弦波に維持しつつ、コンバータセル20−1〜20−9の1次側電力と2次側電力の瞬時電力をおおよそ等しくすることができる。
The power waveform 420-1 to 420-9 shown in FIG. 5 has an amplitude of about 1/3 of the amplitude of the phase power component of the phase connected to the
図6に示す電圧波形520−1〜520−9は、横軸を時刻tにとった場合のコンバータセル20−1〜20−9の1次側端子間電圧を表している。 The voltage waveforms 520-1 to 520-9 shown in FIG. 6 represent the voltage between the primary terminals of the converter cells 20-1 to 20-9 when the horizontal axis is time t.
ここで、電圧波形520−1は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−1の1次側端子間電圧を示している。
Here, in the voltage waveform 520-1, the
電圧波形520−2は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−2の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-2, the
電圧波形520−3は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−2の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-3, the
電圧波形520−4は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−4の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-4, the
電圧波形520−5は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−5の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-5, the
電圧波形520−6は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−6の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-6, the
電圧波形520−7は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−7の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-7, the
電圧波形520−8は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−8の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-8, the
電圧波形520−9は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−9の1次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 520-9, the
また、図6では各コンバータセル20−1〜20−9の1次側電力及び2次側電力が図5で示した電力である場合を示している。電圧波形520−1〜520−9は、コンバータセル20−1〜20−9の1次側端子24、25に接続される相の相電圧周波数成分及び位相成分(相電圧成分)と、2次側端子26、27に接続される相の相電圧成分と、を含んでいる。
Further, FIG. 6 shows a case where the primary side power and the secondary side power of each converter cell 20-1 to 20-9 are the power shown in FIG. The voltage waveforms 520-1 to 520-9 are the phase voltage frequency component and the phase component (phase voltage component) of the phase connected to the
電圧波形560Rは、1次側端子24、25がR相線60Rに接続されるコンバータセル20−1〜20−3の1次側端子間電圧の電圧波形520−1〜520−3を合計した電圧である。また、電圧波形560Sは、1次側端子24、25がS相線60Sに接続されるコンバータセル20−4〜20−6の1次側端子間電圧の電圧波形520−4〜520−6を合計した電圧である。また、電圧波形560Tは、1次側端子24、25がT相線60Tに接続されるコンバータセル20−7〜20−9の1次側端子間電圧の電圧波形520−7〜520−9を合計した電圧である。
The
図6に示すように、電圧波形560Rは正弦波を維持する。他の相電圧の電圧波形560S、560Tも同様に正弦波を維持する。
As shown in FIG. 6, the
次に、図7に示す電圧波形620−1〜620−9は、横軸を時刻tにとった場合のコンバータセル20−1〜20−9の2次側端子間電圧を表している。 Next, the voltage waveforms 620-1 to 620-9 shown in FIG. 7 represent the voltage between the secondary terminals of the converter cells 20-1 to 20-9 when the horizontal axis is time t.
