[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2008312360A - 電力変換装置及びモジュール - Google Patents

電力変換装置及びモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP2008312360A
JP2008312360A JP2007158141A JP2007158141A JP2008312360A JP 2008312360 A JP2008312360 A JP 2008312360A JP 2007158141 A JP2007158141 A JP 2007158141A JP 2007158141 A JP2007158141 A JP 2007158141A JP 2008312360 A JP2008312360 A JP 2008312360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
phase
alternating current
value
unbalanced
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.)
Pending
Application number
JP2007158141A
Other languages
English (en)
Inventor
Tosho Ri
東昇 李
Yasuo Notohara
保夫 能登原
Yoshitaka Iwaji
善尚 岩路
Yoshiaki Kurita
佳明 栗田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Appliances Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Priority to JP2007158141A priority Critical patent/JP2008312360A/ja
Priority to CNA2008101099574A priority patent/CN101369783A/zh
Priority to AT08010752T priority patent/ATE549780T1/de
Priority to EP08010752A priority patent/EP2003758B1/en
Priority to ES08010752T priority patent/ES2384404T3/es
Publication of JP2008312360A publication Critical patent/JP2008312360A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/143Arrangements for reducing ripples from dc input or output using compensating arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/53Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H02M7/53876Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

【課題】
電源電圧或いはモータ誘起電圧を検出せず、交流電流信号から不平衡成分を抽出して、電力変換器の出力電圧を調整し、交流電流を平衡に制御することが可能な電力変換器又はモジュールを実現することが課題である。
【課題手段】
電力変換装置において、前記電力変換装置に流入する交流電流もしくは、前記電力変換装置から出力される交流電流から不平衡電流成分を抽出し、前記不平衡電流成分を基に前記電力変換装置の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電力変換装置及びモジュールに関する。
三相交流から直流に変換するためのPWMコンバータ装置と、直流を三相交流に変換する系統連結用電力変換装置や三相交流電動機駆動用などインバータ装置が普及している。
このような装置において、三相電源電圧が不平衡の場合、或いは製造バラツキによりモータ構造が対称でない場合など、三相交流電流が不平衡になることがある。
三相交流電流が不平衡になると、電流が電力変換器の一相に集中したり、電流歪みや直流電圧の脈動が大きくなったり、モータに脈動トルクが発生したり、多くの影響がでてくる。
特に、コンバータのリアクトル或いはモータ巻線のインダクタンス値が小さくなるほど電流不平衡が大きくなる。
従来、三相交流電流を平衡に制御するために、例えば、特許文献1と特許文献2に記載しているように、三相電源電圧を検出し、電源電圧の不平衡分量を算出して、コンバータ回路の三相電圧指令に補償分量を追加する方法が提案されている。
特開2003−88141号公報 特開2002−354815号公報 特開2006−67754号公報
しかし、上記特許文献のような方式によれば、高精度の三相電源電圧センサが必要であり、制御部に電圧信号処理も不可欠である。
多数の電圧センサを使用すると、コストが高くなる一方、センサ誤差や電源ノイズにより制御性能が低下する恐れがある。また、部品点数の増加により、装置の信頼性も低くなってしまう。
