JP7456972B2 - power converter - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device.

交流-直流間の電力変換装置において、交流側で共通の交流回路に接続され、直流側で、異なる直流回路に接続されたり、直列接続されたりする電力変換装置がある。電力変換装置が異なる直流回路に接続される場合には、各電力変換器を柔軟に組み合せて、所望の直流電圧を得たいときもある。これらのような場合には、電力変換器の直流回路は、実質的に分割、分離され、直流回路同士で電力の融通ができないことがある。 Among AC-DC power conversion devices, there are power conversion devices that are connected to a common AC circuit on the AC side and connected to different DC circuits or connected in series on the DC side. When power converters are connected to different DC circuits, it is sometimes desirable to flexibly combine the power converters to obtain a desired DC voltage. In these cases, the DC circuits of the power converter are substantially divided and separated, and power may not be exchanged between the DC circuits.

このような電力変換装置では、各直流電力変換器の直流電圧間のバランスを制御する必要がある。しかし、交流側や直流側に流れる電流がゼロであったり、非常に小さい値であったりする場合には、各電力変換器の直流電圧のバランスを維持する制御を安定に行うことが困難である。直流電圧のバランスを維持する制御の中には、複数電力変換器間の直流電圧を維持する制御と、マルチレベル変換器の場合は各電力変換器の内部に存在する複数の直流回路相互のバランスを維持する制御を含む。 In such a power conversion device, it is necessary to control the balance between DC voltages of each DC power converter. However, if the current flowing on the AC or DC side is zero or has a very small value, it is difficult to stably control the DC voltage of each power converter to maintain a balance. . Among the controls that maintain the balance of DC voltage, there is control that maintains the DC voltage between multiple power converters, and control that maintains the balance between multiple DC circuits that exist inside each power converter in the case of a multilevel converter. including controls to maintain the

たとえば、電力変換装置が接続される交流回路や直流回路に強制的に電流を流すように電流指令値を設定することによって、電力変換器の安定動作を確保することは可能になる。一方で、たとえば、交流回路が電力系統等の場合には、電力変換器によって不必要な有効電力の変動や無効電力の発生をもたらすこととなり、電力系統に電圧の変動をもたらすとの問題がある。 For example, by setting a current command value to force current to flow through an AC circuit or a DC circuit to which the power converter is connected, stable operation of the power converter can be ensured. On the other hand, for example, when the AC circuit is used in a power system, there is a problem in that the power converter causes unnecessary fluctuations in active power and generation of reactive power, causing voltage fluctuations in the power system. .

特許第3923756号公報Patent No. 3923756

実施形態は、外部の回路に影響を与えずに、安定に動作する電力変換装置を提供することを目的とする。 The embodiment aims to provide a power conversion device that operates stably without affecting external circuits.

実施形態に係る電力変換装置は、交流回路と直流回路との間に接続され、前記交流回路の交流電力と前記直流回路の直流電力との間の電力変換を行う複数の電力変換器と、前記交流回路と前記複数の電力変換器との間に設けられ、前記交流回路に接続された1次巻線内で循環電流が流れるように接続され、前記複数の電力変換器にそれぞれ接続された複数の2次巻線を有する変圧器と、前記複数の電力変換器を制御するゲートパルスを生成して、前記複数の電力変換器に供給する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記交流回路の交流電圧、前記交流回路の交流電流およびあらかじめ設定された電流指令値にもとづいて、第1制御量を生成し、前記複数の電力変換器のそれぞれの前記直流回路の側の直流電圧平均値およびあらかじめ設定された直流電圧平均指令値にもとづいて、第2制御量を生成し、前記第1制御量および前記第2制御量にもとづいて、直流電圧指令値を生成し、前記複数の電力変換器のそれぞれの前記直流回路の側の直流電圧および前記直流電圧平均値にもとづいて、前記複数の電力変換器のそれぞれのための第3制御量を生成し、所定の条件を満たした場合に、前記複数の電力変換器のそれぞれについて、あらかじめ設定された零相電流指令値にもとづいて、第4制御量を生成し、前記直流電圧指令値、前記第3制御量および前記第4制御量にもとづいて、前記ゲートパルスを生成する。 A power conversion device according to an embodiment includes: a plurality of power converters connected between an AC circuit and a DC circuit and performing power conversion between AC power of the AC circuit and DC power of the DC circuit; A plurality of windings provided between an AC circuit and the plurality of power converters, connected so that a circulating current flows within a primary winding connected to the AC circuit, and connected to each of the plurality of power converters. a transformer having a secondary winding; and a control device that generates a gate pulse for controlling the plurality of power converters and supplies the gate pulse to the plurality of power converters. The control device generates a first control amount based on the AC voltage of the AC circuit, the AC current of the AC circuit, and a preset current command value, and controls the DC circuit of each of the plurality of power converters. A second control amount is generated based on the DC voltage average value on the side and a preset DC voltage average command value, and a DC voltage command value is generated based on the first control amount and the second control amount. and generates a third control amount for each of the plurality of power converters based on the DC voltage on the DC circuit side of each of the plurality of power converters and the DC voltage average value, and generates a third control amount for each of the plurality of power converters. When the conditions are met, a fourth control amount is generated for each of the plurality of power converters based on a preset zero-sequence current command value, and the DC voltage command value, the third control amount, and The gate pulse is generated based on the fourth control amount.

本実施形態では、外部の回路に影響を与えずに、安定に動作する電力変換装置が提供される。 In this embodiment, a power conversion device is provided that operates stably without affecting external circuits.

第1の実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a power conversion device according to a first embodiment. 第1の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a part of the power conversion device of the first embodiment. 第1の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a part of the power conversion device of the first embodiment. 第2の実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a power conversion device according to a second embodiment. 第2の実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a part of a power conversion device according to a second embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Furthermore, even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
Note that in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the existing figures are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
図1に示すように、電力変換装置10は、変圧器2を介して、交流回路1に接続される。交流回路1は、交流電源、交流負荷および交流送電線等を含むことができる。交流回路1は、たとえば、交流の電力系統である。変圧器2は、1次側がΔ結線された変圧器であり、たとえば、三相変圧器である。変圧器2は、1次側に循環する電流が流れるように閉じた回路となるように構成されていれば、三相に限らずさらに多相であってもよい。変圧器2の2次側は、複数の巻線が設けられており、複数の巻線は、互いに絶縁されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a power conversion device according to an embodiment.
As shown in FIG. 1 , power conversion device 10 is connected to AC circuit 1 via transformer 2 . The AC circuit 1 can include an AC power source, an AC load, an AC power transmission line, and the like. The AC circuit 1 is, for example, an AC power system. The transformer 2 is a transformer whose primary side is Δ-connected, and is, for example, a three-phase transformer. The transformer 2 is not limited to three-phase, but may be multi-phase, as long as it is configured to form a closed circuit so that circulating current flows through the primary side. A plurality of windings are provided on the secondary side of the transformer 2, and the plurality of windings are insulated from each other.

