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公開番号2024099231
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-25
出願番号2023003025
出願日2023-01-12
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社TMEIC,三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240718BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電流制御部8は、交流電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する。電流制御部8は、正相d軸電流指令値と逆相d軸電流指令値とを合成してd軸電流指令値を生成するとともに、正相q軸電流指令値と逆相q軸電流指令値とを合成してq軸電流指令値を生成する手段と、d軸電流指令値およびq軸電流指令値に対する電流検出器5の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、電流検出器5の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、比例積分制御演算による演算値と、積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電圧を三相交流電圧に変換して三相交流電力系統または三相交流負荷に出力する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記三相交流電圧指令値に基づいて前記電力変換器の制御信号を生成することにより、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、正相ｄ軸電流指令値および正相ｑ軸電流指令値、ならびに、逆相ｄ軸電流指令値および逆相ｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記逆相ｄ軸電流指令値とを合成してｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記逆相ｑ軸電流指令値とを合成してｑ軸電流指令値を生成する手段と、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、
前記電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、
前記逆相座標系に変換された前記電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、
前記比例積分制御演算による演算値と、前記積分制御演算による演算値とを用いて前記三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む、電力変換装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記電流制御部は、
前記電流検出器により検出される前記出力電流を正相ｄ軸電流および正相ｑ軸電流に変換する第１の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第２の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して前記ｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して前記ｑ軸電流指令値を生成する加算器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御を行う第２の補償器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差を前記逆相座標系に変換する第３の座標変換器と、
前記逆相座標系に変換された前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を前記正相座標系に変換する第４の座標変換器と、
前記第１の補償器による演算値と、前記第２の補償器による演算値と、前記第４の座標変換器による演算値との和を二相三相変換することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第５の座標変換器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電流制御部は、
前記電流検出器により検出される前記出力電流を正相ｄ軸電流および正相ｑ軸電流に変換する第１の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第２の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して第１のｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して第１のｑ軸電流指令値を生成する第１の加算器と、
前記第１のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第１のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記正相ｄ軸電流指令値および前記正相ｑ軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第１のフィルタと、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第２のフィルタと、
前記第２のフィルタを通過した前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を前記正相座標系に変換する第３の座標変換器と、
前記第１のフィルタを通過した前記正相ｄ軸電流指令値と前記第３の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して第２のｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記第１のフィルタを通過した前記正相ｑ軸電流指令値と前記第３の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して第２のｑ軸電流指令値を生成する第２の加算器と、
前記第２のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第２のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第２のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差を前記逆相座標系に変換する第４の座標変換器と、
前記逆相座標系に変換された前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を前記正相座標系に変換する第５の座標変換器と、
前記第１の補償器による演算値と、前記第２の補償器による演算値と、前記第５の座標変換器による演算値との和を二相三相変換することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第６の座標変換器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電流制御部は、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第１の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して前記ｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第１の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して前記ｑ軸電流指令値を生成する第１の加算器と、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第２の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を正相ｄ軸電流の偏差および正相ｑ軸電流の偏差に変換する第３の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第４の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を逆相ｄ軸電流の偏差および逆相ｑ軸電流の偏差に変換する第５の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流の偏差および前記逆相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を二相三相変換する第６の座標変換器と、
前記第１の補償器による演算値と、前記第４の座標変換器による演算値と、前記第６の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第２の加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２の補償器および前記第３の補償器の少なくとも一方は、積分制御特性に加えて直流以外の成分を減衰させるフィルタ特性を有する、請求項２から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２００８－２３４２９８号公報（特許文献１）には、三相電圧指令値に従って三相交流電力を交流電力系統に供給する電力変換器を制御する制御装置が開示されている。この制御装置は、三相交流電流を基準位相に基づいてｄ軸電流およびｑ軸電流に変換するｄｑ変換器と、ｄ軸電流指令値に対するｄ軸電流の偏差に基づいてｄ軸電圧指令値を生成する電流制御器と、ｑ軸電流指令値に対するｑ軸電流の偏差に基づいてｑ軸電圧指令値を生成する電流制御器とを備え、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を補正基準位相に従って逆ｄｑ変換して三相電圧指令値を生成するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２３４２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される制御装置は、正相座標系でのｄ軸電流の偏差およびｑ軸電流の偏差を補償するための制御演算を行うことによって三相電圧指令値を生成するように構成されている。
【０００５】
一方で、交流電力系統の系統電圧が過渡的に変動したことにより系統電圧が三相不平衡状態となった場合には、正相成分に加えて、逆相成分が発生する。したがって、三相不平衡を取り扱うためには、正相成分の他に、逆相成分を考慮する必要がある。しかしながら、特許文献１では、電力変換器の出力電流の正相成分のみを制御するように構成されるため、出力電流の逆相成分については制御されない。その結果、逆相成分の定常偏差が残ってしまうという問題がある。
【０００６】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る電力変換装置は、直流電圧を三相交流電圧に変換して三相交流電力系統または三相交流負荷に出力する電力変換器と、電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、交流電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、三相交流電圧指令値に基づいて電力変換器の制御信号を生成することにより、電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含む。交流電流指令値は、正相ｄ軸電流指令値および正相ｑ軸電流指令値、ならびに、逆相ｄ軸電流指令値および逆相ｑ軸電流指令値を含む。電流制御部は、正相ｄ軸電流指令値と逆相ｄ軸電流指令値とを合成してｄ軸電流指令値を生成するとともに、正相ｑ軸電流指令値と逆相ｑ軸電流指令値とを合成してｑ軸電流指令値を生成する手段と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、比例積分制御演算による演算値と、積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図１に示した電力変換器の構成例を示す回路図である。
実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
参考例に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分について同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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