ここで、電圧波形620−1は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−1の2次側端子間電圧を示している。
Here, in the voltage waveform 620-1, the
電圧波形620−2は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−2の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-2, the
電圧波形620−3は、1次側端子24、25が1次側系統60のR相線60Rに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−2の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-3, the
電圧波形620−4は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−4の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-4, the
電圧波形620−5は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−5の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-5, the
電圧波形620−6は、1次側端子24、25が1次側系統60のS相線60Sに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−6の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-6, the
電圧波形620−7は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のU相線70Uに接続されたコンバータセル20−7の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-7, the
電圧波形620−8は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のV相線70Vに接続されたコンバータセル20−8の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-8, the
電圧波形620−9は、1次側端子24、25が1次側系統60のT相線60Tに接続され、2次側端子26、27が2次側系統70のW相線70Wに接続されたコンバータセル20−9の2次側端子間電圧を示している。
In the voltage waveform 620-9, the
また、図7では各コンバータセル20−1〜20−9の1次側電力及び2次側電力が図5で示した電力である場合を示している。電圧波形620−1〜620−9は、コンバータセル20−1〜20−9の1次側端子24、25に接続される相の相電圧成分と、2次側端子26、27に接続される相の相電圧成分とを含んでいる。
Further, FIG. 7 shows a case where the primary side power and the secondary side power of each converter cell 20-1 to 20-9 are the power shown in FIG. The voltage waveforms 620-1 to 620-9 are connected to the phase voltage components of the phases connected to the
電圧波形670Uは、2次側端子26、27がU相線70Uに接続されるコンバータセル20−1、20−4及び20−7の2次側端子間電圧の電圧波形620−1、620−4及び620−7を合計した電圧である。また、電圧波形670Vは、2次側端子26、27がV相線70Vに接続されるコンバータセル20−2、20−5及び20−8の2次側端子間電圧の電圧波形620−2、620−5及び620−8を合計した電圧である。また、電圧波形670Wは、2次側端子26、27がW相線70Wに接続されるコンバータセル20−3、20−6及び20−9の2次側端子間電圧の電圧波形620−3、620−6及び620−9を合計した電圧である。
The
図7に示すように、電圧波形670Uは正弦波を維持する。他の相電圧の電圧波形670V、670Wも同様に正弦波を維持する。
As shown in FIG. 7, the
上記構成を有する本実施例によれば、1次側系統電圧もしくは2次側系統電圧に基づくコンバータセルの第一DCリンク電圧の変動を引き起こす電流の成分を抑制することができるため、第一DCリンク電圧の変動を抑制する第一DCリンクコンデンサ202−1の必要容量を低減することができる。したがって、電力変換装置100を小型化することができ、さらに安価な部品で構成できる。
According to the present embodiment having the above configuration, it is possible to suppress the component of the current that causes the fluctuation of the first DC link voltage of the converter cell based on the primary side system voltage or the secondary side system voltage, so that the first DC can be suppressed. The required capacitance of the first DC link capacitor 202-1 that suppresses fluctuations in the link voltage can be reduced. Therefore, the
また、1次側系統電圧もしくは2次側系統電圧に基づくコンバータセルの第二DCリンク電圧の変動成分を抑制することができるため、第二DCリンク電圧の変動を抑制する第二DCリンクコンデンサ202−2の必要容量を低減することができる。したがって、電力変換装置100を小型化することができ、さらに安価な部品で構成できる。
Further, since the fluctuation component of the second DC link voltage of the converter cell based on the primary side system voltage or the secondary side system voltage can be suppressed, the second
(実施例2)
図8は、本発明を適用する電力変換装置の実施例2における構成を示す概略回路図である。
(Example 2)
FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a second embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
上述の実施例1では電力変換装置100の結線をY―Y結線にしたが、本実施例の電力変換装置200では、結線をΔ―Y結線にした。なお、以下の説明において、図1〜図7の各構成に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
In the above-described first embodiment, the connection of the
図8に示す電力変換装置200は、実施例1と同様に9台のコンバータセル20−1〜20−9を有している。また、コンバータセル20−1〜20−9は実施例1と同様の構成を有している。電力変換装置200は、何れも3相交流系統である1次側系統61と、2次側系統70との間で、単方向または双方向の電力変換を行うものである。
The
ここで、1次側系統61は、R相電圧が現れるR相線61Rと、S相電圧が現れるS相線61Sと、T相電圧が現れるT相線61Tと、を有している。また、2次側系統70は実施例1と同様の構成を有している。
Here, the
