JP2012244674A

JP2012244674A - Ｐｗｍ電力変換器の並列運転装置および並列運転方法

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Publication number: JP2012244674A
Application number: JP2011110114A
Authority: JP
Inventors: Shizunori Hamada; 鎮教濱田; Toshimichi Takahashi; 利道高橋
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: JP5733015B2

Abstract

【課題】デッドタイム補償後の遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹおよび横流補償による遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹをそれぞれ無くすこともできる。
【解決手段】デッドタイム補償部６は、ＰＷＭ制御部４Ａ，４ＢからのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ１，Ｖｃｅ２）のオン・オフ時間の誤差時間を検出し、これら誤差時間を電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）として変換し、これらを各インバータ１，２の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各インバータの共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算する。横流制御部９は、各インバータ間の横流（Ｉｃ）を検出し、各インバータの共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＷＭ電力変換器の並列運転装置および並列運転方法に係り、特に、ＰＷＭ電力変換器間の横流補償と各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償に関する。

電力変換器は半導体素子を主回路スイッチング素子としてインバータまたはコンバータに構成される。この電力変換器の大容量化手段として、複数台の電力変換器の出力を並列接続して各電力変換器を同期運転する方法がある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

一般に、電力変換器の並列運転には出力電流を低下させる２つの要因が考えられる。一つ目の要因は横流の存在である。電力変換器の並列運転では出力を単に並列接続するだけでは電力変換器内部の素子の特性により、各装置の出力電流に不平衡が生じ、装置間に横流と呼ばれる循環電流が発生する。横流発生の原因として、配線インピーダンスの差、スイッチング素子のストレージタイムの差が考えられる。

二つ目の要因はデッドタイムの存在である。電力変換器の上下アーム短絡を防ぐためにデッドタイム生成回路がある。デッドタイム生成回路は上下アームが短絡しないようにデッドタイムを付加してゲート信号を作成する。

このようなデッドタイムを付加した電力変換器において、デッドタイムの存在が出力電流波形を歪ませる原因になる。従来の技術ではこの２つの要因を補償するために２つの補償回路を付加して電力変換器を並列運転している。

図５は特許文献１に記載される電力変換器の並列運転装置を示す。同図は２台の３相ＰＷＭインバータに横流補償とデッドタイム補償を付加した場合であり、単線図で表記する。図５の中で信号線に３本の斜線がある意味は３相あることを意味している。インバータ１、インバータ２の直流入力は直流電圧源ＰＮであり、これを並列に接続する。インバータ１、２の出力は相間リアクトルＬ＿ｍｕｔで接続し、Ｌ＿ｍｕｔの中間タップから負荷に接続する。インバータ１、インバータ２それぞれの出力電流をＩ１、Ｉ２とし、負荷に供給される出力電流はＩｏである。ここで、電流制御に使用する検出電流をＩｄｅｔとする。また、横流ＩｃはＩ１、Ｉ２の偏差で表される。下式にＩ１、Ｉ２、Ｉｏ、Ｉｄｅｔ、Ｉｃの関係を示す。

Ｉｏ＝Ｉ１＋Ｉ２＝Ｉｄｅｔ
Ｉｃ＝Ｉ２−Ｉ１
電流制御部（ＡＣＲ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｕｒｒｅｎｔＲｅｇｕｌａｔｏｒ）３は、両インバータに共通の電流指令値Ｉｃｍｄと両インバータの出力電流を平均した検出電流Ｉｄｅｔの偏差を比例積分（ＰＩ）演算して両インバータ共通の電圧指令値Ｖｃｍｄを生成する。ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部４は、両インバータ共通の電圧指令値Ｖｃｍｄとキャリア生成部５からの三角搬送波（キャリア：Ｃａｒｒｉｅｒ）を比較し、ゲート指令（ＰＷＭ指令）Ｇａｔｅを生成する。

デッドタイム補償部（ＤＴＣ：ＤｅａｄＴｉｍｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）６は、ゲート指令Ｇａｔｅと検出相電圧Ｖｃｅ１、Ｖｃｅ２とのオンタイムおよびオフタイムの誤差を検出し補償を行い、デッドタイム補償後のゲート指令Ｇａｔｅ’を生成する。