電力変換装置10は、直流回路3に接続される。直流回路3は、直流電源、直流負荷および直流送電線等を含むことができる。この例では、電力変換器20が3レベル中性点クランプ形コンバータであり、直流回路3には、中性点から正負の端子間にコンデンサが設けられている。この例では、直流回路3は、複数の直流負荷を含んでいる。複数の電力変換器20は、それぞれの直流側で、複数の直流負荷にそれぞれ接続される。以下の説明では、これらの直流負荷同士は、電気的に絶縁されていたり、互いに高抵抗を介して接続されていたりしており、互いに直流電力を融通できないものとする。電力変換器20が出力する直流電圧値は、この例では、同一とされているが、同一に限らず、それぞれ異なる値としてもよい。 Power conversion device 10 is connected to DC circuit 3 . The DC circuit 3 can include a DC power source, a DC load, a DC power transmission line, and the like. In this example, the power converter 20 is a three-level neutral point clamp type converter, and the DC circuit 3 is provided with a capacitor between the neutral point and the positive and negative terminals. In this example, the DC circuit 3 includes multiple DC loads. The plurality of power converters 20 are each connected to a plurality of DC loads on their respective DC sides. In the following description, it is assumed that these DC loads are electrically insulated or connected to each other through high resistance, and cannot exchange DC power with each other. Although the DC voltage values output by the power converter 20 are the same in this example, they are not limited to the same, and may be different values.

電力変換装置10は、複数の電力変換器20と、制御装置50と、を備える。複数の電力変換器20の交流側は、変圧器2の複数の2次側巻線にそれぞれ接続されている。複数の電力変換器20の直流側は、直流回路3に接続されている。この例において、複数の電力変換器20は、直流回路3に応じた台数が設けられており、9台を超えて設けられている。なお、電力変換器20の台数は、この例の場合に限らず、2台以上であればよい。 Power converter 10 includes a plurality of power converters 20 and a control device 50. The AC sides of the plurality of power converters 20 are connected to the plurality of secondary windings of the transformer 2, respectively. The DC sides of the plurality of power converters 20 are connected to the DC circuit 3. In this example, the number of the plurality of power converters 20 corresponds to the number of DC circuits 3, and more than nine power converters 20 are provided. Note that the number of power converters 20 is not limited to this example, and may be two or more.

制御装置50は、複数の電力変換器20に接続されている。制御装置50は、交流回路1の相電圧v1、交流回路1の線電流i1、複数の電力変換器20の交流側に流れる交流電流i2および複数の電力変換器20の直流側の直流電圧V3のそれぞれの検出値を入力し、複数の電力変換器20の動作のためのゲートパルスGPを生成して、複数の電力変換器20にそれぞれに供給する。 Control device 50 is connected to multiple power converters 20. The control device 50 controls the phase voltage v1 of the AC circuit 1, the line current i1 of the AC circuit 1, the AC current i2 flowing on the AC side of the plurality of power converters 20, and the DC voltage V3 on the DC side of the plurality of power converters 20. The respective detected values are inputted, a gate pulse GP for operating the plurality of power converters 20 is generated, and the gate pulse GP is supplied to each of the plurality of power converters 20.

なお、図では、相電圧v1および線電流i1は、各相の電圧および電流を表しており、交流回路1が三相交流の場合には、三相分の相電圧および線電流の検出値が制御装置50に入力される。また、交流電流i2および直流電圧V3は、複数の電力変換器20のそれぞれの検出値であり、10台の電力変換器20の場合には、10組の交流電流i2および直流電圧V3の検出値が制御装置50に入力される。 In the figure, the phase voltage v1 and line current i1 represent the voltage and current of each phase, and when the AC circuit 1 is a three-phase AC, the detected values of the phase voltage and line current for the three phases are It is input to the control device 50. In addition, the AC current i2 and the DC voltage V3 are respective detection values of the plurality of power converters 20, and in the case of 10 power converters 20, the detection values of the AC current i2 and the DC voltage V3 of 10 sets. is input to the control device 50.

図2は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。
図2には、電力変換器20の主回路の部分が示されている。
図2に示すように、電力変換器20は、この例では、3レベル中性点クランプ式のコンバータ回路を主回路とする。電力変換器20は、スイッチング素子22a~22hと、ダイオード24a~24dと、を含む。スイッチング素子22a~22hは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)等の自己消弧型の半導体素子であり、ダイオードが逆並列に接続されている。電力変換器20は、交流側の端子21a,21bと、直流側の端子21c,21d,21eと、を含む。端子21a,21bには、変圧器2の2次巻線が接続される。端子21c,21dには、コンデンサが接続され、端子21d,21eにもコンデンサが接続される。これらのコンデンサは、この例では、直流回路3を構成する回路素子とされている。
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a part of the power conversion device of this embodiment.
FIG. 2 shows a main circuit portion of the power converter 20. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in this example, the power converter 20 has a three-level neutral point clamp type converter circuit as its main circuit. Power converter 20 includes switching elements 22a to 22h and diodes 24a to 24d. The switching elements 22a to 22h are self-extinguishing semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors), and have diodes connected in antiparallel. Power converter 20 includes terminals 21a and 21b on the AC side and terminals 21c, 21d, and 21e on the DC side. A secondary winding of the transformer 2 is connected to the terminals 21a and 21b. A capacitor is connected to the terminals 21c and 21d, and a capacitor is also connected to the terminals 21d and 21e. These capacitors are circuit elements forming the DC circuit 3 in this example.

スイッチング素子22a,22bは、接続ノードn1で直列に接続されている。スイッチング素子22c,22dは、接続ノードn2で直列に接続されている。スイッチング素子22e,22fは、接続ノードn3で直列に接続されている。スイッチング素子22g,22hは、接続ノードn4で直列に接続されている。スイッチング素子22a,22b、スイッチング素子22c,22d、スイッチング素子22e,22fおよびスイッチング素子22g,22hそれぞれの直列接続回路をアームと呼ぶ。 Switching elements 22a and 22b are connected in series at a connection node n1. Switching elements 22c and 22d are connected in series at a connection node n2. Switching elements 22e and 22f are connected in series at a connection node n3. The switching elements 22g and 22h are connected in series at a connection node n4. A series connection circuit of switching elements 22a, 22b, switching elements 22c, 22d, switching elements 22e, 22f, and switching elements 22g, 22h is called an arm.