コンバータセル20−1〜20−3の1次側端子24、25はR相線61RとS相線61Sとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−4〜20−6の1次側端子24、25はS相線61SとT相線61Tとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−7〜20−9の1次側端子24、25はT相線61TとR相線61Rとの間に直列接続される。ここで、コンバータセル20−1〜20−9の2次側端子26、27は実施例1と同様の接続である。
The
このように、本実施例は、中性線が無い3相3線式の1次側系統61においても適用することができ、実施例1と同様の効果を得ることができる。なお、図8では便宜上1次側系統をΔ結線とし、2次側系統をY結線としたが、本発明ではこれに限らず、1次側系統をY結線とし、2次側系統をΔ結線としても良い。
As described above, this embodiment can be applied to the
(実施例3)
図9は、本発明を適用する電力変換装置の実施例3における構成を示す概略回路図である。
(Example 3)
FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a third embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
本実施例の電力変換装置300では、結線をΔ―Δ結線にした。なお、以下の説明において、図1〜図8の各構成に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
In the
図9に示す電力変換装置300は、実施例1と同様に9台のコンバータセル20−1〜20−9を有している。また、コンバータセル20−1〜20−9は実施例1と同様の構成を有している。電力変換装置300は、何れも3相交流系統である1次側系統61と、2次側系統71との間で、単方向または双方向の電力変換を行うものである。
The
ここで、2次側系統71は、U相電圧が現れるU相線71Uと、V相電圧が現れるV相線71Vと、W相電圧が現れるW相線71Wと、を有している。また、1次側系統61は実施例2と同様の構成を有している。
Here, the
コンバータセル20−1、20−4、20−7の2次側端子26、27はU相線71UとW相線71Wとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−2、20−5、20−8の2次側端子26、27はV相線71VとU相線71Uとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20―3、20−6、20−9の2次側端子26、27はW相線71WとV相線71Vとの間に直列接続される。
The
このように、本実施例は、中性線が無い3相3線式の1次側系統61及び2次側系統71においても適用することができ、実施例1と同様の効果を得ることができる。
As described above, this embodiment can be applied to the
(実施例4)
本実施例は、実施例1におけるコンバータセル20−1〜20−9の直列接続する順番を変更したものである。図10を用いて、その構成を説明する。
(Example 4)
In this embodiment, the order in which the converter cells 20-1 to 20-9 are connected in series in the first embodiment is changed. The configuration will be described with reference to FIG.
図10は、本発明を適用する電力変換装置の実施例4における構成を示す概略回路図である。 FIG. 10 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a fourth embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
2次側系統70において、コンバータセル20−3、20−6、20−9の2次側端子26、27はU相線70Uと中性線70Nとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−1、20−4、20−7の2次側端子26、27はV相線70Vと中性線70Nとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−2、20−5、20−8の2次側端子26、27はW相線70Wと中性線70Nとの間に直列接続される。
In the
コンバータセル20−1〜20−9では、1次側回路21と2次側回路22とがトランス23を介して絶縁されているため、実施例4の構成においても、実施例1で示したものと同様の効果を得ることができる。なお、本実施例で示したコンバータセル20−1〜20−9の1次側及び2次側の直列接続の順番は一例を示したものであり、本発明は他の順番で接続するものであっても良い。
In the converter cells 20-1 to 20-9, since the
(実施例5)
本実施例は、実施例2におけるコンバータセル20−1〜20−9の直列接続する順番を変更したものである。図11を用いて、その構成を説明する。
(Example 5)
In this embodiment, the order in which the converter cells 20-1 to 20-9 are connected in series in the second embodiment is changed. The configuration will be described with reference to FIG.
図11は、本発明を適用する電力変換装置の実施例5における構成を示す概略回路図である。 FIG. 11 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a fifth embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
本実施例の電力変換装置200は、実施例2と同様に9台のコンバータセル20−1〜20−9を有している。また、コンバータセル20−1〜20−9は実施例2と同様の構成を有している。電力変換装置200は、何れも3相交流系統である1次側系統61と、2次側系統70との間で、単方向または双方向の電力変換を行うものである。
The
ここで、1次側系統61は、R相電圧が現れるR相線61Rと、S相電圧が現れるS相線61Sと、T相電圧が現れるT相線61Tと、を有している。また、2次側系統70は実施例2と同様の構成を有している。
Here, the
コンバータセル20−1〜20−3の1次側端子24、25はR相線61RとT相線61Tとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−4〜20−6の1次側端子24、25はS相線61SとR相線61Rとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−7〜20−9の1次側端子24、25はT相線61TとS相線61Sとの間に直列接続される。ここで、コンバータセル20−1〜20−9の2次側端子26、27は実施例4と同様の接続である。
The
コンバータセル20−1〜20−9は1次側回路21と2次側回路22がトランス23を介して絶縁されているため、実施例5の構成においても、実施例2で示したものと同様の効果を得ることができる。なお、本実施例で示したコンバータセル20−1〜20−9の1次側及び2次側の直列接続の順番は一例を示したものであり、本発明は他の順番で接続するものであっても良い。
In the converter cells 20-1 to 20-9, since the
(実施例6)
本実施例は、実施例3におけるコンバータセル20−1〜20−9の直列接続する順番を変更したものである。図12を用いて、その構成を説明する。
(Example 6)
In this embodiment, the order in which the converter cells 20-1 to 20-9 are connected in series in the third embodiment is changed. The configuration will be described with reference to FIG.