このデッドタイム補償演算には、インバータ１、インバータ２の検出相電圧Ｖ１、Ｖ２から、相電圧検出部（Ｖｃｅ）７が絶縁された検出相電圧Ｖｃｅ１、Ｖｃｅ２として出力する。インバータを２台並列接続するため、検出する誤差も２つの誤差（ゲート指令Ｇａｔｅと相電圧Ｖｃｅ１の誤差とゲート指令Ｇａｔｅと相電圧Ｖｃｅ２の誤差）があり、デッドタイム補償に使用する値は例えば２台のインバータの検出誤差の平均を取る。デッドタイム補償法の詳細は例えば特許文献３で提案されている。

横流補償部（ＣＣＣ：ＣｒｏｓｓＣｕｒｒｅｎｔＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）８は、ゲート指令Ｇａｔｅ’に対する横流補償演算を行い、インバータ１のゲート指令Ｇａｔｅ１’およびインバータ２のゲート指令Ｇａｔｅ２’を生成する。横流制御部（ＢａｌａｎｃｅＡＣＲ）９は、電流Ｉ１、Ｉ２の偏差（横流値Ｉｃ）を比例積分（ＰＩ）演算して横流分として求め、この横流分を補償するための横流補償時間Ｔｃｃｃとして算出し、これを横流補償部８にフィードバックする。

デッドタイム生成部（ＤＴ１、ＤＴ２）１０、１１は、ゲート指令Ｇａｔｅ１’およびＧａｔｅ２’を入力とし、これらにデッドタイム期間Ｔｄを付加したスイッチング指令Ｇ１＿Ｕ、Ｇ１＿Ｌ、Ｇ２＿Ｕ、Ｇ２＿Ｌを出力する。これら信号はインバータ１、２の各相および上下アーム別のスイッチング指令であり、インバータ１．２の各相の上下アームになるスイッチング素子間にデッドタイムを持たせてオン・オフ動作させる。

特許第３１８５２５７号公報特開２００４−１５９２３号公報特許第３４９６９４３号公報

図６に従来のデッドタイム補償と横流補償のタイムチャートを示す。図６において、従来のデッドタイム補償では、ゲート指令Ｇａｔｅと検出相電圧Ｖｃｅとの誤差Ｖｃｅ＿ＤＬＹを計測し、この計測誤差が小さくなるようにデッドタイム補償を行っている。補償後のゲート指令Ｇａｔｅ’は補償によりゲート指令Ｇａｔｅに近づいた指令になっている。しかし、まだ、ゲート指令Ｇａｔｅと補償後のゲート指令Ｇａｔｅ’とには遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹが存在する。

従来の横流補償では、デッドタイム補償と干渉させないようにするために横流補償遅延ＣＣＣ＿ＤＬＹが存在する。横流補償は横流補償遅延ＣＣＣ＿ＤＬＹを中心にパルスの幅を横流補償時間Ｔｃｃｃ分増やしたり、減らしたりすることで実現する。

なお、上記の誤差Ｖｃｅ＿ＤＬＹは、ゲートＧａｔｅの前縁での誤差と後縁での誤差で異なるが、図６および実施形態では説明簡略化のために同じものとして説明する。同様に、上記の遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹは、相電圧Ｖｃｅ１とＶｃｅ２が等しいものとして、以下では前縁と後縁で同じ遅延時間として説明する。さらに、横流補償時間Ｔｃｃｃも前縁と後縁で同じ補償時間として説明する。

上記のデッドタイム補償および横流補償を行った結果、Ｇａｔｅの幅は大きく変化する場合がある。もし、Ｇａｔｅ自体が細いパルス出力であった場合、デッドタイム生成時にパルス欠けが発生する可能性が高い。これより、従来の技術の補償では最小オンパルス時間の制限を長くする要因となり、細いパルスが出力できなくなり、結果的にインバータの最大出力の上限が低下する。

また、デッドタイム補償および横流補償の二つの補償を行うことで、遅延時間がＤＴＣ＿ＤＬＹとＣＣＣ＿ＤＬＹを合計した遅延時間が発生する。特に、インバータを高応答で使用する場合、これらの遅延時間が無駄時間にとなり、応答速度の上限が制限される。

本発明の目的は、デッドタイム補償後の遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹおよび横流補償による遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹをそれぞれ無くすこともできるＰＷＭ電力変換器の並列運転装置および並列運転方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、並列ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値に各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償値の平均値を加算し、これに各ＰＷＭ電力変換器別の横流補償値をそれぞれ加算してＰＷＭ電力変換器別の電圧指令値を生成するようにしたもので、以下の装置および方法を特徴とする。

（装置の発明）
（１）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出する相電圧検出部と、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算するデッドタイム補償部を備えたことを特徴とする。

（２）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記横流補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算する横流制御部を備えたことを特徴とする。

