特許7856212IP Force 特許公報全文掲載

ホーム > 特許ランキング > 東芝三菱電機産業システム株式会社 > 特許7856212

技術分野

マルチレベル電力変換システムの制御装置及びマルチレベル電力変換システム

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

図３１は、一態様に係るマルチレベル電力変換器１３０Ａの構成の一例を示す図である。図３１では、マルチレベル電力変換器の構成例１として、３レベルのＮＰＰ（Neutral Point Piloted）方式のマルチレベル電力変換器１３０Ａの構成が３相分示されている。図３１に示されるように、マルチレベル電力変換器１３０Ａでは、２つの直流コンデンサＣｐ，Ｃｎが、直流中性点Ｃを介して直列に接続され、直流中性点Ｃには、３相それぞれ、２つの半導体スイッチング素子（中性点素子）Ｑ２，Ｑ３が、逆直列接続されている。なお、図３１に示す例では、半導体スイッチング素子（中性点素子）Ｑ２，Ｑ３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のコレクタ側を共通にして逆直列接続されている。しかし、これには限られず、図示は省略するが、半導体スイッチング素子（中性点素子）Ｑ２，Ｑ３は、エミッタ側を共通にして逆直列接続されていてもよい。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

一態様に係るマルチレベル電力変換システムの制御装置は、複数の半導体スイッチング素子と複数の中性点素子とを有するマルチレベル電力変換器を有する、キャリアレベルシフト変調方式が用いられるマルチレベル電力変換システムの制御装置であって、各相の電圧指令値に基づいて変調波を生成する処理と、所定のキャリア周期を有する三角波信号であるキャリア波を生成する処理と、所定の振幅の範囲で変化し、キャリア波とは同一・・・　続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本件開示によれば、キャリアレベルシフト変調方式が用いられるマルチレベル電力変換器において、比較的低い周波数帯の高調波成分であるキャリア周波数付近の高調波を従来よりも抑制することができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

知財ポータルサイト IP Force にログインして確認する (無料)

この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 一マルチレベル電力変換システムの構成の一例を示す図である。
【図2】 図１に示すマルチレベル電力変換システムにおけるマルチレベル電力変換器の回路構成の一例を示す回路図である。
【図3】 図１に示すマルチレベル電力変換システムにおける制御装置の構成の一例を示す図である。
【図4】 図３に示す制御部の電圧指令生成部における制御構成の一例を示す図である。
【図5】 図３に示す制御部のゲート信号生成部における制御構成の一例を示す図である。
【図6】 比較例に係るゲート信号生成部における制御構成の一例を示す図である。
【図7】 図６に示す比較例に係るゲート信号生成部におけるキャリアレベルシフト変調の一例を示す図である。
【図8】 キャリアレベルシフト変調におけるスイッチングパターンの一例を示す図である。
【図9】 図８に示すスイッチングパターンのキャリアレベルシフト変調における各半導体素子の各ゲート信号の一例を示す図である。
【図10】 キャリアレベルシフト変調を使用した電力変換器の各相出力電圧高調波スペクトルのイメージ図である。
【図11】 図７の０クロス付近の拡大図とそのときの各半導体素子の各ゲート信号の一例を示す図である。
【図12】 図７に示す変調波の頂点付近における変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図13】 図１２に示す各相出力電圧の矩形波のフーリエ級数展開の一例を示す図である。
【図14】 変調波の符号と変調波の傾きとの関係の一例を示す図である。
【図15】 図１４に示すパターン１における変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図16】 図１４に示すパターン２における変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図17】 図１４に示すパターン３における変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図18】 図１４に示すパターン４における変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図19】 図５に示す一ゲート信号生成部においてキャリア注入制御が行われた場合におけるキャリア波と変調波との関係の一例を示す図である。
【図20】 図１９の０クロス付近の拡大図とそのときの各半導体素子の各ゲート信号の一例を示す図である。
【図21】 変調波の傾きが負の期間における、変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図22】 変調波の傾きが正の期間における、変調波、キャリア波、及び各相出力電圧の関係の一例を示す模式図である。
【図23】 キャリア注入制御が行われない場合と、キャリア注入制御が行われた場合とにおける、直流電圧で規格化された線間出力電圧の高調波スペクトルの一例を示す図である。
【図24】 交流出力電圧に対して直流電圧が小さい条件におけるキャリア波と変調波との一例を示す図である。
【図25】 図２４の変調波の頂点付近の拡大図とそのときのゲート信号の一例を示す図である。
【図26】 交流出力電圧に対して直流電圧が小さい条件におけるキャリア波とキャリア注入制御が行われた変調波との一例を示す図である。
【図27】 図２６の変調波の頂点付近の拡大図とそのときのゲート信号の一例を示す図である。
【図28】 図２に示す３レベルＮＰＰ方式の１相分の回路構成における直流コンデンサの電圧の充放電の一例を示す図である。
【図29】 一実施形態の変形例に係るゲート信号生成部における制御構成の一例を示す図である。
【図30】 図１から図５及び図１９から図２９に示した一実施形態及びその変形例における制御装置が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。
【図31】 一態様に係るマルチレベル電力変換器の構成の一例を示す図である。
【図32】 別の態様に係るマルチレベル電力変換器の構成の一例を示す図である
【図33】 別の態様に係るマルチレベル電力変換器の構成の一例を示す図である。
【図34】 別の態様に係るマルチレベル電力変換器の構成の一例を示す図である。