図12は、本発明を適用する電力変換装置の実施例6における構成を示す概略回路図である。 FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing a configuration according to a sixth embodiment of a power conversion device to which the present invention is applied.
本実施例の電力変換装置300は、実施例3と同様に9台のコンバータセル20−1〜20−9を有している。また、コンバータセル20−1〜20−9は実施例3と同様の構成を有している。電力変換装置300は、何れも3相交流系統である1次側系統61と、2次側系統71との間で、単方向または双方向の電力変換を行うものである。
The
ここで、1次側系統61及び2次側系統71は実施例3と同様の構成を有している。
Here, the
コンバータセル20−3、20−6、20−9の2次側端子26、27はU相線71UとW相線71Wとの間に直列接続される。また、コンバータセル20−1、20−4、20−7の2次側端子26、27はV相線71VとU相線71Uとの間に直列接続される。さらに、コンバータセル20−2、20−5、20−8の2次側端子26、27はW相線71WとV相線71Vとの間に直列接続される。コンバータセル20−1〜20−9の1次側端子24、25は実施例3と同様の構成を有している。
The
コンバータセル20−1〜20−9は1次側回路21と2次側回路22がトランス23を介して絶縁されているため、実施例6の構成においても、実施例3で示したものと同様の効果を得ることができる。なお、本実施例で示したコンバータセル20−1〜20−9の1次側及び2次側の直列接続の順番は一例を示したものであり、本発明は他の順番で接続するものであっても良い。
In the converter cells 20-1 to 20-9, since the
(実施例7)
本実施例は、実施例1に示した電力変換装置100を適用したシステムを示す。
(Example 7)
This embodiment shows a system to which the
図13は、実施例1に示した電力変換装置100を適用したシステムの構成を示す概略ブロック図である。
FIG. 13 is a schematic block diagram showing a configuration of a system to which the
図13に示すように、電力変換装置100の1次側系統60には三相電源180が接続され、2次側系統70には負荷190が接続される。三相電源180による電力は1次側系統60へ供給される。電力変換装置100では、1次側系統60に供給された電力を、負荷190に適した電力に変換し、2次側系統70を介して負荷190に供給する。
As shown in FIG. 13, a three-
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
100…電力変換装置、101…中央制御回路、110〜113…電圧センサ、114〜117…電流センサ、118…通信線、119…相電圧演算器、120…2次側系統の電力指令値、121…コンバータセル電力指令値演算器、122…コンバータセル端子間電圧指令値演算器、160…各相(R相、S相、T相)電圧、161…各1次側電力指令値、162…各1次側端子間電圧指令値、170…各相(U相、V相、W相)電圧、171…各2次側電力指令値、172…各2次側端子間電圧指令値、20−1〜20−9…コンバータセル、21…1次側回路、22…2次側回路、23…トランス、24、25…1次側端子、26、27…2次側端子、60…1次側系統、70…2次側系統。 100 ... Power converter, 101 ... Central control circuit, 110 ... 113 ... Voltage sensor, 114-117 ... Current sensor, 118 ... Communication line, 119 ... Phase voltage calculator, 120 ... Power command value of secondary side system, 121 ... Converter cell power command value calculator, 122 ... Converter cell terminal voltage command value calculator, 160 ... Each phase (R phase, S phase, T phase) voltage, 161 ... Each primary side power command value, 162 ... Each Primary side terminal voltage command value, 170 ... Each phase (U phase, V phase, W phase) voltage, 171 ... Each secondary side power command value, 172 ... Each secondary side terminal voltage command value, 20-1 ~ 20-9 ... Converter cell, 21 ... Primary circuit, 22 ... Secondary circuit, 23 ... Transformer, 24, 25 ... Primary terminal, 26, 27 ... Secondary terminal, 60 ... Primary system , 70 ... Secondary system.
