JPWO2012098709A1 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012098709A1 JPWO2012098709A1 JP2012553546A JP2012553546A JPWO2012098709A1 JP WO2012098709 A1 JPWO2012098709 A1 JP WO2012098709A1 JP 2012553546 A JP2012553546 A JP 2012553546A JP 2012553546 A JP2012553546 A JP 2012553546A JP WO2012098709 A1 JPWO2012098709 A1 JP WO2012098709A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- power converter
- power
- sub
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 5
- 101000689199 Homo sapiens Src-like-adapter Proteins 0.000 description 3
- 101000689224 Homo sapiens Src-like-adapter 2 Proteins 0.000 description 3
- 101100217298 Mus musculus Aspm gene Proteins 0.000 description 3
- 102100024519 Src-like-adapter Human genes 0.000 description 3
- 102100024510 Src-like-adapter 2 Human genes 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- -1 SLB1 Proteins 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/487—Neutral point clamped inverters
Abstract
メインインバータ(2)と直流電圧が比較的低いサブインバータ(3)、(4)との交流側を直列接続して出力和を電力系統(8)に接続する。制御装置(100)は、系統電圧の正常時において、系統周期に合わせた半周期に1パルスの電圧をメインインバータ(2)から出力させ、各サブインバータ(3)、(4)をPWM制御して、出力電流iを制御し、サブインバータ(3)、(4)の直流コンデンサ(3a)、(4a)の電圧Vsubを指令値Vsub*に追従させる。そして系統電圧に瞬低が発生すると、制御装置(100)は、各サブインバータ(3)、(4)をPWM制御から直流コンデンサ(3a)、(4a)をバイパスする制御へ切り替えると共に、過電流を検出してメインインバータ(2)のスイッチングを一時的にオンからオフにして過電流抑制制御を行う。The AC side of the main inverter (2) and the sub-inverters (3) and (4) having a relatively low DC voltage are connected in series, and the output sum is connected to the power system (8). When the system voltage is normal, the control device (100) outputs a voltage of one pulse from the main inverter (2) in a half cycle in accordance with the system cycle, and performs PWM control on each of the sub inverters (3) and (4). Thus, the output current i is controlled to cause the voltage Vsub of the DC capacitors (3a) and (4a) of the sub inverters (3) and (4) to follow the command value Vsub *. When a voltage drop occurs in the system voltage, the control device (100) switches each sub inverter (3), (4) from PWM control to control bypassing the DC capacitors (3a), (4a), and overcurrent. Is detected and the switching of the main inverter (2) is temporarily switched from on to off to perform overcurrent suppression control.
Description
本発明は、交流側が電力系統に接続され、直流/交流間で電力変換を行う電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device in which an AC side is connected to a power system and performs power conversion between DC and AC.
従来の電力変換装置として、3相のメインコンバータの各相の交流線に、メインコンバータの直流電圧より小さい直流電圧を有する単相のサブコンバータの交流側を直列接続して構成されるものがある。そして、メインコンバータを半周器に1パルスのゲートパルスにて駆動し、各コンバータの相電圧の和で電力変換装置の相電圧を発生する(例えば、特許文献1参照)。
また、従来の別例による電力変換装置は、系統電圧が所定の電圧レベル以下となったことを検知する系統電圧レベル低下検知手段と、該検知手段の検知持続時間を測定する検知持続時間測定手段とを具備し、系統電圧レベル低下検知手段がレベル低下を検知し、かつ検知持続時間測定手段による測定時間が所定時間以上であったとき、系統の瞬時電圧低下を検出することを特徴とし、検知持続時間測定手段は電圧ゼロクロスポイント付近で無効にする。また、インバータのゲート信号を遮断するゲートブロック手段を具備し、瞬時電圧低下が起こったときインバータのゲート信号を遮断することにより出力を停止して装置を過電流から保護し、復電したとき前記インバータにゲート信号を送出して運転を再開する(例えば、特許文献2参照)。As a conventional power converter, there is one configured by connecting in series the AC side of a single-phase sub-converter having a DC voltage smaller than the DC voltage of the main converter to the AC line of each phase of the three-phase main converter. . Then, the main converter is driven by a single gate pulse in a half circuit, and the phase voltage of the power converter is generated by the sum of the phase voltages of the converters (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a conventional power conversion device according to another example includes a system voltage level drop detection unit that detects that the system voltage is equal to or lower than a predetermined voltage level, and a detection duration measurement unit that measures a detection duration of the detection unit. And detecting the instantaneous voltage drop of the system when the system voltage level drop detecting means detects the level drop and the measurement time by the detection duration measuring means is not less than a predetermined time. The duration measurement means is disabled near the voltage zero cross point. In addition, gate block means for shutting off the gate signal of the inverter is provided, and when an instantaneous voltage drop occurs, the output is stopped by shutting off the gate signal of the inverter to protect the device from overcurrent, and when power is restored A gate signal is sent to the inverter to resume operation (for example, see Patent Document 2).