（３）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償手段と各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出する相電圧検出部と、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算するデッドタイム補償部を備え、
前記横流補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算する横流制御部を備えたことを特徴とする。

（方法の発明）
（４）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記デッドタイム補償は、相電圧検出部が各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出し、デッドタイム補償部が、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算することを特徴とする。

（５）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記横流補償は、横流制御部が、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算することを特徴とする。

（６）複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償と各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記デッドタイム補償は、相電圧検出部が各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出し、デッドタイム補償部が、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算し、
前記横流補償は、横流制御部が、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、並列ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値に各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償値の平均値を加算し、これに各ＰＷＭ電力変換器別の横流補償値をそれぞれ加算してＰＷＭ電力変換器別の電圧指令値を生成するようにしたため、デッドタイム補償後の遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹおよび横流補償による遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹをそれぞれ無くすことができる。

これら遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹと遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹを個々に無くすこと、および同時に無くすことにより、従来の個々の課題および両方の課題を解決することができる。

本発明の実施形態になるＰＷＭ電力変換器の並列運転装置の構成図。本発明の実施形態になるデッドタイム補償のタイムチャート。本発明の実施形態になる横流補償のタイムチャート。従来と実施形態によるデッドタイム補償波形と横流補償波形図。従来の電力変換器の並列運転装置の構成例を示す図。従来のデッドタイム補償と横流補償のタイムチャート。

（１）装置の構成
図１は、本発明の実施形態になるＰＷＭ電力変換器の並列運転装置の構成を示す。同図は２台の３相ＰＷＭインバータに横流補償とデッドタイム補償を併用した場合であり、単線図で表記する。なお、同様の構成を３台以上のＰＷＭインバータの並列運転装置に適用、さらには３台以上のＰＷＭ電力変換器の並列運転装置に適用することもできる。

インバータ１、インバータ２の直流入力は直流電圧源ＰＮであり、これを並列に接続する。インバータ１、２の出力は相間リアクトルＬ＿ｍｕｔで接続し、Ｌ＿ｍｕｔの中間タップから負荷に接続する。インバータ１、インバータ２それぞれの出力電流をＩ１、Ｉ２とし、負荷に供給される出力電流はＩｏである。ここで、電流制御に使用する検出電流をＩｄｅｔとする。また、横流ＩｃはＩ１、Ｉ２の偏差で表される。Ｉｄｅｔは電流指令Ｉｃｍｄに追従するように電流制御を行う。電流制御部３は電圧指令値Ｖｃｍｄを生成する。

本実施形態のデッドタイム補償および横流補償は、デッドタイム生成によってパルス欠けを発生することを防止し、補償による遅延を最小にすることや、デッドタイム補償と横流補償を干渉させないために、ＰＷＭ制御部からのゲート指令（ＰＷＭ指令）に対するデッドタイム補償値、さらには横流補償値を加算するのではなく、並列インバータの共通の電圧指令値に各インバータのデッドタイム補償値の平均値を加算し、これに各インバータ別の横流補償値をそれぞれ加算してインバータ別の電圧指令値を生成する。よって、ＰＷＭ制御部はインバータの並列台数分だけ設ける。本実施形態の場合、インバータは２台あるのでそれぞれのＰＷＭ制御部４Ａ，４ＢをＰＷＭ１、ＰＷＭ２とする。

ＰＷＭ１では電圧指令値Ｖｃｍｄ１’と三角搬送波Ｃａｒｒｉｅｒを比較し、ゲート指令Ｇａｔｅ１を生成し、同様にＰＷＭ２では電圧指令値Ｖｃｍｄ２’とＣａｒｒｉｅｒを比較し、ゲート指令Ｇａｔｅ２を生成する。デッドタイム生成部（ＤＴ１、ＤＴ２）１０，１１は、Ｇａｔｅ１’およびＧａｔｅ２’を入力とし、デッドタイム期間Ｔｄを有したスイッチング指令Ｇ１＿Ｕ、Ｇ１＿Ｌ、Ｇ２＿Ｕ、Ｇ２＿Ｌを出力する。これら信号はインバータ１、２の各相および上下アーム別のスイッチング指令であり、インバータ１．２の各相の上下アームになるスイッチング素子間にデッドタイムを持たせてオン・オフ動作させる。