Claims (9)
各々が一対の1次側端子と一対の2次側端子とを有する第1〜第Nの電力変換セルと、電力指令値に基づいて前記第1〜第Nの電力変換セルの運転を制御する制御回路と、を備え、
前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、
前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、前記第Nの電力変換セルの前記2次側端子は2次側第N相に係る箇所に接続され、
前記制御回路は、前記第1〜第Nの電力変換セルの1次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含み、前記第1〜第Nの電力変換セルの2次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含む制御を行うことを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device connected between a primary side system and a secondary side system which is an N-phase (N is a natural number of 3 or more) AC system.
The operation of the first to Nth power conversion cells, each of which has a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals, and the operation of the first to Nth power conversion cells are controlled based on the power command value. With a control circuit,
The primary side terminals of the first to Nth power conversion cells are connected in series and connected to the primary side system.
The secondary side terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side first phase, and the secondary side terminal of the Nth power conversion cell is a location related to the secondary side N phase. Connected to
In the control circuit, the frequency component of the phase power of the phase in which the primary side power of the first to Nth power conversion cells is connected to the primary side terminal of the first to Nth power conversion cells and The secondary power of the 1st to Nth power conversion cells includes the phase component and the frequency component and the phase component of the phase power of the phase connected to the secondary terminal, and the secondary power of the 1st to Nth power conversion cells is the 1st to 1st. Includes the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the primary side terminal of the power conversion cell of N, and the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the secondary side terminal. A power conversion device characterized by performing control.
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令値演算器を有し、
前記第1〜第N電力変換セルは、エネルギー蓄積部を有し、
前記電力指令値演算器は、前記エネルギー蓄積部に流れる電流が最小になる前記電力指令値を演算することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The control circuit has a power command value calculator that calculates the power command value.
The first to Nth power conversion cells have an energy storage unit and have an energy storage unit.
The power command value calculator is a power conversion device that calculates the power command value that minimizes the current flowing through the energy storage unit.
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令値演算器を有し、
前記電力指令値演算器は、前記1次側電力及び前記2次側電力の最大値が最小になる前記電力指令値を演算することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The control circuit has a power command value calculator that calculates the power command value.
The power command value calculator is a power conversion device that calculates the power command value at which the maximum values of the primary side power and the secondary side power are minimized.
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令値演算器を有し、
前記電力指令値演算器は、前記1次側電力及び前記2次側電力の比を変動させる前記電力指令値を演算することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The control circuit has a power command value calculator that calculates the power command value.
The power command value calculator is a power conversion device that calculates the power command value that fluctuates the ratio of the primary side power and the secondary side power.
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令値演算器を有し、
前記電力指令値演算器は、1次側系統の相電圧及び線電流と、2次側系統の相電圧及び線電流とに基づいて、前記電力指令値を演算することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The control circuit has a power command value calculator that calculates the power command value.
The power command value calculator is a power conversion device that calculates the power command value based on the phase voltage and line current of the primary side system and the phase voltage and line current of the secondary side system. ..
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令値演算器を有し、
前記電力指令値演算器は、100Hz以上の周波数で前記電力指令値を演算することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
The control circuit has a power command value calculator that calculates the power command value.
The power command value calculator is a power conversion device that calculates the power command value at a frequency of 100 Hz or higher.