上記特許文献1記載の電力変換装置では、複数の電力変換器を組み合わせて電圧を出力することで小型化、高効率化を図るものである。しかしながら、接続された電力系統の瞬時電圧低下時には、過電流の発生、またサブコンバータの直流電圧の変動による過電圧が発生するため電力変換装置の保護が必要となる。
上記特許文献2には、電力系統の瞬時電圧低下時に電力変換装置の運転を停止して過電流から保護する技術が記載されている。しかしながら、分散電源を電力系統に連系する電力変換装置が停止すると、電力系統での電力の需給バランスが崩れるという問題点があった。また、電力変換装置が、系統からの交流電力を直流電力に変換して負荷機器へ電力を供給するものであれば、負荷機器の停止による損害が生じる懸念があった。さらに、一旦電力変換装置を停止して電力系統のラインから解列すると、再び電力変換装置の運転を開始するのに時間を要するものであった。In the power conversion device described in Patent Document 1, a plurality of power converters are combined to output a voltage, thereby reducing the size and increasing the efficiency. However, when the instantaneous voltage drop of the connected power system occurs, an overcurrent is generated, and an overvoltage is generated due to fluctuations in the DC voltage of the sub-converter. Therefore, it is necessary to protect the power converter.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for protecting an overcurrent by stopping the operation of the power converter when an instantaneous voltage drop of the power system occurs. However, when the power conversion apparatus that links the distributed power source to the power system stops, there is a problem that the power supply-demand balance in the power system is lost. Further, if the power conversion device converts AC power from the system into DC power and supplies power to the load device, there is a concern that damage due to the stop of the load device occurs. Furthermore, once the power converter is stopped and disconnected from the power system line, it takes time to start the operation of the power converter again.
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、主電力変換器と直流電圧が比較的低い副電力変換器とを直列接続して構成される電力変換装置を、電力系統の瞬時電圧低下時にも、過電流、過電圧から保護して信頼性良く運転継続することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a power conversion device configured by connecting a main power converter and a sub power converter having a relatively low DC voltage in series. The purpose is to continue operation with good reliability by protecting against overcurrent and overvoltage even when the instantaneous voltage drop of the power system.
この発明による電力変換装置は、交流側が電力系統に接続され、直流/交流間で電力変換を行うものであって、電力変換器と制御装置とを備える。上記電力変換器は、1つの主電力変換器と、該主電力変換器の直流入力電圧より低電圧の直流コンデンサを有し、上記主電力変換器と交流側が直列接続された1あるいは複数の副電力変換器とを備えて、上記主電力変換器および上記副電力変換器の交流側発生電圧の合計電圧を交流側に発生する。上記制御装置は、上記電力変換器の出力相電流である変換器電流を指令値に追従させ、上記副電力変換器の直流コンデンサの電圧が設定された電圧となるように、上記主電力変換器および上記副電力変換器へのゲート信号を生成して上記電力変換器を制御する。そして、該制御装置は、上記系統電圧の電圧低下を検出して、上記直流コンデンサをバイパスさせるように上記副電力変換器を制御すると共に、上記主電力変換器のみの出力制御により上記変換器電流を制御する。 The power conversion device according to the present invention has an AC side connected to a power system and performs power conversion between DC and AC, and includes a power converter and a control device. The power converter includes one main power converter and a DC capacitor having a voltage lower than the DC input voltage of the main power converter, and the main power converter and the AC side are connected in series. A power converter, and generates a total voltage of the AC side generated voltages of the main power converter and the sub power converter on the AC side. The control device causes the converter current, which is an output phase current of the power converter, to follow a command value so that the voltage of the DC capacitor of the sub power converter becomes a set voltage. And generating a gate signal to the sub power converter to control the power converter. The control device detects a voltage drop of the system voltage, controls the sub power converter so as to bypass the DC capacitor, and controls the converter current by output control of only the main power converter. To control.