（２）デッドタイム補償
デッドタイム補償について説明する。図２にデッドタイム補償のタイムチャートを示す。ただし、図２は片方のインバータ１のタイムチャートのみを示す。まず、ゲート指令Ｇａｔｅ１と検出相電圧Ｖｃｅ１のオンタイムとオフタイムの誤差Ｖｃｅ＿ＤＬＹ１を計測する。デッドタイム補償部（ＤＴＣ）６は、誤差時間計測値をデッドタイム補償に使用するため、誤差時間計測値を電圧指令値Ｖｃｍｄ［ｐ．ｕ．］と同じ単位（電圧）に変換したデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃ１［ｐ．ｕ．］を得る。このデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃ１は、ＰＷＭ制御のキャリア生成部５が生成するキャリア信号の片振幅を１［ｐ．ｕ．］、キャリア周波数Ｆｃ［Ｈｚ］とすると下式の演算で求められる。

Ｖｄｔｃ１［ｐ．ｕ．］＝２×Ｖｃｅ＿ＤＬＹ１［ｓ］×２Ｆｃ［Ｈｚ］
同様に、デッドタイム補償部（ＤＴＣ）６は、他方のインバータ２のゲート指令Ｇａｔｅ２とオンタイムとオフタイムの誤差Ｖｃｅ２を検出し、デッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃ２を求める。さらに、デッドタイム補償部（ＤＴＣ）６は、インバータ２台分のＶｃｅ＿ＤＬＹが存在するので、それぞれのデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃ１，Ｖｄｔｃ２の平均をとり、それをデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃとして出力する。

デッドタイム補償部（ＤＴＣ）６からのデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃは、デッドタイム補償前のＧａｔｅ１と補償後の検出相電圧Ｖｃｅ１が一致するように、電圧指令値Ｖｃｍｄに重畳させる。この重畳は、次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算するものであり、例えば、ＰＷＭキャリアが下降中はオンタイムのデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃを加算し、ＰＷＭキャリアが上昇中はオフタイムのデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃを減算する。これにより、デッドタイム補償前のＧａｔｅ１と補償後のＶｃｅ１を一致させ、その誤差をほぼ零にしたデッドタイム補償が可能となる。

以上のように、本実施形態によるデッドタイム補償により、デッドタイム補償前のゲート指令Ｇａｔｅとデッドタイム補償後の相電圧検出値Ｖｃｅの誤差をほぼ零にすることができ、デッドタイム補償後の遅延時間ＤＴＣ＿ＤＬＹを無くすことができる。これに伴い、最小オンパルス時間の制限を小さくすることができ、より細いＰＷＭパルスが出力可能になる。また、より細いＰＷＭパルスが出力可能であれば、インバータなどの電力変換器の最大出力電圧を大きくすることができる。また、ＰＷＭインバータの無駄時間が小さくなることで、電流制御および周波数制御の応答が向上する。また、電圧指令にデッドタイム補償値を重畳しているため、デッドタイム生成時にパルス欠けが発生することはない。

また、相電圧検出部７は、従来の機構と変化ないため、デッドタイム補償部６のみを変更することで済む。

さらに、デッドタイム補償により、出力電流の６ｆ成分を小さくすることができる。図４（ａ）は、インバータに誘導性負荷を接続した試験での従来装置における電流波形を示し、図４（ｂ）は本実施形態によるデッドタイム補償を適用した場合の電流波形を示す。これら波形図から、本実施形態によるデッドタイム補償によって、図４（ａ）の波形と比較して図４（ｂ）のように電流のひずみが低減していることが確認できた。

（３）横流補償
横流補償について説明する。図３に横流補償のタイムチャート示す。ここで、図３は説明簡略化のためにデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃ＝０の場合を示す。

横流制御部（ＢａｌａｎｃｅＡＣＲ）９は、インバータ１、２の出力電流Ｉ１、Ｉ２の偏差（横流値Ｉｃ）を比例積分（ＰＩ）演算し、各ＰＷＭインバータの共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値Ｖｃｃｃとして求める。この横流補償値Ｖｃｃｃは、横流値Ｉｃが零になるように、デッドタイム補償後の電圧指令値Ｖｃｍｄ’に加算してインバータ１の電圧指令値Ｖｃｍｄ１’とし、デッドタイム補償後の電圧指令値Ｖｃｍｄ’から減算してインバータ２の電圧指令値Ｖｃｍｄ２’とする。これにより、２つのインバータ１，２の電圧は横流が発生しない方向に偏差が生まれるので、横流は小さくなる。

以上までに説明したデッドタイム補償電圧Ｖｄｔｃと横流補償電圧Ｖｃｃｃは、デッドタイム補償後電圧指令値Ｖｃｍｄ’、横流補償後電圧指令値Ｖｃｍｄ１’、Ｖｃｍｄ２’とは下式の関係になる。