スイッチング素子22a,22bによるアームは、スイッチング素子22c,22dによるアームと直列に接続されている。スイッチング素子22a,22bによるアームおよびスイッチング素子22c,22dによるアームの接続ノードは、交流側の端子21aに接続されている。 The arm made up of switching elements 22a and 22b is connected in series with the arm made up of switching elements 22c and 22d. Connection nodes of the arms formed by the switching elements 22a and 22b and the arms formed by the switching elements 22c and 22d are connected to the AC side terminal 21a.

接続ノードn1,n2の間には、直列に接続されたダイオード24a,24bが接続されている。ダイオード24a,24bの直列接続回路の接続ノードは、直流側の中性点である端子21dに接続されている。 Diodes 24a and 24b connected in series are connected between connection nodes n1 and n2. A connection node of the series connection circuit of diodes 24a and 24b is connected to a terminal 21d, which is a neutral point on the DC side.

スイッチング素子22e,22fによるアームは、スイッチング素子22g,22hによるアームと直列に接続されている。スイッチング素子22e,22fによるアームおよびスイッチング素子22g,22hによるアームの接続ノードは、交流側の端子21bに接続されている。 The arm made up of switching elements 22e and 22f is connected in series with the arm made up of switching elements 22g and 22h. Connection nodes of the arms formed by the switching elements 22e and 22f and the arms formed by the switching elements 22g and 22h are connected to the AC side terminal 21b.

接続ノードn3,n4の間には、直列に接続されたダイオード24c,24dが接続されている。ダイオード24c,24dの直列接続回路の接続ノードは、端子21dに接続されている。 Diodes 24c and 24d connected in series are connected between connection nodes n3 and n4. A connection node of the series connection circuit of the diodes 24c and 24d is connected to the terminal 21d.

スイッチング素子22a~22dの直列回路およびスイッチング素子22e~22hの直列回路は、直流側の端子21c,21eの間で並列に接続されている。スイッチング素子22a,22bによるアーム、スイッチング素子22c,22dによるアーム、スイッチング素子22e,22fによるアーム、およびスイッチング素子22g,22hによるアームは、交流側の端子21a,21bおよび直流側の端子21c,21eを有するフルブリッジ回路である。このフルブリッジ回路は、ダイオード24a~24cdによって、端子21dの電位にクランプされる。端子21dの電位が中性点である。 The series circuit of switching elements 22a to 22d and the series circuit of switching elements 22e to 22h are connected in parallel between DC side terminals 21c and 21e. The arm formed by switching elements 22a and 22b, the arm formed by switching elements 22c and 22d, the arm formed by switching elements 22e and 22f, and the arm formed by switching elements 22g and 22h connect AC side terminals 21a and 21b and DC side terminals 21c and 21e. It is a full bridge circuit with This full bridge circuit is clamped to the potential of terminal 21d by diodes 24a to 24cd. The potential of the terminal 21d is the neutral point.

電力変換器20は、端子21a,21bを介して、変圧器2の2次巻線に接続される。電力変換器20は、端子21c~21eを介して、直流回路3に接続される。端子21c,21d間にはコンデンサが接続され、端子21d,21e間にもコンデンサが接続される。に図1に示したように、複数の電力変換器20の中性点の端子21dは、相互に接続されていなくてもよいし、相互に接続されてもよい。相互に接続された場合には、端子21dは、たとえば大地等に接地するようにしてもよい。 Power converter 20 is connected to the secondary winding of transformer 2 via terminals 21a and 21b. Power converter 20 is connected to DC circuit 3 via terminals 21c to 21e. A capacitor is connected between the terminals 21c and 21d, and a capacitor is also connected between the terminals 21d and 21e. As shown in FIG. 1, the neutral point terminals 21d of the plurality of power converters 20 may not be connected to each other or may be connected to each other. When connected to each other, the terminal 21d may be grounded, for example, to the earth.

図3は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。
図3には、図1に示した電力変換装置10の制御装置50の詳細な構成例が示されている。
図3に示すように、制御装置50は、dq変換部51と、電流制御器53と、平均値演算部54と、直流電圧制御器55と、逆dq変換部61と、ゲートパルス生成部62と、直流電圧バランス制御部64と、零相電流制御器65と、中性点電位制御部66と、を含む。
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a part of the power conversion device of this embodiment.
FIG. 3 shows a detailed configuration example of the control device 50 of the power conversion device 10 shown in FIG. 1.
As shown in FIG. 3, the control device 50 includes a dq converter 51, a current controller 53, an average value calculator 54, a DC voltage controller 55, an inverse dq converter 61, and a gate pulse generator 62. , a DC voltage balance control section 64 , a zero-phase current controller 65 , and a neutral point potential control section 66 .

dq変換部51、電流制御器53、平均値演算部54および直流電圧制御器55は、複数の電力変換器20に共通に用いられる。逆dq変換部61、ゲートパルス生成部62、直流電圧バランス制御部64、零相電流制御器65および中性点電位制御部66は、複数の電力変換器20のそれぞれのために設けられている。つまり、電流制御器53の出力は、電力変換器20ごとに、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65の出力が加算され、逆dq変換部61に入力される。 The dq converter 51, the current controller 53, the average value calculator 54, and the DC voltage controller 55 are commonly used by the plurality of power converters 20. The inverse dq conversion section 61, the gate pulse generation section 62, the DC voltage balance control section 64, the zero-phase current controller 65, and the neutral point potential control section 66 are provided for each of the plurality of power converters 20. . That is, the output of the current controller 53 is added to the outputs of the DC voltage balance controller 64 and the zero-phase current controller 65 for each power converter 20, and is input to the inverse dq converter 61.

dq変換部51には、電圧検出器4および電流検出器5によって、交流回路1の相電圧v1の検出値および線電流i1の検出値が入力される。dq変換部51は、入力された相電圧v1の検出値および線電流i1の検出値をdq変換し、d軸成分およびq軸成分を出力する。 The detected value of the phase voltage v1 and the detected value of the line current i1 of the AC circuit 1 are input to the dq converter 51 by the voltage detector 4 and the current detector 5. The dq conversion unit 51 performs dq conversion on the input detected value of the phase voltage v1 and the detected value of the line current i1, and outputs a d-axis component and a q-axis component.