この発明による電力変換装置は、電力系統の瞬時電圧低下時に、副電力変換器の直流コンデンサの電圧変動を抑制して過電圧を抑制すると共に主電力変換器の動作により過電流を抑制して運転を継続できる。このため、電力供給先である電力系統や負荷機器に及ぼす悪影響を低減でき、電力変換装置の信頼性が向上する。 The power converter according to the present invention suppresses the overvoltage by suppressing the voltage fluctuation of the DC capacitor of the sub power converter when the instantaneous voltage drop of the power system occurs, and suppresses the overcurrent by the operation of the main power converter. Can continue. For this reason, the bad influence which acts on the electric power system which is an electric power supply destination, or load equipment can be reduced, and the reliability of a power converter device improves.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による電力変換装置を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による電力変換装置、より具体的には、太陽電池などの直流電源1からの直流電力を交流電力に変換して電力系統8への電力送電を行う電力変換装置の構成を示す図である。
主回路である電力変換器としてのインバータ回路は、直流電源1の直流電力を交流電力に変換する主電力変換器としてのメインインバータ2と、メインインバータ2の各相交流線にそれぞれ直列接続された副電力変換器としてのサブインバータ3、4と、サブインバータ4の後段に接続され、交流リアクトル5、6およびフィルタコンデンサ7から成る平滑フィルタとを備え、開閉器28を介して電力系統8に連系される。なお、2つのサブインバータ3、4は、この場合、各相2個ずつ接続されるものであるが、相毎の図示は省略している。Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a power converter according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, more specifically, power that converts DC power from a DC power source 1 such as a solar battery into AC power and transmits power to the
The inverter circuit as a power converter that is a main circuit is connected in series to a
図2に、メインインバータ2および各サブインバータ3、4の構成を示す。図2(a)に示すように、メインインバータ2は、直流側に2つの直流コンデンサ2a、2bを直列接続して内蔵した三相3レベルインバータであり、それぞれダイオードが逆並列接続されたIGBT等から成る自己消弧型の半導体スイッチング素子を複数個備えて構成される。U相では、直流母線間に高電圧側素子MHUと低電圧側素子MLUとを直列接続し、その接続点と2つの直流コンデンサ2a、2bの接続点との間に、互いに逆極性に接続された2つの素子RF1U、RF2Uを接続する。同様に、V相では、直流母線間にMHVとMLVとを直列接続し、その接続点と2つの直流コンデンサ2a、2bの接続点との間に、互いに逆極性に接続された2つの素子RF1V、RF2Vを接続する。W相では、直流母線間にMHWとMLWとを直列接続し、その接続点と2つの直流コンデンサ2a、2bの接続点との間に、互いに逆極性に接続された2つの素子RF1W、RF2Wを接続する。なお、ここで用いる半導体スイッチング素子はIGBT以外にも、GCT、GTO、トランジスタ、MOSFET等でもよい。
FIG. 2 shows the configuration of the
各サブインバータ3、4は、図2(b)に示すように、4個の半導体スイッチング素子(SHA1、SLA1、SHB1、SLB1)、(SHA2、SLA2、SHB2、SLB2)から成る単相フルブリッジ回路と、直流電圧を保持する直流コンデンサ3a、4aとを備える。直流コンデンサ3a、4aの電圧をVとした場合、半導体スイッチング素子のオン・オフの組合せによって{−V、0、+V}の3レベルの電圧値を各サブインバータ3、4の交流端子間に印加することができる。
なお、ここでは、サブインバータ3、4は2段構成で直列に接続して出力電圧のレベル数を多くし、高調波の少ない電圧が出力できるような構成としているが、1段構成でも、また3以上の多段構成であっても良い。As shown in FIG. 2B, each of the