Ｖｃｍｄ’＝Ｖｃｍｄ＋Ｖｄｔｃ
Ｖｃｍｄ１’＝Ｖｃｍｄ’＋Ｖｃｃｃ
Ｖｃｍｄ２’＝Ｖｃｍｄ’＋Ｖｃｃｃ
以上のように、本実施形態による横流補償により、横流補償前のゲート指令Ｇａｔｅ’と横流補償後のゲート指令Ｇａｔｅ１’、Ｇａｔｅ２’の遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹをほぼ零にでき、この横流補償による遅延時間ＣＣＣ＿ＤＬＹを無くすことができる。これに伴い、最小オンパルス時間の制限を小さくなることができ、より細いＰＷＭパルスが出力可能になる。また、より細いＰＷＭパルスが出力可能であれば、インバータなどの電力変換器の最大出力電圧を大きくすることができる。また、ＰＷＭインバータの無駄時間が小さくなることで、電流制御および周波数制御の応答が向上する。また、電圧指令に横流補償値を重畳しているため、横流補償によりパルス欠けが発生することはない。また、横流制御部９は従来の機構と変化ないため、横流補償部８のみを変更することで済む。

さらに、横流補償により、出力電流のひずみを小さくすることができる。図４（ｃ）は本実施形態による横流補償を適用した場合の電流波形を示し、図４（ａ）の波形と比較して図４（ｃ）のように電流のひずみが低減していることが確認できた。

（４）デッドタイム補償と横流補償の併用
前記まではデッドタイム補償と横流補償を個別に適用した場合の作用効果を説明したが、デッドタイム補償と横流補償を同時に適用することで相乗効果を得ることができる。

例えば、デッドタイム補償および横流補償を電圧指令に同時に重畳する場合は、各々の補償の非干渉化が可能になる。図４（ｄ）は、図１の構成によるデッドタイム補償および横流補償を同時に適用した場合の電流波形を示し、デッドタイム補償および横流補償は互いに干渉せず、図４（ｂ）、（ｃ）の補償効果を有していることが確認できた。

１、２インバータ
３電流制御部
４，４Ａ，４ＢＰＷＭ制御部
５キャリア生成部
６デッドタイム補償部
７相電圧検出部
８横流補償部
９横流制御部
１０、１１デッドタイム生成部

Claims

複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出する相電圧検出部と、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算するデッドタイム補償部を備えたことを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転装置。
複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記横流補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算する横流制御部を備えたことを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転装置。
複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償手段と各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償手段を有して各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転装置であって、
前記デッドタイム補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出する相電圧検出部と、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算するデッドタイム補償部を備え、
前記横流補償手段は、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算する横流制御部を備えたことを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転装置。
複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記デッドタイム補償は、相電圧検出部が各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出し、デッドタイム補償部が、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算することを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転方法。
複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記横流補償は、横流制御部が、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算することを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転方法。
複数台のＰＷＭ電力変換器の出力を並列接続し、各ＰＷＭ電力変換器間の横流補償と各ＰＷＭ電力変換器のデッドタイム補償をして各電力変換器を同期運転するＰＷＭ電力変換器の並列運転方法であって、
前記デッドタイム補償は、相電圧検出部が各ＰＷＭ電力変換器の相電圧（Ｖｃｅ）を検出し、デッドタイム補償部が、各ＰＷＭ電力変換器別のＰＷＭ制御部からのＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と前記相電圧（Ｖｃｅ）のオン時間の誤差時間を検出、およびＰＷＭ指令（Ｇａｔｅ）と相電圧（Ｖｃｅ）のオフ時間の誤差時間を検出し、これら検出した誤差時間を各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位のデッドタイム補償電圧（Ｖｄｔｃ）としてそれぞれ変換し、これらデッドタイム補償電圧を各ＰＷＭ電力変換器の次回のＰＷＭ制御のオン／オフの極性に応じて、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）に加減算し、
前記横流補償は、横流制御部が、各ＰＷＭ電力変換器間の横流（Ｉｃ）を検出し、各ＰＷＭ電力変換器の共通の電圧指令値（Ｖｃｍｄ）と同じ単位の横流補償値（Ｖｃｃｃ）として求め、この横流補償値（Ｖｃｃｃ）を前記横流（Ｉｃ）の値に応じて一方のＰＷＭ電圧指令値に加算し、他方のＰＷＭ電圧指令値から減算することを特徴とするＰＷＭ電力変換器の並列運転方法。