電流制御器53は、電流指令値演算回路52から出力される電流指令値およびdq変換部51の出力値を入力し、dq変換部51の出力が電流指令値に追従するように制御量(第1制御量)を出力する。電流指令値演算回路52は、外部から与えれる電流指令値を出力してもよいし、与えられた電力指令値にもとづいて電流指令値を演算し、出力する。なお、図示しないが、dq変換部51は、有効電流に対応するd軸出力値および無効電流に対応するq軸出力値をそれぞれ出力する。したがって、電流制御器53および電流指令値演算回路52は、d軸出力およびq軸出力に対応するように2組設けられている。 The current controller 53 inputs the current command value output from the current command value calculation circuit 52 and the output value of the dq converter 51, and sets a control amount (the first value) so that the output of the dq converter 51 follows the current command value. 1 control amount). The current command value calculation circuit 52 may output a current command value given from the outside, or calculates and outputs a current command value based on the given power command value. Although not shown, the dq converter 51 outputs a d-axis output value corresponding to the active current and a q-axis output value corresponding to the reactive current. Therefore, two sets of current controller 53 and current command value calculation circuit 52 are provided to correspond to the d-axis output and the q-axis output.

平均値演算部54は、複数の各電力変換器20のそれぞれが出力する直流電圧V3の検出値を入力する。平均値演算部54は、入力した複数の直流電圧V3の平均値を計算して出力する。電力変換器20がn台設けられており、n台の電力変換器20が出力する直流電圧をV1,V2,…,Vnとすると、平均値演算部54が出力する直流電圧平均値Vaveは、(V1+V2+…+Vn)/nで計算される。 The average value calculation unit 54 receives the detected value of the DC voltage V3 output from each of the plurality of power converters 20. The average value calculation unit 54 calculates and outputs the average value of the plurality of input DC voltages V3. If n power converters 20 are provided and the DC voltages output by the n power converters 20 are V1, V2, ..., Vn, then the DC voltage average value Vave output by the average value calculation unit 54 is as follows. It is calculated as (V1+V2+...+Vn)/n.

直流電圧制御器55は、平均値演算部54によって計算された直流電圧平均値Vaveを入力し、直流電圧平均値Vaveがあらかじめ設定された直流電圧指令値V3*に追従するように制御量(第2制御量)を生成して出力する。直流電圧制御器55が出力する制御量は、電流制御器53が出力する制御量に加算されて、各電力変換器20のための逆dq変換部61に供給される。 The DC voltage controller 55 inputs the DC voltage average value Vave calculated by the average value calculation unit 54, and sets a control amount (second voltage value) so that the DC voltage average value Vave follows a preset DC voltage command value V3*. 2 control amount) is generated and output. The control amount output by the DC voltage controller 55 is added to the control amount output by the current controller 53 and supplied to the inverse dq converter 61 for each power converter 20.

直流電圧バランス制御部64には、直流電圧平均値Vaveが入力される。直流電圧バランス制御部64には、各電力変換器20の直流回路側に設けられた電圧検出器7によって検出された直流電圧Vi(i=1~n)の検出値が入力される。つまり、i番目の電力変換器20が出力する直流電圧Viは、i番目の電力変換器20に対応して設けられた直流電圧バランス制御部64に入力される。直流電圧バランス制御部64は、直流電圧Viの検出値が直流電圧平均値Vaveに追従するように、制御量(第3制御量)を生成し出力する。出力された制御量は、電流制御器53が出力する制御量に加算される。 The DC voltage average value Vave is input to the DC voltage balance control section 64 . The detected value of the DC voltage Vi (i=1 to n) detected by the voltage detector 7 provided on the DC circuit side of each power converter 20 is input to the DC voltage balance control section 64. That is, the DC voltage Vi output from the i-th power converter 20 is input to the DC voltage balance control section 64 provided corresponding to the i-th power converter 20. The DC voltage balance control unit 64 generates and outputs a control amount (third control amount) so that the detected value of the DC voltage Vi follows the DC voltage average value Vave. The output control amount is added to the control amount output by the current controller 53.

零相電流制御器65には、交流回路1に設けられた電圧検出器4による相電圧v1の検出値および電力変換器20の交流側に設けられた電流検出器6による交流電流i2の検出値が入力される。この例では、零相電流制御器65は、直流電圧バランス検出機能を有している。直流電圧バランス検出機能は、電力変換器20の直流側に設けられた電圧検出器7によって直流電圧Viの検出値が入力され、直流電圧Viの検出値があらかじめ設けられた直流電圧バランスしきい値を超えると、零相電流制御器65に零相電流指令値を供給する。つまり、零相電流制御器65は、いずれかの電力変換器20の直流電圧Viの検出値が直流電圧バランスしきい値を超えたときに、零相電流指令値に応じた制御量(第4制御量)を生成し出力し、すべての電力変換器20の直流電圧Viの検出値が、直流電圧バランスしきい値よりも低いときには、零相電流指令値に応じた制御を出力しない。 The zero-sequence current controller 65 includes a detected value of the phase voltage v1 by the voltage detector 4 provided in the AC circuit 1 and a detected value of the alternating current i2 by the current detector 6 provided on the AC side of the power converter 20. is input. In this example, the zero-phase current controller 65 has a DC voltage balance detection function. The DC voltage balance detection function receives the detected value of the DC voltage Vi by the voltage detector 7 provided on the DC side of the power converter 20, and detects the detected value of the DC voltage Vi as a preset DC voltage balance threshold. When the value exceeds the zero-phase current controller 65, a zero-phase current command value is supplied to the zero-phase current controller 65. In other words, the zero-sequence current controller 65 controls the control amount (fourth control amount) is generated and output, and when the detected values of DC voltage Vi of all power converters 20 are lower than the DC voltage balance threshold, control according to the zero-sequence current command value is not output.

零相電流制御器65が零相電流指令値に応じた制御量を生成し出力するかどうかは、上述に限らず、交流側の電流検出器5によって検出される交流電流i2の検出値を用いてもよい。たとえば、零相電流制御器65は、交流電流検出機能を有しており、交流電流i2の検出値が交流電流検出機能にあらかじめ設定された交流電流しきい値を下回ったときに、零相電流指令値に応じた制御量を生成し出力する。零相電流制御器65は、交流電流i2の検出値が交流電流しきい値よりも大きいときには、零相電流指令値に応じた制御量は出力しない。 Whether the zero-phase current controller 65 generates and outputs a control amount corresponding to the zero-phase current command value is not limited to the above, and the detection value of the AC current i2 detected by the AC side current detector 5 may be used. For example, the zero-phase current controller 65 has an AC current detection function, and generates and outputs a control amount corresponding to the zero-phase current command value when the detection value of the AC current i2 falls below an AC current threshold value preset in the AC current detection function. The zero-phase current controller 65 does not output a control amount corresponding to the zero-phase current command value when the detection value of the AC current i2 is greater than the AC current threshold value.