Here, the
各相のサブインバータ3、4の出力電圧は、メインインバータ2の各相出力電圧に重畳され、メインインバータ2の出力電圧と各サブインバータ3、4の出力電圧との電圧和を、平滑フィルタ5〜7を介して電力系統8に出力する。また、開閉器28は異常時に遮断動作を行う。
なお、各サブインバータ3、4の直流コンデンサ3a、4aの電圧は、メインインバータ2に入力される直流電圧、この場合、直流電源1の電圧の1/2(あるいは直流コンデンサ2a、2bの電圧)に比べて小さく設定されている。The output voltage of the
The voltage of the
また、図1に示すように、インバータ回路内のメインインバータ2および各サブインバータ3、4は、制御装置100からのゲート信号22a、23a、23bにより制御される。また、電力変換装置は、電力系統8の交流電圧を検出する交流電圧センサ10と、各サブインバータ3、4の直流コンデンサ3a、4aの直流電圧Vsub(以下、サブ直流電圧Vsubと称す)を検出する電圧センサ11、12と、インバータ回路の各相の出力電流i(iu、iv、iw)を検出する電流センサ13とを備え、制御装置100は、検出されたこれらの電圧、電流に基づいてメインインバータ2および各サブインバータ3、4を出力制御する。なお、電流センサ13はインバータ回路から電力系統8に向かって流れる方向を正とする。
Further, as shown in FIG. 1, the
制御装置100は、電力系統8の位相θを検出する位相検出部14と、出力電流iの有効電流(成分)irおよび無効電流(成分)ixを検出する電流検出部15と、サブ直流電圧Vsubを制御する直流電圧制御部16と、無効電流制御部17と、有効電流制御部18と、インバータ回路の出力信号を決定するゲート制御部21と、メインインバータ2のゲート信号22aを生成するメインゲート回路部22と、各サブインバータ3、4のゲート信号23a、23bを生成するサブゲート回路部23とを備える。また制御装置100は、出力電流iの過電流を検出してメインインバータ2のスイッチングを切り替える信号を出力する動作判定部25と、系統電圧を監視して瞬時電圧低下(以下、瞬低と称す)を検出する電圧異常検出部26と、瞬低時にインバータ回路の制御を切り替える切替判定部27とを備える。
The
このように構成される電力変換装置の制御装置100の動作を以下に説明する。
位相検出部14は、交流電圧センサ10で検出した電圧から電力系統8の位相θを検出し、電流検出部15は、電流センサ13で検出した出力電流(値)iと位相θとに基づいて、出力電流iから有効電流(成分)irおよび無効電流(成分)ixを検出する。無効電流制御部17では、無効電流ixが与えられた無効電流指令ix*に追従するように制御を行い、有効電流制御部18では、有効電流irが有効電流指令ir*に追従するように制御を行う。また、直流電圧制御部16は、電圧センサ11、12で検出されたサブ直流電圧Vsubが与えられた指令値Vsub*に追従するように制御を行う。直流電圧制御部16と無効電流制御部17、有効電流制御部18とからの各出力に応じて、ゲート制御部21はインバータ回路の出力信号を決定し、ゲート制御部21からの出力に応じて、メインゲート回路部22はメインインバータ2のゲート信号22aを生成して出力し、サブゲート回路部23は、各サブインバータ3、4のゲート信号23a、23bを生成して出力する。そしてメインインバータ2は、系統周期に合わせた半周期に1パルスの電圧を出力するように制御され、各サブインバータ3、4はPWM制御される。Operation | movement of the
The
また、電流センサ13で検出した出力電流iは動作判定部25にも入力され、動作判定部25は、出力電流iが予め設定された所定の電流値としての上限値24を超えると、メインゲート回路部22に過電流抑制信号を出力して、メインインバータ2のゲート信号22aのオン信号が一時的にオフされる。また、交流電圧センサ10で検出した系統電圧は電圧異常検出部26にも入力され、電圧異常検出部26は系統電圧の瞬低時の電圧低下を検出し、瞬低検出により切替判定部27では、各サブインバータ3、4のPWM制御を直流コンデンサ3a、4aをバイパスさせる制御、即ち直流回路バイパス制御へ切り替える切替信号をゲート制御部21に出力する。
Further, the output current i detected by the
インバータ回路では、制御装置100が上記のように出力電流iを制御することにより、メインインバータ2の各相出力電圧と各相のサブインバータ3、4の出力電圧との総和が、系統電圧とほぼ同等となるように制御される。また、制御装置100は、サブインバータ3、4のサブ直流電圧Vsubが指令値Vsub*に追従するようにインバータ回路を出力制御するため、直流コンデンサ3a、4aは他の電源を外部に備えずに電圧を安定化できる。In the inverter circuit, the
このように制御されるインバータ回路の動作を、図3〜図6に基づいて以下に説明する。図3は、インバータ回路1相分の各部の電圧、電流波形を示すもので、波形図のほぼ中央から左側に系統電圧の正常時、右側に瞬低時の動作を示す。図3(a)は系統電圧、図3(b)はインバータ回路の出力電流i、図3(c)はメインインバータ2の出力電圧、図3(d)はサブインバータ3、4の出力電圧、図3(e)はメインインバータ2の出力電圧とサブインバータ3、4の出力電圧との総和であるインバータ回路の出力電圧、図3(f)はサブ直流電圧Vsubの各波形を示す。また、図4は、メインインバータ2のスイッチング動作のパターンを示す図であり、図5は、瞬低時におけるメインインバータ2の動作を説明する波形図、図6は、瞬低時におけるサブインバータ3、4の電流経路を示す図である。