更に、上記従来技術では、制御部にマイコンを使用する場合、多数のA/D変換器と信号演算処理が必要であるため、低コストマイコンの使用が制限される。
また、三相交流モータを駆動するインバータ装置の場合、モータの誘起電圧を直接検出することが困難なので、上記方法の適用は難しい。
本発明の目的は、電源電圧或いはモータ誘起電圧を検出せず、交流電流信号から不平衡成分を抽出して、電力変換器の出力電圧を調整し、交流電流を平衡に制御することが可能な電力変換器又はモジュールを実現することを目的とする。
電力変換装置において、前記電力変換装置に流入する交流電流もしくは、前記電力変換装置から出力される交流電流から不平衡電流成分を抽出し、前記不平衡電流成分を基に前記電力変換装置の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整することを特徴とする。
電源電圧或いはモータ誘起電圧を検出せず、交流電流信号から不平衡成分を抽出して、電力変換器の出力電圧を調整し、交流電流を平衡に制御することが可能な電力変換器又はモジュールを実現することができる。
以下、図面に沿って実施例を説明する。
図1に、本発明の実施例1の三相交流を直流に変換するコンバータ装置の構成図を示す。
図1に示す通り、コンバータ装置は、三相交流電源1にリップルフィルタ2とリアクトル3を介して接続されたコンバータ回路4と、前記コンバータ回路4の直流出力端子に接続された平滑コンデンサ5および、前記コンバータ回路4を制御する制御部6と、前記平滑コンデンサ5と前記コンバータ回路4の間に接続する母線直流電流を検出するシャント抵抗及び母線直流電流検出器7と、直流電圧検出器8から構成されている。尚、制御部6はマイクロコンピュータもしくはDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等の半導体演算素子を用いている。
図2に前記コンバータ装置における制御部6内のコンバータ制御に関する構成図を示す。
前記直流電圧検出器8からの電圧信号(Ed)と直流電圧指令値(Ed*)の偏差から電圧制御器10を用いてq軸電流指令値(iq*)を作成する。また、入力電流の無効電流成分を最小化するためにd軸電流指令値(id*)は0にしている。
電流再現&不平衡成分演算器18は、前記母線直流電流検出器7からの母線直流電流の検出信号(IDC)と出力指令電圧信号(Vu*′,Vv*′,Vw*′)を用いて、三相交流電流(Iu,Iv,Iw)の再現と電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)の算出処理を行う。具体的演算方法は後述する。
指令電圧演算処理21は、再現された三相交流電流(Iu,Iv,Iw)を3/2変換器14でdq軸座標上の値(id,iq)へ変換し、それぞれの指令値(id*,iq*)との偏差を求め、ベクトル制御器11を介してdq軸上の指令電圧(Vd*,Vq*)を算出する。
算出したdq軸の指令電圧(Vd*,Vq*)と位相推定器12からの位相情報(θdc)を用いて、2/3変換器13により三相指令電圧(Vu*,Vv*,Vw*)を算出する。
上記位相推定器12内の処理は、特許文献3に開示する電源センサレス制御法を用いているので、詳細説明は省略する。
以下、三相交流電流不平衡成分の演算方法を説明する。
方法1:図2に示すように、まず、3/2変換器14の出力であるdq軸電流分量(id,iq)を、ローパスフィルタ19を用いてリップル成分と交流成分を除去し、残った直流成分を2/3変換器20を用いて逆変換することにより、三相交流電流の平衡参考値(iu_r,iv_r,iw_r)を算出する。次に電流再現&不平衡成分演算器18において、図3に示すように、交流電流(Iu,Iv,Iw)の各相の絶対値と前記平衡参考値(iu_r,iv_r,iw_r)の絶対値との差を求め、電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)を抽出する。
上記の通り演算することにより、3/2変換器14の出力であるdq軸電流分量(id,iq)から電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)の抽出が可能である。
ここで、各相交流電流(Iu,Iv,Iw)から電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)を抽出する他の2方式を下記に示す。下記2方式は、回転座標系への変換を行わないで、各相交流電流(Iu,Iv,Iw)から電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)抽出する方式である。
方法2:図4に示すように、交流電源電圧n/2(n:1,2,・・・)周期の間に、各相交流電流(Iu,Iv,Iw)の絶対値の積分値もしくは累算値を算出して、各積分値或いは累算値から三相交流電流の平均値Iaveを演算し、各相の積分値もしくは累算値と三相交流電流の平均値Iaveとの差を電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)とする。
方法3:図5に示すように、各相交流電流(Iu,Iv,Iw)の絶対値の移動平均値(移動平均の長さが交流電圧n/2(n:1,2,・・・)周期とする)を算出し、各相の移動平均値から三相交流電流の平均値Iaveを演算し、前記各相の移動平均値と前記平均値Iaveの差を電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)とする。