逆dq変換部61は、各電力変換器20に応じて設けられており、電流制御器53が出力する制御量に、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65から出力される制御量を加算して、入力する。逆dq変換部61は、これらの制御量の加算値を逆dq変換して、電圧指令値を生成し出力する。 The inverse dq converter 61 is provided for each power converter 20, and adds the control amount output from the DC voltage balance controller 64 and the zero-phase current controller 65 to the control amount output from the current controller 53. Add and input. The inverse dq conversion unit 61 performs inverse dq conversion on the added value of these control amounts to generate and output a voltage command value.

中性点電位制御部66は、逆dq変換部61の出力および電力変換器20の交流側の交流電流i2の検出値を入力して、各電力変換器20の直流側の中性点である端子21dの電位を維持する中性点電位制御のための制御量を生成し出力する。中性点電位制御部66から出力される制御量は、逆dq変換部61が出力する電圧指令値に加算される。 The neutral point potential control unit 66 inputs the output of the inverse dq conversion unit 61 and the detected value of the AC current i2 on the AC side of the power converter 20, and determines the neutral point of the DC side of each power converter 20. A control amount for neutral point potential control to maintain the potential of the terminal 21d is generated and output. The control amount output from the neutral point potential control section 66 is added to the voltage command value output from the inverse dq conversion section 61.

ゲートパルス生成部62は、i番目の電力変換器20に応じた位相を有する三角波発信器を有している。ゲートパルス生成部62は、三角波発信器が生成する三角波と、逆dq変換部61および中性点電位制御部66によって生成された電圧指令値とを比較することによって、i番目の電力変換器20に応じたゲートパルスを生成し出力する。 The gate pulse generation section 62 has a triangular wave oscillator having a phase according to the i-th power converter 20. The gate pulse generation unit 62 compares the triangular wave generated by the triangular wave oscillator with the voltage command value generated by the inverse dq conversion unit 61 and the neutral point potential control unit 66, thereby generating the i-th power converter 20. Generates and outputs a gate pulse according to the

上述の例では、各電力変換器20の直流電圧V3は、同一であるものとしたが、直流電圧の設定値の異なるものを含む場合には、各直流電圧の値を直流電圧指令値V3*について正規化して用いる必要がある。単純化のために3台の電力変換器20の場合について説明する。 In the above example, the DC voltage V3 of each power converter 20 is assumed to be the same, but if the DC voltage setting value of each power converter 20 is different, the value of each DC voltage is set to the DC voltage command value V3*. It is necessary to normalize and use it. For simplicity, a case of three power converters 20 will be described.

3台の電力変換器20の直流電圧の設定値が、100V,200V,300Vの場合に、直流電圧指令値V3*を200Vとすると、直流電圧の設定値が100V,200V,300Vの電力変換器20の正規化定数は、それぞれ“2”,“1”,“2/3”とされる。 If the DC voltage setting values of the three power converters 20 are 100V, 200V, and 300V, and the DC voltage command value V3* is 200V, the power converters whose DC voltage settings are 100V, 200V, and 300V The 20 normalization constants are "2", "1", and "2/3", respectively.

各電力変換器20の電圧検出器6によって検出された直流電圧には、正規化定数が乗じられて、平均値演算部54、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65に入力される。これによって、制御装置50は、上述と同様に、直流電圧バランス制御を行い、零相電流制御器65の直流電圧バランス検出機能を動作させることが可能になる。 The DC voltage detected by the voltage detector 6 of each power converter 20 is multiplied by a normalization constant and input to the average value calculation unit 54, DC voltage balance control unit 64, and zero-phase current controller 65. . This allows the control device 50 to perform DC voltage balance control and operate the DC voltage balance detection function of the zero-phase current controller 65, as described above.

なお、直流電圧指令値V3*は、各直流電圧の設定値の平均値としたが、任意の値とすることができるのは、言うまでもない。また、上述に限らず、電圧検出器6によって検出された直流電圧をそのまま入力し、電力変換器20ごとに直流電圧平均値Vaveを正規化定数で除した値を用いてもよい。この場合には、直流電圧指令値V3*は、各電力変換器20の直流電圧の設定値の平均値とされる。 Although the DC voltage command value V3* is an average value of the set values of each DC voltage, it goes without saying that it can be set to any value. Furthermore, the present invention is not limited to the above, and the DC voltage detected by the voltage detector 6 may be input as is, and a value obtained by dividing the DC voltage average value Vave by a normalization constant may be used for each power converter 20. In this case, the DC voltage command value V3* is the average value of the DC voltage settings of each power converter 20.

本実施形態の電力変換装置10の動作および効果について説明する。
本実施形態の電力変換装置10では、dq変換部51、電流制御器53、平均値演算部54および直流電圧制御器55によって生成され出力された、d軸およびq軸に対応する制御量を、n台すべての電力変換器20のための電流指令値として出力する。そして、電力変換装置10では、各電力変換器20に対応して設けられた、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65によって、各電力変換器20に応じた制御量を生成し出力して、すべての電力変換器20のための制御量に加算して、電流指令値を補正して出力する。
The operation and effects of the power conversion device 10 of this embodiment will be explained.
In the power conversion device 10 of this embodiment, the control amounts corresponding to the d-axis and the q-axis, which are generated and output by the dq conversion unit 51, the current controller 53, the average value calculation unit 54, and the DC voltage controller 55, are It is output as a current command value for all n power converters 20. Then, in the power converter 10, a control amount corresponding to each power converter 20 is generated and output by a DC voltage balance control section 64 and a zero-sequence current controller 65 provided corresponding to each power converter 20. and is added to the control amounts for all power converters 20 to correct and output the current command value.

零相電流制御器65では、通常の運転において、零相電流制御器65は、零相電流指令値に応じた制御量を出力しない。そのため、各電力変換器20の交流側に不必要な零相電流を流すことがないので、電力変換装置10自体の変換効率等の性能を向上させることができる。 In normal operation, the zero-sequence current controller 65 does not output a control amount according to the zero-sequence current command value. Therefore, since no unnecessary zero-sequence current is caused to flow on the AC side of each power converter 20, performance such as conversion efficiency of the power converter 10 itself can be improved.

零相電流制御器65では、いずれかの電力変換器20が出力する直流電圧V3が、他の電力変換器20が出力する直流電圧とバランスがくずれた場合に、制御装置50は、その電力変換器20の動作のための入力または出力電流が不足し、安定した制御を維持することが困難であると判断し、変圧器2の1次側に零相電流を循環電流として流すように動作する。 In the zero-phase current controller 65, when the DC voltage V3 outputted by any of the power converters 20 is out of balance with the DC voltage outputted by the other power converters 20, the control device 50 controls the power conversion. It is determined that the input or output current for the operation of the transformer 20 is insufficient and it is difficult to maintain stable control, and the transformer 2 operates to flow zero-sequence current as a circulating current to the primary side of the transformer 2. .

このように、本実施形態では、各電力変換器20と交流回路1との間に、1次巻線がΔ結線された変圧器2を用いる。これによって、制御装置50の零相電流制御器65が零相電流指令値を出力したときに、変圧器2のΔ結線内に零相電流を循環電流として流すことができる。Δ結線内に流れる零相電流は、Δ結線から外部に流れ出したり、Δ結線内に流れ込んだりしないので、零相電流を流している間でも、交流回路1に影響を与えることなく、動作を継続することができる。 Thus, in this embodiment, the transformer 2 whose primary winding is Δ-connected is used between each power converter 20 and the AC circuit 1. Thereby, when the zero-sequence current controller 65 of the control device 50 outputs the zero-sequence current command value, the zero-sequence current can be caused to flow in the Δ connection of the transformer 2 as a circulating current. The zero-sequence current flowing in the Δ connection does not flow out from the Δ connection or flow into the Δ connection, so operation continues without affecting the AC circuit 1 even while the zero-sequence current is flowing. can do.

零相電流制御器65では、i番目の電力変換器20の直流電圧Viの検出値を比較して、直流電圧バランスしきい値と比較して、直流電圧Viの検出値が直流電圧バランスしきい値以上のときに、零相電流指令値に応じた制御量を出力するようにできる。そのため、電力変換器20ごとに制御に必要な電流が不足しているか否かを判定することができ、確実に零相電流指令値に応じた制御量を出力して、安定した制御を実現することができる。 The zero-phase current controller 65 compares the detected value of the DC voltage Vi of the i-th power converter 20 and compares it with the DC voltage balance threshold, so that the detected value of the DC voltage Vi meets the DC voltage balance threshold. When the zero-phase current command value is greater than or equal to the zero-phase current command value, a control amount corresponding to the zero-phase current command value can be output. Therefore, it is possible to determine whether or not the current required for control is insufficient for each power converter 20, and the control amount according to the zero-sequence current command value is reliably output to realize stable control. be able to.

本実施形態の電力変換装置10では、零相電流制御器65が制御出力を出力するための条件として、上述に代えて、交流回路1の交流電流i2を検出するようにすることもできる。零相電流制御器65が制御出力を出力するための交流電流しきい値を適切に設定することによって、安定な制御動作を確実に実現することができる。 In the power conversion device 10 of the present embodiment, the alternating current i2 of the alternating current circuit 1 may be detected as a condition for the zero-phase current controller 65 to output a control output instead of the above. By appropriately setting the alternating current threshold for the zero-sequence current controller 65 to output a control output, stable control operation can be reliably achieved.

(第2の実施形態)
図4は、本実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
本実施形態では、複数の電力変換器220は、直流側で直列に接続されている。複数の電力変換器220は、上述の他の実施形態の場合とは異なり、2レベルフルブリッジ回路である。フルブリッジ回路については、図示しないが、スイッチング素子の直列回路が2つ並列に接続され、コンデンサがスイッチング素子の直列回路に並列に接続されている。交流回路1は、スイッチング素子の直列回路の接続ノードに接続される。直流回路203は、コンデンサの両端に接続される。コンデンサの両端の電圧が直流電圧V3である。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating the power conversion device according to this embodiment.
In this embodiment, the plurality of power converters 220 are connected in series on the DC side. The plurality of power converters 220 are two-level full bridge circuits, unlike in the other embodiments described above. Regarding the full bridge circuit, although not shown, two series circuits of switching elements are connected in parallel, and a capacitor is connected in parallel to the series circuit of switching elements. The AC circuit 1 is connected to a connection node of a series circuit of switching elements. A DC circuit 203 is connected to both ends of the capacitor. The voltage across the capacitor is a DC voltage V3.

本実施形態では、電力変換器220を2レベルフルブリッジ形式としたことによって、制御装置250の構成が上述の他の実施形態の場合と相違する。上述の他の実施形態の場合と構成要素が同一の場合には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。なお、電力変換器の主回路では、フルブリッジ回路に代えて、ハーフブリッジ回路としてもよい。上述の他の実施形態の場合と同様に、中性点クランプ式の3レベル変換器としてももちろん構わない。 In this embodiment, the configuration of the control device 250 is different from that of the other embodiments described above because the power converter 220 is of a two-level full bridge type. If the components are the same as those in the other embodiments described above, the same reference numerals are given, and detailed explanations will be omitted as appropriate. Note that the main circuit of the power converter may be a half-bridge circuit instead of the full-bridge circuit. As in the case of the other embodiments described above, it is of course possible to use a neutral point clamp type three-level converter.

図4に示すように、本実施形態の電力変換装置210は、複数の電力変換器220と、制御装置250と、を備える。
複数の電力変換器220は、直流回路203で直列に接続されている。複数の電力変換器220は、変圧器2の2次巻線にそれぞれ接続されている。n台の電力変換器220が同一の直流電圧V3とされている場合には、電力変換装置210が直流回路203に供給し、直流回路203から供給される直流電圧は、n×V3となる。なお、各電力変換器220の直流回路203側の直流電圧は、上述のように同一値であってもよいし、異なる値であってもよい。
As shown in FIG. 4, the power conversion device 210 of this embodiment includes a plurality of power converters 220 and a control device 250.
The plurality of power converters 220 are connected in series through a DC circuit 203. The plurality of power converters 220 are each connected to the secondary winding of the transformer 2. When n power converters 220 are set to the same DC voltage V3, the DC voltage that the power converter 210 supplies to the DC circuit 203 and is supplied from the DC circuit 203 is n×V3. Note that the DC voltages on the DC circuit 203 side of each power converter 220 may be the same value as described above, or may be different values.