The operation of the inverter circuit controlled in this way will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 shows the voltage and current waveforms of each part for one phase of the inverter circuit, and shows the operation when the system voltage is normal from the center to the left side of the waveform diagram and at the right side when the voltage drops instantaneously. 3A is a system voltage, FIG. 3B is an output current i of the inverter circuit, FIG. 3C is an output voltage of the
系統電圧の正常時において、インバータ回路では、メインインバータ2は、系統周期に合わせた半周期に1パルスの電圧を出力し、各サブインバータ3、4はPWM制御により電圧を出力して、インバータ回路の出力電圧は系統電圧と同様の正弦波に近い波形に制御される。また、サブ直流電圧Vsubは一定の指令値Vsub*に追従するように制御される。
図4に示すように、メインインバータ2が正電圧(P)のパルスを出力する時、各相4個の半導体スイッチング素子の内、MH(MHU、MHV、MHW)とRF1(RF1U、RF1V、RF1W)とをオンし、ML(MLU、MLV、MLW)とRF2(RF2U、RF2V、RF2W)とをオフする。メインインバータ2が負電圧(N)のパルスを出力する時は、MLとRF2とをオンし、MHとRF1とをオフし、出力0の時は、RF1とRF2とをオンし、MHとMLとをオフする。なお、メインインバータ2のゲート信号22aは、この場合4個の素子をオンオフする4つのゲート信号の組み合わせである。When the system voltage is normal, in the inverter circuit, the
As shown in FIG. 4, when the
電力系統8に瞬低が発生すると、インバータ回路では過電流が発生し、制御装置100の動作判定部25は、メインゲート回路部22に過電流抑制信号を出力する。また電圧異常検出部26は瞬低を検出し、切替判定部27では切替信号を出力し、各サブインバータ3、4は、PWM制御から瞬低時の直流回路バイパス制御へ切り替わる。
上述したように、メインインバータ2が正電圧のパルスを出力している時、MHとRF1とがオンし、MLとRF2とがオフして、出力電流iは正の方向に流れている。このスイッチング状態で出力電流iが過電流となった場合、MHおよびRF1を一時的にオフとすることで、出力電流iを減少させる。また、メインインバータ2が負電圧のパルスを出力している時、MLとRF2とがオンし、MHとRF1とがオフして、出力電流iは負の方向に流れている。このスイッチング状態で出力電流iが過電流となった場合、MLおよびRF2を一時的にオフとすることで、出力電流iを減少させる。When an instantaneous drop occurs in the
As described above, when the
図5に示すように、メインインバータ2のU相において、MHU、RF1Uへのゲート信号がオン(H)状態で出力電流iが正の時に、過電流が発生すると、上記過電流抑制信号が発生されてMHU、RF1Uへのゲート信号をオフ(L)する。これにより出力電流iは減少するが、所定期間経過後、MHU、RF1Uへのゲート信号は再び元の状態に戻す。その後、出力電流iが再び増加するが、過電流が発生すると同様にゲート信号を切り替えることで電流が減少する。このようなスイッチング動作を繰り返すことで、出力電流iが装置の定格電流を超えることなくスイッチング動作を行い、インバータ回路を運転継続させることができる。
なお、MLU、RF2Uへのゲート信号がオン(H)状態で出力電流iが負の時に、過電流が発生した場合も、同様に制御する。また、ここではU相を用いて説明したが、V相、W相の場合も同様である。As shown in FIG. 5, in the U phase of the
The same control is performed when an overcurrent occurs when the gate signal to the MLU and RF2U is on (H) and the output current i is negative. Further, although the U phase has been described here, the same applies to the V phase and the W phase.