代表図 図1本件の代表的な図

１１…太陽電池；１２…直流ケーブル；１３…交流ケーブル；１４…変圧器；１５…交流電力系統（電力系統、系統）；２０…マルチレベル電力変換システム（３レベル電力変換システム、電力変換システム）；２０Ａ…マルチレベル電力変換システム（ｎレベル電力変換システム、電力変換システム）；２１…直流開閉器；２２…交流リアクトル；２３…交流コンデンサ；２４…交流開閉器；２５…直流電圧センサ；２６…交流電流センサ；３０…マルチレベル電力変換器（３レベル電力変換器、電力変換器、インバータ）；３０Ａ…マルチレベル電力変換器（ｎレベル電力変換器、電力変換器、インバータ）；３１…直流入出力部；３２…交流入出力部；４０…制御装置；４１…取得部；４２…出力部；４３…記憶部；４５…システムバス；５０…制御部；５１…動作制御部；５２…電圧指令生成部；５３，５３Ａ…ゲート信号生成部；６０…注入キャリア発生器；６１，６２，６３，６４…キャリア発生器；９０…処理回路；９１…プロセッサ；９２…メモリ；９３…ハードウェア；１２０…マルチレベル電力変換システム（３レベル電力変換システム、電力変換システム）；１３０Ａ～１３０Ｄ…（３レベル電力変換器、ｎレベル電力変換器、電力変換器、インバータ）；１５３…ゲート信号生成部；ＡＣ…交流端子；Ｃ…直流中性点；ＣＡ１…三角波キャリア（上側キャリア波、キャリア波）；ＣＡ２…三角波キャリア（下側キャリア波、キャリア波）；ＣＡ３，ＣＡ４…三角波キャリア（キャリア波）；ＣＡｉｎ…注入キャリア；Ｃｅｌｌ＃１～Ｃｅｌｌ＃４…チョッパセル；Ｃｎ，Ｃｐ…直流コンデンサ；Ｄ…変調波；Ｄ１～Ｄ４…還流ダイオード（逆並列ダイオード、ダイオード）；Ｄ５，Ｄ６…ダイオード；Ｄｃａ…変調波；Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗ…変調波；Ｄｕｃａ，Ｄｖｃａ，Ｄｗｃａ…変調波；ｆｃ…キャリア周波数；ｆｏ…基本波周波数（基本周波数、変調波周波数）；Ｇ…ゲート信号；Ｇ１～Ｇ４…ゲート信号；Ｇｕ１～Ｇｕ４，Ｇｖ１～Ｇｖ４，Ｇｗ１～Ｇｗ４…ゲート信号；Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ…交流電流値（交流電流、電流測定値、電流）；Ｉ＿ｒｅｆ，Ｉｕ＿ｒｅｆ，Ｉｖ＿ｒｅｆ，Ｉｗ＿ｒｅｆ…電流指令値；Ｋｐ…比例制御ゲイン；Ｎ…負極端子；ＮＣ…非接続端子；Ｐ…正極端子；Ｐ＿ｒｅｆ…出力電力指令値（電力指令値）；Ｑ１，Ｑ４…半導体スイッチング素子（半導体素子、素子）；Ｑ２，Ｑ３…半導体スイッチング素子（中性点素子、半導体素子、素子）；Ｔ…周期；Ｔ１～Ｔ４…区間；Ｖ＿ｒｅｆ，Ｖｕ＿ｒｅｆ，Ｖｖ＿ｒｅｆ，Ｖｗ＿ｒｅｆ…電圧指令値；Ｖｄｃ…直流電圧値（直流電圧、電圧測定値、電圧）

全ての図面はログインすると無料で閲覧できます。ログイン・ユーザー登録

［広告欄］

ログインすれば広告は減ります

ログインすれば広告は減ります

Copyright © Science Impact Inc. All Rights Reserved.