第1の実施例は、図3に示す方式を基本として説明しているが、図4,図5に示す方式を用いても電流不平衡成分の抽出が可能である。特に、演算能力の乏しい半導体演算素子を用いる場合は、図4,図5に示す方式が有効である。
図6に、三相平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)の算出方法を示す。前記方法で算出した電流不平衡成分(Iu_ub,Iv_ub,Iw_ub)を三つの比例・積分制御器もしくは積分制御器25a,25b,25cを用いて、各相補償量を算出する。また、前記各相補償量の和が0になるように、前記各相補償量の平均値kaveを計算し、前記各相補償量と前記各相補償量の平均値kaveの差を求め、三相平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)として出力する。
図7に、前記三相平衡調整ゲインを用いて、三相指令電圧を補償する二つの方法を示す。
dq軸の指令電圧分量を三相へ逆変換した交流指令電圧(補償前:Vu*,Vv*,Vw*)は、上記平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)と乗算して、補償分量(ΔVu*,ΔVv*,ΔVw*)を算出し、交流指令電圧(補償前:Vu*,Vv*、Vw*)に加算する。
また、もう一つの方式として、上記平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)を1と加算した後、交流指令電圧(補償前:Vu*,Vv*,Vw*)と乗算して、交流指令電圧(Vu*′,Vv*′,Vw*′)を算出する。
ここで、上記2方式はどちらを用いても同様の結果が得られる。なお、図7右図では、平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)を1と加算しているが、平衡調整ゲイン(ku_ub,kv_ub,kw_ub)が交流指令電圧に反映すればよいため、1などの所定値を減算又は加算してもよい。
最後に、図2に示すように、補償された三相交流指令電圧(Vu*′,Vv*′,Vw*′)をPWM制御器17に入力して、PWM信号を出力する。
ここで、具体例を用いて電流平衡制御ループの動作説明を行う(図2,図6,図7参照)。
例えば、U相電流(Iu)が他の相より小さい場合、U相電流不平衡成分(Iu_ub)は負の量になる。図6に示すように、U相電流不平衡成分(Iu_ub)を比例・積分制御器もしくは積分制御器で処理し、負のU相の平衡調整ゲイン(ku_ub)を得る。次に、図7に示すように、U相指令電圧(補償前:Vu*)に負の補償分量(ΔVu*)を加算することにより、コンバータのU相出力電圧(Vu*′)が下がって、U相電源電圧とコンバータのU相電圧の差が大きくなるため、U相電流が大きくなる。
図8に、三相電源電圧が不平衡時のシミュレーション結果を示す。電流平衡制御がオフ時は(0.3〜0.4[s])、三相交流電流が不平衡になり、1相分の電流振幅は大きい。上記電流平衡制御をオンにすると(0.4[s]〜)、三相交流電流が平衡した正弦波になる。同時に、直流電圧のリップル成分も少なくなる。
本実施例では、シャント抵抗を用いて母線直流電流を検出しているが、実際にシャント抵抗に限らず、電流センサなどを用いても良い。当然、母線直流電流の代わりに、電流センサを用いて、直接に三相電流を検出しても構わない。
本実施例では、三相交流電源の応用について説明したが、多相電源の場合でも、同様な方法が適用できる。
図9に本発明の実施例2のモータ駆動用インバータシステムの構成を示す。
前記実施例1の図1と同一符号は同一動作をするものである。図1と異なる部分は交流を直流に変換する整流器201,インバータ制御部202と、モータ203である。
図10に前記インバータ制御部202内の制御構成を示す。
前記実施例1の図2と同一符号は同一動作をするものである。図2と異なる部分はq軸電流指令発生器204,d軸電流指令発生器205である。
q軸電流指令発生器204,d軸電流指令発生器205は、外部からの速度指令値ω*に従って、dq軸電流指令値(id*とiq*)を作成する。
以下の動作は、実施例1と同様なので省略する。
ここで、インバータシステムでの補償分量の扱いについて説明する。
実施例1でも述べた通り、三相指令電圧の補償分量を用いて、三相指令電圧を調整するが、インバータシステムでの三相指令電圧調整は、実施例1の三相コンバータの場合と逆にする。具体的な方法として、図11に示すように、平衡制御ゲインに負号を与える。
例えば、U相電流(Iu)が他の相より小さい場合、U相電流不平衡成分(Iu_ub)は負の量になる。U相電流不平衡成分(Iu_ub)を比例・積分制御器もしくは積分制御器で処理し、負号を与えて、正のU相の平衡調整ゲイン(ku_ub)を得る。
最後に、U相指令電圧(補償前:Vu*)に正の補償分量(ΔVu*)を加算することにより、インバータのU相出力電圧(Vu*′)があがって、U相電流が大きくなる。
ただし、本実施例のインバータシステムが電力回生運転の場合、上記負号処理が不要になる(実施例1と同様な処理)。