このように、インバータ回路に過電流が発生すると、メインインバータ2のゲート信号22aのオン信号が一時的にオフして出力電流iを減少させる。
なお、過電流で変更したスイッチング状態を元の状態に変更するタイミングは、半導体スイッチング素子の最大スイッチング周波数などを考慮して設定する。例えば、スイッチング状態変更後、一定時間経過後に変更するか、PWMキャリア周波数に同期させて変更するなどの方法が考えられる。As described above, when an overcurrent is generated in the inverter circuit, the ON signal of the
The timing for changing the switching state changed by the overcurrent to the original state is set in consideration of the maximum switching frequency of the semiconductor switching element. For example, after the switching state is changed, it can be changed after a certain time has elapsed, or can be changed in synchronization with the PWM carrier frequency.
一方、各サブインバータ3、4では、PWM制御から瞬低時の直流回路バイパス制御へ切り替わり、図6に示す経路で直流コンデンサ3a、4aをバイパスして電流が流れる。具体的には、SLA1、SLB1、SLA2、SLB2をオン、SHA1、SHB1、SHA2、SHB2をオフとする。これにより、直流コンデンサ3a、4aを介さずに電流が流れ、直流コンデンサ3a、4aは瞬低時のサブ直流電圧Vsubの電圧変動を抑制することができる。
なお、各サブインバータ3、4の直流回路バイパス制御は、SHA1、SHB1、SHA2、SHB2をオン、SLA1、SLB1、SLA2、SLB2をオフとしても良い。On the other hand, in each of the
The DC circuit bypass control of each sub-inverter 3 and 4 may be performed by turning on SHA1, SHB1, SHA2, and SHB2 and turning off SLA1, SLB1, SLA2, and SLB2.
以上のように、電力系統8に瞬低が発生するとインバータ回路では過電流、過電圧を抑制する制御に切り替わって運転を継続し、その後、電圧異常検出部26により系統電圧が正常に復帰したことを検出すると、元の制御に戻す。即ち、各サブインバータ3、4ではPWM制御に戻り、また、メインインバータ2では過電流が発生していない状態では、元の制御、即ち系統周期に合わせた半周期に1パルスの電圧を出力するものとなる。
As described above, when an instantaneous drop occurs in the
なお、上記実施の形態では、インバータ回路に過電流が発生すると、制御装置100が、メインインバータ2のゲート信号22aのオン信号を一時的にオフに切り替える過電流抑制制御を行うことを説明した。この過電流抑制制御はPWM制御であり、また電力系統8の瞬低時には過電流が発生するため、瞬低時に制御装置100がメインインバータ2をPWM制御に切り替えることと同様の制御となり、以下に説明する。
図7に電力系統8(系統電圧)の状態と制御装置100によるインバータ回路の制御モードを示す。系統電圧正常時(A)には、メインインバータ2は系統周期に合わせた1パルス電圧を出力する1パルス制御で出力制御され、サブインバータ3、4はPWM制御される。瞬低時(B)には、メインインバータ2は、出力制御の方式を1パルス制御からPWM制御に変更して系統電圧に合わせた電圧を出力し、サブインバータ3、4は直流回路バイパス制御により電圧0の出力となる。In the above-described embodiment, it has been described that when an overcurrent occurs in the inverter circuit, the
FIG. 7 shows the state of the power system 8 (system voltage) and the control mode of the inverter circuit by the
一般的に電力系統に連系するインバータ装置では、電力系統側で発生した異常、具体的には、送電線への落雷等に起因して発生する瞬低に対して、装置を過電流及び過電圧から保護する必要がある。上述したように従来のインバータ装置では、装置を保護するために電力系統から解列していた。
この実施の形態では、電力系統8の正常時には、メインインバータ2とサブインバータ3、4との出力和を平滑フィルタ5〜7を介して電力系統8に連系し、瞬低時には、サブインバータ3、4の直流コンデンサ3a、4aをバイパスさせ、メインインバータ2のスイッチング制御により過電流を抑制する。
瞬低によって過渡的な電力変動が生じた場合に、サブ直流電圧Vsubの電圧も変動して過電圧となる懸念があるが、瞬低時には直流コンデンサ3a、4aをバイパスさせるためサブ直流電圧Vsubの電圧変動を抑制できる。また、メインインバータ2のスイッチング制御により過電流を抑制して電流制御するため、インバータ回路の運転を継続でき電力系統8に安定的に電力供給することが可能になる。In general, in an inverter device connected to the power system, an overcurrent and an overvoltage are detected with respect to an abnormality occurring on the power system side, specifically, an instantaneous drop caused by a lightning strike to a transmission line. Need to be protected from. As described above, the conventional inverter device is disconnected from the power system in order to protect the device.