前記制御回路は、前記電力指令値を演算する電力指令0値演算器と、前記電力指令値に基づいて前記一対の1次側端子間及び前記一対の2次側端子間の電圧指令値を演算する電圧指令値演算器と、を有し、
前記制御回路は、前記電圧指令値に基づいて前記第1〜第Nの電力変換セルの運転を制御することを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device according to claim 1,
Wherein the control circuit, operations and power command 0 value calculator for calculating the power command value, the voltage command value between between the pair of primary terminals, based on the power command value and said pair of secondary terminals It has a voltage command value calculator and
The control circuit is a power conversion device that controls the operation of the first to Nth power conversion cells based on the voltage command value.
負荷と、
前記電源が接続される1次側系統と、前記負荷が接続されるN相(Nは3以上の自然数)の交流系統である2次側系統と、の間に接続される電力変換装置と、
を有する電力変換システムにおいて、
前記電力変換装置は、各々が一対の1次側端子と一対の2次側端子とを有する第1〜第Nの電力変換セルと、電力指令値に基づいて前記第1〜第Nの電力変換セルの運転を制御する制御回路と、を備え、
前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、
前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、前記第Nの電力変換セルの前記2次側端子は2次側第N相に係る箇所に接続され、
前記制御回路は、前記第1〜第Nの電力変換セルの1次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含み、前記第1〜第Nの電力変換セルの2次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含む制御を行うことを特徴とする電力変換システム。 Power supply and
Load and
A power conversion device connected between the primary side system to which the power supply is connected and the secondary side system which is an N-phase (N is a natural number of 3 or more) AC system to which the load is connected.
In a power conversion system with
The power conversion device includes first to Nth power conversion cells each having a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals, and the first to Nth power conversion based on a power command value. Equipped with a control circuit that controls cell operation,
The primary side terminals of the first to Nth power conversion cells are connected in series and connected to the primary side system.
The secondary side terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side first phase, and the secondary side terminal of the Nth power conversion cell is a location related to the secondary side N phase. Connected to
In the control circuit, the frequency component of the phase power of the phase in which the primary side power of the first to Nth power conversion cells is connected to the primary side terminal of the first to Nth power conversion cells and The secondary power of the 1st to Nth power conversion cells includes the phase component and the frequency component and the phase component of the phase power of the phase connected to the secondary terminal, and the secondary power of the 1st to Nth power conversion cells is the 1st to 1st. The frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the primary side terminal of the power conversion cell of N, and the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the secondary side terminal are included. A power conversion system characterized by performing control.
前記電力変換装置は、各々が一対の1次側端子と一対の2次側端子とを有する第1〜第Nの電力変換セルを備え、
前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子は直列接続されるとともに、前記1次側系統に接続され、
前記第1の電力変換セルの前記2次側端子は2次側第1相に係る箇所に接続され、前記第Nの電力変換セルの前記2次側端子は2次側第N相に係る箇所に接続され、
前記第1〜第Nの電力変換セルの1次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含み、前記第1〜第Nの電力変換セルの2次側電力が、前記第1〜第Nの電力変換セルの前記1次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、前記2次側端子に接続される相の相電力の周波数成分及び位相成分と、を含む制御を行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 In the control method of the power conversion device connected between the primary side system and the secondary side system which is an AC system of N phase (N is a natural number of 3 or more).
The power conversion device includes first to Nth power conversion cells, each of which has a pair of primary side terminals and a pair of secondary side terminals.
The primary side terminals of the first to Nth power conversion cells are connected in series and connected to the primary side system.
The secondary side terminal of the first power conversion cell is connected to a portion related to the secondary side first phase, and the secondary side terminal of the Nth power conversion cell is a location related to the secondary side N phase. Connected to
The primary side power of the first to Nth power conversion cells is the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the primary side terminal of the first to Nth power conversion cells, and the above. The secondary side power of the 1st to Nth power conversion cells includes the frequency component and the phase component of the phase power of the phase connected to the secondary side terminal, and the secondary side power of the 1st to Nth power conversion cells is the 1st to Nth power conversion cells. Control including the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the primary side terminal and the frequency component and phase component of the phase power of the phase connected to the secondary side terminal. A characteristic power conversion device control method.
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