電力変換方向が両方向必要の場合、平衡制御ゲインの正負調整は、電力変換方向により自動変更する必要がある。一つの方法として、電力変換の方向や有効電流指令(iq*)の正負に従って、前記平衡調整ゲインの正負を決める。
実施例1でも述べたが、本実施例も、シャント抵抗を用いて母線直流電流を検出しているが、実際にシャント抵抗に限らず、電流センサなどを用いても良い。当然、母線直流電流の代わりに、電流センサを用いて、直接に三相電流を検出しても構わない。
上記制御方法によると、交流電圧センサを使用せず、安価な回路構成のモータ駆動用インバータ装置において、出力交流電流の平衡制御が可能となる。
本発明の第3の実施例を図11を用いて説明する。
前記実施例1の図1および実施例2の図9と同一符号は同一動作をするものである。
この実施例は本発明の実施例2のインバータ装置の直流電源301(蓄電池,太陽電池や燃料電池など)から交流電源へ変換の利用形態の一例を示している。言い換えると、本実施例は実施例1の電力変換方向が逆になるケースである。
各不平衡調整ゲインの算出方法,出力指令の補償方法は、前記実施例2と同じである。
同様に、本実施例の電力変換方向が両方向必要の場合(例えばUPS電源装置の場合)、平衡調整ゲインの正負調整は、電力変換方向により変更する必要がある。
図13に、本発明の製品の最終形態の一例として、実施例1の三相コンバータ装置もしくは実施例2のモータ駆動用インバータ装置もしくは実施例3の系統連結用インバータ装置をモジュール化したものを示す。
制御部基板401に、制御回路の電源,制御マイコン,検出回路,半導体素子(パワーモジュール)402を配置し、モジュールにすると小型化が可能と共に、装置コストの低減が図れる。
本発明を利用すれば、上記モジュールの交流側に、交流電圧センサがなくても、交流電流の平衡制御が可能となり、モジュールの小型化と制御性能の向上ができる。また、各スイッチ素子で扱う電流がほぼ同じになるので、装置の信頼性や効率も改善される。
図14に、本発明の製品の最終形態の一例として、実施例1の三相コンバータ装置と実施例2のモータ駆動用インバータ装置をワンモジュール化したものを示す。
ここで、母線直流電流検出器7,インバータ直流電流検出回路7a,直流電圧検出器8,コンバータ/インバータ制御部501,コンバータ回路4とインバータ回路4aは、同一基板上で構成され、1つのモジュール内に納められている形態となっている。
モジュール化により、制御部の共通部品低減(例えば、制御マイコン,電源回路,直流電圧検出回路の共用)が可能である。また、インバータとコンバータの制御情報の共有により、制御のレスポンスも速くできる。
図15にモジュールの形態を示す。
ここでいうモジュールとは「規格化された構成単位」という意味であり、分離可能なハードウエア/ソフトウエアの部品から構成されているものである。尚、製造上、同一基板上で構成されていることが好ましいが、同一基板に限定はされない。これより、同一筐体に内蔵された複数の回路基板上に構成されても良い。
本発明によると、全て交流電圧センサと電流センサを使用せず、安価な回路構成のPWMコンバータ装置とモータ駆動用インバータ装置において、入力・出力交流電流の平衡制御が可能となり、モジュールの小型化と制御性能の向上ができる。また、各スイッチ素子で扱う電流がほぼ同じなので、装置の信頼性や効率も改善される。
また、応用として、コンバータ装置もしくはインバータ装置の一方だけ、本発明を使用しても良い。
以上のように、本発明は、電源電圧或いはモータ誘起電圧を検出せず、交流電流信号から不平衡成分を抽出して、電力変換器の出力電圧を調整し、交流電流を平衡に制御することが可能な電力変換器又はモジュールを実現することができる。
本発明の第1の実施例を示すコンバータ装置の構成図。 本発明の第1の実施例のコンバータ制御ブロック図。 本発明の第1の実施例の電流不平衡成分算出方法1の説明図。 本発明の電流不平衡成分算出方法2の説明図。 本発明の電流不平衡成分算出方法3の説明図。 本発明の平衡制御ゲイン算出方法の説明図。 本発明の指令電圧の補償方法の説明図。 本発明の効果を示す一例の電圧電流波形である。 本発明の第2の実施例を示すインバータ装置の構成図。 本発明の第2の実施例のインバータ制御ブロック図。 本発明の平衡制御ゲイン算出方法の説明図。 本発明の第3の実施例を示すインバータ装置の構成図。 本発明の第4の実施例を示すモジュールの構成図。 本発明の第5の実施例を示すコンバータ・インバータ装置の構成図。 本発明の第5の実施例を示すコンバータ・インバータモジュールの構成図。
符号の説明
1 交流電源
2 リップルフィルタ
3 リアクトル
4 コンバータ回路
5 平滑コンデンサ
6 制御部
7 母線直流電流検出器
8 直流電圧検出器
9 負荷
10 電圧制御器
11 ベクトル制御器
12 位相推定器
13,20 2/3変換器
14 3/2変換器
15 指令電圧調整器
16 平衡調整ゲイン演算器
17 PWM制御器
18 電流再現&不平衡成分演算器
19 ローパスフィルタ
21 電圧制御器
22 三相電流再現処理器
23 周期平均処理器
24 移動平均処理器
25a,25b,25c 比例・積分制御器もしくは積分制御器
201 整流器
202 インバータ制御部
203 モータ
204,205 電流指令発生器
301 直流電源
401 制御部基板
402 半導体素子(パワーモジュール)
501 コンバータ/インバータ制御部
502 コンバータ・インバータモジュール
503 コンバータ・インバータモジュール基板

Claims (17)

  1. 交流を直流に変換もしくは、直流を交流に変換する電力変換装置において、
    前記電力変換装置に流入する交流電流もしくは、前記電力変換装置から出力される交流電流から不平衡電流成分を抽出し、前記不平衡電流成分を基に前記電力変換装置の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整することを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分から前記電力変換装置の交流電圧を補正する平衡調整ゲインを算出し、前記平衡調整ゲインを用いて前記電力変換装置の交流電圧を調整することを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項1において、
    前記交流電流を母線直流電流より推定することを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分は、
    前記交流電流の各相の大きさと、前記各相の大きさの平均値とを算出し、前記各相の大きさと前記各相の大きさの平均値との差とすることを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項4において、
    前記各相の大きさは、
    前記交流電流の実効値,最大値,振幅値,絶対値の平均値,所定の期間の積分値,累積値,移動平均値、又は、直流成分の一つを用いることを特徴とする電力変換装置。
  6. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分は、
    交流電圧n/2(n:1,2,・・・)周期の間に、前記各相交流電流の絶対値の積分値もしくは累算値を算出し、前記各相の積分値もしくは累算値から前記交流電流の平均値を演算し、前記各相の積分値もしくは累算値と前記平均値との差とすることを特徴とする電力変換装置。
  7. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分は、
    前記交流電流の各相の絶対値の移動平均値(移動平均の長さが交流電圧n/2(n:1,2,・・・)周期とする)を算出し、前記各相の移動平均値から前記交流電流の平均値を演算し、前記各相の移動平均値と前記平均値の差とすることを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分は、
    前記交流電流を回転座標系へ変換することにより前記交流電流の直流成分を抽出し、前記直流成分を再度逆変換することにより前記交流電流の平衡参考値を作成し、前記交流電流の各相の絶対値と前記平衡参考値の絶対値との差とすることを特徴とする電力変換装置。
  9. 請求項1において、
    前記不平衡電流成分は、
    前記交流電流をdq軸座標へ変換し、dq軸成分量をローパスフィルタを用いて、直流成分を抽出し、前記直流成分を再度逆変換することにより前記交流電流の平衡参考値を作成し、前記交流電流の各相の絶対値と前記平衡参考値の絶対値との差とすることを特徴とする電力変換装置。
  10. 請求項2において、
    前記平衡調整ゲインは、
    前記不平衡電流成分から比例・積分制御器もしくは積分制御器を用いて算出することを特徴とする電力変換装置。
  11. 請求項2において、
    前記平衡調整ゲインは、
    前記不平衡電流成分から比例・積分制御器もしくは積分制御器を用いて算出した補償量と前記補償量の平均値の差とすることを特徴とする電力変換装置。
  12. 請求項2において、
    前記平衡調整ゲインは、
    前記電力変換装置の電力変換方向に従って、正及び負に調整することを特徴とする電力変換装置。
  13. 請求項2において、
    前記平衡調整ゲインは、
    前記電力変換装置の電流方向に従って、正及び負に調整することを特徴とする電力変換装置。
  14. 請求項2において、
    前記電力変換装置の交流指令電圧を前記平衡調整ゲインと乗算することにより前記交流指令電圧の不平衡補償量を算出し、前記不平衡補償量を前記各相の交流指令電圧に加算もしくは減算する構成としたことを特徴とする電力変換装置。
  15. 請求項2において、
    前記平衡調整ゲインを1などの所定値と加算もしくは減算した後、前記電力変換装置の各相の交流指令電圧と乗算する構成としたことを特徴とする電力変換装置。
  16. 多相の交流を直流に変換もしくは、直流を多相の交流に変換する電力変換器を備えたモジュールにおいて、
    前記電力変換器に流入する交流電流もしくは、前記電力変換器から出力される交流電流から不平衡電流成分を抽出し、
    前記不平衡電流成分を基に前記電力変換器の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整することを特徴とするモジュール。
  17. 入力側がリアクトルを介して交流電源に接続され、出力側の直流端子間に平滑コンデンサが接続された構成の交流を直流に変換するコンバータ回路と、
    出力側がモータに接続され、直流を交流に変換するインバータ回路と、
    前記コンバータ回路の入力交流電流もしくは直流側の母線直流電流を検出する電流検出回路と、
    前記インバータ回路の出力交流電流もしくは直流側の母線直流電流を検出する電流検出回路と、
    前記電流検出回路の電流検出値を用いて前記コンバータ回路とインバータ回路を制御する制御部を備えたモジュールにおいて、
    前記コンバータ回路の入力交流電流の不平衡電流成分を抽出し、前記不平衡電流成分から前記コンバータ回路の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整し、
    前記インバータ回路の出力交流電流の不平衡電流成分を抽出し、前記不平衡電流成分から前記インバータ回路の交流電圧を前記交流電流の不平衡電流成分を抑制するように調整することを特徴とするモジュール。
JP2007158141A 2007-06-15 2007-06-15 電力変換装置及びモジュール Pending JP2008312360A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007158141A JP2008312360A (ja) 2007-06-15 2007-06-15 電力変換装置及びモジュール
CNA2008101099574A CN101369783A (zh) 2007-06-15 2008-06-11 电力变换装置和模块
AT08010752T ATE549780T1 (de) 2007-06-15 2008-06-12 Stromwandler und modul mit einem stromwandler
EP08010752A EP2003758B1 (en) 2007-06-15 2008-06-12 Power conversion apparatus and module including the power conversion apparatus
ES08010752T ES2384404T3 (es) 2007-06-15 2008-06-12 Aparato de conversión de potencia y módulo que incluye el aparato de conversión de potencia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007158141A JP2008312360A (ja) 2007-06-15 2007-06-15 電力変換装置及びモジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008312360A true JP2008312360A (ja) 2008-12-25

Family

ID=39825815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007158141A Pending JP2008312360A (ja) 2007-06-15 2007-06-15 電力変換装置及びモジュール

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2003758B1 (ja)
JP (1) JP2008312360A (ja)
CN (1) CN101369783A (ja)
AT (1) ATE549780T1 (ja)
ES (1) ES2384404T3 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011217507A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Sinfonia Technology Co Ltd インバータ負荷模擬装置
JP2012196142A (ja) * 2009-01-16 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
JP2014529702A (ja) * 2011-08-12 2014-11-13 オープンハイドロ アイピーリミテッド 水力発電タービンを制御する方法及びシステム
JP2017060392A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 ダイキン工業株式会社 インバータ基板、接続順序の判断方法、欠相判断方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5063379B2 (ja) * 2008-01-11 2012-10-31 日立アプライアンス株式会社 電力変換装置、及び電力変換装置用モジュール、並びに、空気調和機及び冷凍装置
JP5161180B2 (ja) * 2009-09-17 2013-03-13 日立アプライアンス株式会社 モータ駆動装置、インバータ装置、コンバータ装置、及び冷凍空調機器
JP5883733B2 (ja) * 2012-07-06 2016-03-15 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP6378572B2 (ja) * 2014-07-30 2018-08-22 株式会社日立産機システム 電力変換制御装置および太陽光発電システム
CN105186545B (zh) * 2014-12-12 2018-08-07 艾思玛新能源技术(上海)有限公司苏州高新区分公司 一种逆变器的电流平衡控制方法及逆变器
US10126804B2 (en) 2016-02-19 2018-11-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Balancing input phases across server rack power supplies
JP6621356B2 (ja) * 2016-03-29 2019-12-18 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 電力変換装置、モータ駆動装置及びそれを用いた冷凍機器
EP3442089B1 (en) 2017-08-11 2020-06-17 HELLA GmbH & Co. KGaA Dual active bridge control circuit for use with unbalanced grid voltages
CN108336748B (zh) * 2018-01-10 2021-06-08 中船重工鹏力(南京)新能源科技有限公司 一种三相有功电流指定不平衡度补偿指令提取方法
US11870358B2 (en) * 2020-10-08 2024-01-09 Deere & Company Fault detection in a three-phase dab converter
TWI761186B (zh) * 2021-04-23 2022-04-11 瑞昱半導體股份有限公司 發送器電路、補償值校正裝置與同相與正交不平衡補償值校正方法
CN113992003A (zh) * 2021-09-24 2022-01-28 南京矽力微电子技术有限公司 功率转换模块及功率转换器
GB2619910B (en) * 2022-06-13 2024-07-24 3Ti Energy Hubs Ltd A controller

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07322497A (ja) * 1994-05-19 1995-12-08 Yuzuru Tsunehiro 配電用電流形アクティブフィルタ
JP2000116148A (ja) * 1998-02-13 2000-04-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2003088141A (ja) * 2001-09-13 2003-03-20 Hitachi Ltd 系統連系用電力変換装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5309349A (en) * 1992-09-22 1994-05-03 Industrial Technology Research Institute Current detection method for DC to three-phase converters using a single DC sensor
US5384696A (en) 1992-10-30 1995-01-24 Electric Power Research Institute, Inc. Active power line conditioner with fundamental negative sequence compensation
US6052297A (en) * 1998-05-06 2000-04-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power conversion apparatus
JP4687851B2 (ja) * 2001-05-29 2011-05-25 株式会社安川電機 Pwmサイクロコンバータの入力電流制御方法とpwmサイクロコンバータ装置
JP4601044B2 (ja) * 2004-08-30 2010-12-22 日立アプライアンス株式会社 電力変換装置およびその電力変換装置を備えた空気調和機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07322497A (ja) * 1994-05-19 1995-12-08 Yuzuru Tsunehiro 配電用電流形アクティブフィルタ
JP2000116148A (ja) * 1998-02-13 2000-04-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2003088141A (ja) * 2001-09-13 2003-03-20 Hitachi Ltd 系統連系用電力変換装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012196142A (ja) * 2009-01-16 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
JP2012231671A (ja) * 2009-01-16 2012-11-22 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
JP2012231672A (ja) * 2009-01-16 2012-11-22 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