In this embodiment, when the
When a transient power fluctuation occurs due to a voltage drop, there is a concern that the voltage of the sub DC voltage Vsub also fluctuates and becomes an overvoltage. However, when the voltage drops, the voltage of the sub DC voltage Vsub is bypassed to bypass the
実施の形態2.
上記実施の形態1で示した電力変換装置において、図8に示すような三相2レベルインバータを用いたメインインバータ200を主電力変換器としても良い。この場合、例えばインバータ回路の出力電流iが正の方向で過電流となった場合、高電圧側のMHU(MHV、MHW)をオンからオフさせて出力電流iを減少させ、所定期間経過後に再びオンすることで、所望の電流値に近づけるように出力電流iを流す。負の方向の過電流の場合は、低電圧側素子をオンからオフに切り替える制御を同様に行う。これによりインバータ回路の過電流が抑制され、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the power conversion device shown in the first embodiment, the
なお、上記実施の形態1、2では、メインインバータ2、200は三相構成のものを示したが、単相インバータであっても良い。
In the first and second embodiments, the
実施の形態3.
実施の形態1、2では、直流電源1からインバータ回路を介して電力系統8に連系する、いわゆる連系インバータについて記載したが、電力変換装置の主回路は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路でも良い。
図9は、この発明の実施の形態3による電力変換装置、より具体的には、電力系統8からの交流電力を直流電力に変換し、直流負荷35に対して電力を供給する電力変換装置の構成を示す図である。
主回路である電力変換器としてのコンバータ回路は、直流電源1の直流電力を交流電力に変換する主電力変換器としてのメインコンバータ32と、メインコンバータ32の各相交流線にそれぞれ直列接続された副電力変換器としてのサブコンバータ33、34とが、サブコンバータ33、34を電力系統8側に配置して交流側が直列接続される。また、交流リアクトル5、6およびフィルタコンデンサ7から成る平滑フィルタがサブコンバータ33、34の前段に接続され、開閉器28を介して電力系統8が接続される。またメインコンバータ32からの直流電圧が平滑コンデンサ36を介して直流負荷35に出力される。
この場合も、上記実施の形態1と同様の制御により、電力系統8の瞬低時の過電圧、過電流を抑制して運転を継続できる。
In the first and second embodiments, a so-called interconnection inverter linked to the
FIG. 9 shows a power converter according to
A converter circuit as a power converter that is a main circuit is connected in series to a
Also in this case, by the same control as in the first embodiment, the operation can be continued while suppressing the overvoltage and overcurrent when the
Claims (7)
主電力変換器と、該主電力変換器の直流入力電圧より低電圧の直流コンデンサを有し、上記主電力変換器の交流側と上記電力系統との間に、交流側が直列接続された1あるいは複数の副電力変換器とを備えて、上記主電力変換器および上記副電力変換器の交流側発生電圧の合計電圧を交流側に発生する電力変換器と、
上記電力変換器の出力相電流である変換器電流を指令値に追従させ、上記副電力変換器の上記直流コンデンサの電圧が設定された電圧となるように、上記主電力変換器および上記副電力変換器へのゲート信号を生成して上記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、系統電圧の電圧低下を検出して、上記直流コンデンサをバイパスさせるように上記副電力変換器を制御すると共に、上記主電力変換器のみの出力制御により上記変換器電流を制御する電力変換装置。In the power conversion device in which the AC side is connected to the power system and performs power conversion between DC / AC,
A main power converter and a DC capacitor having a voltage lower than the DC input voltage of the main power converter, and the AC side is connected in series between the AC side of the main power converter and the power system 1 or A power converter comprising a plurality of sub power converters, and generating a total voltage of the AC side generated voltage of the main power converter and the sub power converter on the AC side;
The main power converter and the sub power are adjusted so that the converter current, which is the output phase current of the power converter, follows the command value and the voltage of the DC capacitor of the sub power converter becomes a set voltage. A control device for controlling the power converter by generating a gate signal to the converter,
The control device detects a voltage drop of the system voltage, controls the sub power converter so as to bypass the DC capacitor, and controls the converter current by output control of only the main power converter. Power conversion device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012553546A JP5490263B2 (en) | 2011-01-20 | 2011-07-05 | Power converter |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011009714 | 2011-01-20 | ||