制御装置250には、交流回路1の相電圧v1の検出値、交流回路1の線電流i1の検出値、複数の電力変換器220の交流電流i2の検出値および複数の電力変換器220の直流側の直流電圧V3の検出値が入力される。制御装置250は、v1,i1,i2,V3にもとづいて、ゲートパルスGPを生成して、複数の電力変換器220に供給する。 The control device 250 includes a detected value of the phase voltage v1 of the AC circuit 1, a detected value of the line current i1 of the AC circuit 1, a detected value of the AC current i2 of the plurality of power converters 220, and a detected value of the DC current of the plurality of power converters 220. The detected value of the DC voltage V3 on the side is input. Control device 250 generates gate pulse GP based on v1, i1, i2, and V3, and supplies it to multiple power converters 220.

本実施形態では、上述した他の実施形態の場合と同じく、変圧器2は、交流回路1側でΔ結線されており、制御装置250によって生成され出力されたゲートパルスGPによって駆動された複数の電力変換器220は、変圧器2のΔ結線内に零相電流を循環させ、電力変換器220に流れる負荷電流が小さい場合であっても、安定して動作を継続することができる。 In this embodiment, as in the other embodiments described above, the transformer 2 is Δ-connected on the AC circuit 1 side, and a plurality of Power converter 220 circulates a zero-sequence current within the Δ connection of transformer 2, and can continue to operate stably even when the load current flowing through power converter 220 is small.

図5は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示する模式的なブロック図である。
図5には、本実施形態の電力変換装置210が備える制御装置250の構成を示している。図5では、制御装置250に入力される相電圧v1、線電流i1、交流電流i2および直流電圧V3のそれぞれの検出が示され、電力変換器220側のブロックが示されていないが、上述の他の実施形態の場合の図3と同様である。
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a part of the power conversion device of this embodiment.
FIG. 5 shows the configuration of a control device 250 included in the power conversion device 210 of this embodiment. In FIG. 5, detection of each of the phase voltage v1, line current i1, alternating current i2, and direct current voltage V3 input to the control device 250 is shown, and although the block on the power converter 220 side is not shown, the above-mentioned This is similar to FIG. 3 for other embodiments.

本実施形態では、電力変換器220の構成が2レベルフルブリッジ回路であるため、中性点電位制御を行うブロックが設けられていない点で、上述の他の実施形態の場合と相違する。他の点では、制御装置250は、第1の実施形態の場合の制御装置50と同様の構成を有している。すなわち、制御装置250は、dq変換部51と、電流制御器53と、平均値演算部54と、直流電圧制御器55と、逆dq変換部61と、ゲートパルス生成部62と、直流電圧バランス制御部64と、零相電流制御器65と、を含む。 This embodiment differs from the other embodiments described above in that the power converter 220 has a two-level full-bridge circuit configuration, and therefore is not provided with a block that performs neutral point potential control. In other respects, the control device 250 has the same configuration as the control device 50 in the first embodiment. That is, the control device 250 includes a dq converter 51, a current controller 53, an average value calculator 54, a DC voltage controller 55, an inverse dq converter 61, a gate pulse generator 62, and a DC voltage balancer 55. It includes a control section 64 and a zero-phase current controller 65.

dq変換部51、電流制御器53、平均値演算部54および直流電圧制御器55は、複数の電力変換器220に共通に用いられ、逆dq変換部61、ゲートパルス生成部62、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65は、複数の電力変換器220のそれぞれのために設けられている。つまり、電流制御器53の出力は、電力変換器20ごとに、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65の出力が加算され、逆dq変換部61に入力される。 The dq conversion unit 51, the current controller 53, the average value calculation unit 54, and the DC voltage controller 55 are commonly used in the plurality of power converters 220, and the inverse dQ conversion unit 61, the gate pulse generation unit 62, and the DC voltage balance A control unit 64 and a zero-phase current controller 65 are provided for each of the plurality of power converters 220. That is, the output of the current controller 53 is added to the outputs of the DC voltage balance controller 64 and the zero-phase current controller 65 for each power converter 20, and is input to the inverse dq converter 61.

本実施形態の電力変換器220の制御装置250では、直流電圧バランス制御部64が生成し出力する制御量は、逆dq変換部61が出力する制御量に加算される。また、零相電流制御器65が生成し出力する制御量も、逆dq変換部61が出力する制御量に加算される。 In the control device 250 of the power converter 220 of this embodiment, the control amount generated and output by the DC voltage balance control section 64 is added to the control amount output from the inverse dq conversion section 61. Further, the control amount generated and output by the zero-phase current controller 65 is also added to the control amount output by the inverse dq conversion section 61.

これらにより、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65にそれぞれ設定されるゲインが適切に調整される。なお、第1の実施形態の場合の制御装置50の構成と同じにすることもできる。また、第1の実施形態の場合においても、制御装置50の直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65の出力は、電流制御器53から出力される制御量に代えて、逆dq変換部61から出力される制御量に加算されるようにしてもよい。 As a result, the gains set in the DC voltage balance control section 64 and the zero-phase current controller 65 are appropriately adjusted. Note that the configuration of the control device 50 may be the same as that of the first embodiment. Also in the case of the first embodiment, the outputs of the DC voltage balance control section 64 and the zero-phase current controller 65 of the control device 50 are subjected to inverse dq conversion instead of the control amount output from the current controller 53. It may be added to the control amount output from the section 61.

直流電圧バランス制御部64は、入力される直流電圧V3の検出値が平均値演算部54から供給される直流電圧平均値Vaveに追従するように制御量を生成し出力する。 The DC voltage balance control unit 64 generates and outputs a control amount so that the detected value of the input DC voltage V3 follows the DC voltage average value Vave supplied from the average value calculation unit 54.

零相電流制御器65は、対象とする電力変換器220の直流電圧V3が他の電力電力変換器の直流電圧とのバランスがくずれた場合に、零相電流指令値に追従するように制御量を生成し出力する。 The zero-sequence current controller 65 controls a control amount to follow the zero-sequence current command value when the DC voltage V3 of the target power converter 220 is out of balance with the DC voltage of other power converters. Generate and output.

このようにして、本実施形態の電力変換装置210では、零相電流制御器65によって、変圧器2のΔ結線内に零相電流を流すことができる。そのため、外部回路によって、電力変換器220に流れる電流が無負荷となったり、小さな値となったりするような場合であっても、安定して電力変換装置210を動作させることができる。 In this way, in the power conversion device 210 of this embodiment, the zero-sequence current controller 65 can cause a zero-sequence current to flow in the Δ connection of the transformer 2. Therefore, even if the external circuit causes the current flowing through the power converter 220 to have no load or a small value, the power converter 210 can be stably operated.

各実施形態において、電力変換器の回路構成は、3レベル中性点クランプ式であってもよいし、2レベルのフルブリッジ形式やハーフブリッジ形式であってもよい。また、3レベル中性点クランプ式の場合であっても、上述の一般的な回路形式に限らず、各種改良型等であってもよい。制御装置では、直流電圧バランス制御部64および零相電流制御器65を含むほかは、電力変換器の回路構成に応じて、適切な構成が選択される。 In each embodiment, the circuit configuration of the power converter may be a three-level neutral point clamp type, or a two-level full bridge type or half bridge type. Further, even in the case of a three-level neutral point clamp type, the circuit type is not limited to the above-mentioned general circuit type, and various improved types may be used. In addition to including a DC voltage balance control section 64 and a zero-sequence current controller 65, the control device has an appropriate configuration selected depending on the circuit configuration of the power converter.

このようにして、外部の回路に影響を与えずに、安定に動作する電力変換装置を実現することができる。 In this way, it is possible to realize a power conversion device that operates stably without affecting external circuits.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the claimed invention and its equivalents. Further, each of the embodiments described above can be implemented in combination with each other.

1 交流回路、2 変圧器、3 直流回路、10,210 電力変換装置、20,220 電力変換器、50,250 制御装置、51 dq変換部、53 電流制御器、54 平均値演算部、55 直流電圧制御器、61 逆dq変換部、62 ゲートパルス生成部、64 直流電圧バランス制御部、65 零相電流制御器、66 中性点電位制御部 1 AC circuit, 2 Transformer, 3 DC circuit, 10,210 Power converter, 20,220 Power converter, 50,250 Control device, 51 dq converter, 53 Current controller, 54 Average value calculation unit, 55 DC Voltage controller, 61 Inverse dq conversion unit, 62 Gate pulse generation unit, 64 DC voltage balance control unit, 65 Zero-sequence current controller, 66 Neutral point potential control unit

Claims (6)

交流回路と直流回路との間に接続され、前記交流回路の交流電力と前記直流回路の直流電力との間の電力変換を行う複数の電力変換器と、
前記交流回路と前記複数の電力変換器との間に設けられ、前記交流回路に接続された1次巻線内で循環電流が流れるように接続され、前記複数の電力変換器にそれぞれ接続された複数の2次巻線を有する変圧器と、
前記複数の電力変換器を制御するゲートパルスを生成して、前記複数の電力変換器に供給する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交流回路の交流電圧、前記交流回路の交流電流およびあらかじめ設定された電流指令値にもとづいて、第1制御量を生成し、
前記複数の電力変換器のそれぞれの前記直流回路の側の直流電圧平均値およびあらかじめ設定された直流電圧平均指令値にもとづいて、第2制御量を生成し、
前記第1制御量および前記第2制御量にもとづいて、直流電圧指令値を生成し、
前記複数の電力変換器のそれぞれの前記直流回路の側の直流電圧および前記直流電圧平均値にもとづいて、前記複数の電力変換器のそれぞれのための第3制御量を生成し、
所定の条件を満たした場合に、前記複数の電力変換器のそれぞれについて、あらかじめ設定された零相電流指令値にもとづいて、第4制御量を生成し、
前記直流電圧指令値、前記第3制御量および前記第4制御量にもとづいて、前記ゲートパルスを生成する電力変換装置。
a plurality of power converters that are connected between an AC circuit and a DC circuit and perform power conversion between AC power of the AC circuit and DC power of the DC circuit;
provided between the AC circuit and the plurality of power converters, connected so that a circulating current flows within a primary winding connected to the AC circuit, and connected to each of the plurality of power converters. a transformer having multiple secondary windings;
a control device that generates a gate pulse for controlling the plurality of power converters and supplies the gate pulse to the plurality of power converters;
Equipped with
The control device includes:
Generating a first control amount based on the AC voltage of the AC circuit, the AC current of the AC circuit, and a preset current command value;
generating a second control amount based on a DC voltage average value on the DC circuit side of each of the plurality of power converters and a preset DC voltage average command value;
generating a DC voltage command value based on the first control amount and the second control amount;
generating a third control amount for each of the plurality of power converters based on the DC voltage on the side of the DC circuit of each of the plurality of power converters and the DC voltage average value;
When a predetermined condition is satisfied, a fourth control amount is generated for each of the plurality of power converters based on a preset zero-sequence current command value,
A power conversion device that generates the gate pulse based on the DC voltage command value, the third control amount, and the fourth control amount.
前記所定の条件は、前記複数の電力変換器のそれぞれの前記直流回路側の直流電圧が、あらかじめ設定されたしきい値を超えた場合である請求項1記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein the predetermined condition is a case where a DC voltage on the DC circuit side of each of the plurality of power converters exceeds a preset threshold. 前記所定の条件は、前記複数の電力変換器の前記交流回路側の電流が、あらかじめ設定されたしきい値を下回った場合である請求項1または2に記載の電力変換装置。 3. The power converter device according to claim 1, wherein the predetermined condition is a case where a current on the AC circuit side of the plurality of power converters is lower than a preset threshold. 前記複数の電力変換器の直流回路側は、互いに絶縁された請求項1~3のいずれか1つに記載の電力変換装置。 The power converter device according to claim 1, wherein the DC circuit sides of the plurality of power converters are insulated from each other. 前記複数の電力変換器の直流回路側は、直列接続された請求項1~3のいずれか1つの記載の電力変換装置。 The power converter device according to claim 1, wherein the DC circuit sides of the plurality of power converters are connected in series. 前記複数の電力変換器の前記直流電圧の設定値のうち、1つの電力変換器の直流電圧の設定値が他の電力変換器の直流電圧の設定値と異なる値とされた場合には、
前記制御装置は、前記1つの電力変換器の直流電圧の設定値は、あらかじめ設定された定数で正規化されて、前記第3制御量を生成する請求項1~5のいずれか1つに記載の電力変換装置。
When the DC voltage setting value of one power converter is different from the DC voltage setting value of the other power converter among the DC voltage setting values of the plurality of power converters,
The control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the set value of the DC voltage of the one power converter is normalized by a preset constant to generate the third control amount. power converter.
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