JP2011217507A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Sinfonia Technology Co Ltd インバータ負荷模擬装置
US9670897B2 (en) 2011-08-12 2017-06-06 Openhydro Ip Limited Method and system for controlling hydroelectric turbines
US9541053B2 (en) 2011-08-12 2017-01-10 Openhydro Ip Limited Method and system for controlling hydroelectric turbines
US9638160B2 (en) 2011-08-12 2017-05-02 Openhydro Ip Limited Method and system for controlling hydroelectric turbines
JP2014529702A (ja) * 2011-08-12 2014-11-13 オープンハイドロ アイピーリミテッド 水力発電タービンを制御する方法及びシステム
JP2017060392A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 ダイキン工業株式会社 インバータ基板、接続順序の判断方法、欠相判断方法
WO2017047489A1 (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 ダイキン工業株式会社 インバータ基板、接続順序の判断方法、欠相判断方法
JP2018029465A (ja) * 2015-09-14 2018-02-22 ダイキン工業株式会社 インバータ基板、接続順序の判断方法
AU2016324266B2 (en) * 2015-09-14 2018-11-08 Daikin Industries, Ltd. Inverter substrate, method for determining connection sequence, and method for determining open phase
JP7005251B2 (ja) 2015-09-14 2022-01-21 ダイキン工業株式会社 接続順序の判断方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2003758B1 (en) 2012-03-14
ES2384404T3 (es) 2012-07-04
ATE549780T1 (de) 2012-03-15
EP2003758A1 (en) 2008-12-17
CN101369783A (zh) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008312360A (ja) 電力変換装置及びモジュール
JP4988329B2 (ja) 永久磁石モータのビートレス制御装置
JP4448855B2 (ja) 電力変換装置
JP3722048B2 (ja) モーター制御装置
JP4416764B2 (ja) 永久磁石モータのベクトル制御装置及びインバータモジュール
JP4901517B2 (ja) 交流電動機制御装置
WO2017221339A1 (ja) 電力変換装置
JP2007300780A (ja) 電力変換制御装置、電力変換制御方法、および電力変換制御用プログラム
EP1152520A2 (en) Inverter device
JPWO2008072348A1 (ja) インバータ装置
CN111837327B (zh) 电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法
WO2009087989A1 (ja) 電力変換装置、及び電力変換装置用モジュール、並びに、空気調和機及び冷凍装置
JP2016158323A (ja) アクティブフィルタを備えた高調波抑制装置
US11936311B2 (en) Controller for motor
WO2020217764A1 (ja) 電力変換装置およびそれを備えた電動車両システム
JP2003047261A (ja) インバータ装置の交流電流検出装置及び方法
JP5351390B2 (ja) 電力変換装置
JPH11275900A (ja) 同期電動機の制御装置
JP2004080975A (ja) 電動機の制御装置
JP6682313B2 (ja) モータ制御装置
JP2013172550A (ja) モータ制御装置及びモータの3相電圧指令生成方法
JP3509935B2 (ja) 電圧形pwmコンバータの制御装置
JP2006033937A (ja) 交流電動機の制御装置
KR0186048B1 (ko) 3상인버터의 출력전압 제어장치
JPH11122931A (ja) コンバータの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090327

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090327

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100406

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100803