JP2011009714 | 2011-01-20 | ||
JP2012553546A JP5490263B2 (en) | 2011-01-20 | 2011-07-05 | Power converter |
PCT/JP2011/065320 WO2012098709A1 (en) | 2011-01-20 | 2011-07-05 | Power conversion apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5490263B2 JP5490263B2 (en) | 2014-05-14 |
JPWO2012098709A1 true JPWO2012098709A1 (en) | 2014-06-09 |
Family
ID=46515356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012553546A Active JP5490263B2 (en) | 2011-01-20 | 2011-07-05 | Power converter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5490263B2 (en) |
WO (1) | WO2012098709A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6098248B2 (en) * | 2013-03-13 | 2017-03-22 | 株式会社明電舎 | Control device and control method for 3-level T-type NPC power converter |
GB201403560D0 (en) | 2014-02-28 | 2014-04-16 | Eltek As | Inverter system |
EP3149847B1 (en) * | 2014-05-27 | 2018-09-26 | SunPower Corporation | Photovoltaic system protection |
JPWO2021166164A1 (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-26 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009116273A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
WO2010082265A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | 三菱電機株式会社 | Power converting apparatus |
WO2010086929A1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-05 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
-
2011
- 2011-07-05 JP JP2012553546A patent/JP5490263B2/en active Active
- 2011-07-05 WO PCT/JP2011/065320 patent/WO2012098709A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009116273A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
WO2010082265A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | 三菱電機株式会社 | Power converting apparatus |
WO2010086929A1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-05 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012098709A1 (en) | 2012-07-26 |
JP5490263B2 (en) | 2014-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11456679B2 (en) | Voltage level multiplier module for multilevel power converters | |
US7602626B2 (en) | Power conversion apparatus | |
JP3249380B2 (en) | Power converter | |
JP5269102B2 (en) | Power converter | |
JP4783294B2 (en) | Power converter for grid connection | |
JP5788017B2 (en) | Power converter | |
WO2015178376A1 (en) | Direct-current power transmission power conversion device and direct-current power transmission power conversion method | |
JP5223711B2 (en) | Uninterruptible power system | |
CN109769404B (en) | System interconnection inverter device and method for operating the same | |
JP6087531B2 (en) | Power converter | |
JP5645209B2 (en) | Power converter | |
JP5374336B2 (en) | Power converter | |
KR20140087450A (en) | Converter having decrease function of fault current | |
JP5490263B2 (en) | Power converter | |
JP6035845B2 (en) | AC power supply system | |
JP5734083B2 (en) | Power converter | |
JP5881362B2 (en) | Power converter | |
JP5302905B2 (en) | Power converter | |
JP5528730B2 (en) | Power converter | |
JPWO2011013187A1 (en) | Self-excited reactive power compensator | |
JP5294908B2 (en) | Power converter | |
JP2015015778A (en) | Power conversion system for system interconnection | |
JP2013243934A (en) | Self-excited reactive power compensation device | |
WO2011128941A1 (en) | Power conversion device | |
JP5752580B2 (en) | Power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140225 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5490263 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |