(57)【要約】【課題】  本発明は変圧器の二次側で並列に多重化した多重インバータ装置において、零相電流を流さない技術を提供することにある。【解決手段】  本発明の目的は、各単位インバータに接続されているコンデンサをすべて電気的に絶縁することで達成できる。すなわち、本発明の一形態によれば、直流コンデンサに印加される直流電圧を三相交流電圧に変換する単位インバータの各相出力端をオープン巻線変圧器の一次巻線の一端に接続し、前記一次巻線の他端に別の単位インバータの各相出力端が接続され、該２つの単位インバータで構成された単位インバータ対とオープン巻線のセットが複数並列接続された多重インバータ装置において、各単位インバータに接続される直流コンデンサを各々電気的に絶縁することを特徴とする多重インバータ装置により達成できる。【選択図】図１
2010088162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、
前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、
前記単位インバータは自己消弧形素子を有し、電圧源の直流電圧を三相交流電圧に変換するものであり、
前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、
前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、
前記各単位インバータに接続される各直流電圧源がすべて絶縁されていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
請求項１のインバータ装置において、
前記各単位インバータの直流電圧源に直流コンデンサを適用したことを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、
前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、
前記単位インバータは直流コンデンサの直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、
前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、
前記インバータ装置を構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、
前記２台の単位インバータの各直流コンデンサは互いに絶縁されており、
前記直流コンデンサの直流電圧を個別に制御することを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
請求項３のインバータ装置において、
前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの平均値を直流電圧指令に応じて制御する平均直流電圧制御機能と、
前記直流電圧指令に対して個別に直流電圧を制御する個別直流電圧制御機能を備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項５】
請求項３のインバータ装置において、
前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの電圧を、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの電圧の平均に応じて制御することを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】
請求項３のインバータ装置において、
前記２台の単位インバータの各交流出力電圧の位相を個別に制御することで、前記２台の単位インバータに接続される各直流コンデンサの直流電圧を個別に制御する機能を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項７】
請求項３のインバータ装置において、
無効電力指令の大きさによって、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの直流電圧を個別制御する制御方法を切り替える機能を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項８】
請求項３のインバータ装置において、
各単位インバータの出力電圧を制御する制御回路は、前記各単位インバータの出力電圧および電流の制御を行うｄ軸及びｑ軸上の回転座標制御系を備え、
前記制御回路は、ベクトル制御演算器と、個別直流電圧制御回路とを備え、
前記ベクトル制御演算器は、前記各単位インバータが出力すべき無効電力指令と、有効電力指令を入力とし、前記各単位インバータが出力すべきｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を算出する電流指令演算器と、
前記２台の単位インバータで共通である三相の出力電流を三相二相変換及びｄｑ座標変換し、フィードバックｄ軸電流，  フィードバックｑ軸電流を出力する座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令、前記ｑ軸電流指令及び、前記フィードバックｄ軸電流，前記フィードバックｑ軸電流を入力とし、前記各単位インバータが出力すべきｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を算出する電流制御器と、
前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を１８０°位相反転する位相調整器と、
ｄｑ逆変換及び二相三相変換し、前記各単位インバータの三相出力電圧指令を算出する逆座標変換器とを備え、
前記個別直流電圧制御回路は、前記各単位インバータの各直流コンデンサの直流電圧と直流電圧指令との偏差と、前記フィードバックｑ軸電流の極性に応じて、補償電圧を算出し、前記無効電力指令の大きさが、有効電力指令の大きさよりも大きいときに、前記補償電圧を前記ｑ軸電圧指令に加算することで前記２台の単位インバータの各直流電圧と前記直流電圧指令との偏差を小さくすることを特徴とするインバータ装置。
【請求項９】
請求項８のインバータ装置において、
前記二台の単位インバータの各直流電圧と直流電圧指令との偏差に応じて補償電圧を出力し、
前記補償電圧を前記ｄ軸電圧指令に加算することで、前記無効電力指令の大きさが、有効電力指令の大きさよりも大きいときに、前記２台の単位インバータの各直流電圧と前記直流電圧指令との偏差を小さくすることを特徴とするインバータ装置。
【請求項１０】
請求項３のインバータ装置を１セットとし、該セットを変圧器の２次側で並列に接続することで多重化したことを特徴とするインバータ装置。
【請求項１１】
２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、
前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、
前記単位インバータは直流電圧源の直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、
前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、
前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、
前記複数セットの各第１の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、
前記複数セットの各第２の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、
単位インバータの直流コンデンサが直流短絡しないように設けられるデッドタイムによって発生する零相電圧に対して逆極性の補償電圧を出力すること前記零相電圧を抑制することを特徴とするインバータ装置。
【請求項１２】
請求項１１のインバータ装置において、
各単位インバータに与えられるデッドタイムの長さと、前記各単位インバータのキャリアの周期と、前記各単位インバータの出力する各相出力電流の極性とに基づき補償電圧を算出し、前記補償電圧を各単位インバータの各相電圧指令に加算することで、前記各単位インバータが発生する零相電圧を抑制することを特徴とするインバータ装置。
【請求項１３】
請求項１１のインバータ装置において、
前記デッドタイム補償機能は、
各単位インバータの出力する各相出力電流の極性を判定する極性判定器と、
前記各単位インバータに与えられる周知のデッドタイムの長さと、前記各単位インバータのキャリアの周期とから決定される補償電圧を算出する補償電圧演算器を備え、
前記補償電圧を各単位インバータの各相電圧指令に加算または減算することで、各単位インバータを通流する零相電流を抑制することを特徴とするインバータ装置。
【請求項１４】
２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、
前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、
前記単位インバータは直流電圧源の直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、
前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、
前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、
前記複数セットの各第一の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、
前記複数セットの各第二の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、
各単位インバータの出力する零相電流を検出し、前記零相電流の検出値に基づき、前記各  単位インバータの出力電圧を制御することで、前記各単位インバータを通流する零相電流を抑制することを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に係り、特に複数台のインバータの出力を組み合わせることによって、出力容量を増大させた多重のインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置を電力系統に連系させる場合、〔非特許文献１〕に示すように、一定以上の大きさの高調波電流を電力系統へ流出させないようガイドラインが設けられており、例えば、〔非特許文献２〕では、図２のような、変圧器を介して複数台のインバータの出力を合成することにより、出力電圧波形に含まれる高調波を低減し、その結果、系統へ流出する高調波電流を低減する多重インバータ装置が開示されている。
【０００３】
前記多重インバータ装置は、単位インバータ１０１の各相交流出力端は、オープンデルタ巻線変圧器１２１の一次巻線の一方に接続され、単位インバータ１０２の各相交流出力端は、前記オープンデルタ巻線変圧器１２１の一次巻線の他方に接続され、前記単位インバータ１０１と前記単位インバータ１０２の直流ラインはともに直流コンデンサ１１１に接続され、単位インバータ対１８１を構成している。
【０００４】
前記単位インバータ対１８１を構成する前記単位インバータ１０１，１０２は、互いに交流出力電圧指令を同じ大きさで逆極性にすれば、出力電圧パルスが３レベルになり、高調波を低減することができる。
【０００５】
図２で開示された多重インバータ装置は、前記単位インバータ対１８１と同じ構成の単位インバータ対１８２と前記単位インバータ対１８１をオープン巻線変圧器１２２とオープン巻線変圧器１２１の２次側で並列に接続されている。さらに、該多重インバータ装置は、前記単位インバータ対１８１と単位インバータ対１８２の直流端子はいずれも直流コンデンサ１１１に接続されている。また、各単位インバータの変調方式として、周知のＰＷＭ変調を用い、かつすべての単位インバータのキャリアの周波数を同一としている。また、単位インバータ対１８１を構成する各単位インバータと単位インバータ対１８２を構成する各単位インバータのキャリアの位相は９０度異なる。
【０００６】
単位インバータ対１８１と単位インバータ対１８２のキャリア位相をずらすことにより、多重インバータ装置１３１の出力する高調波電圧を相殺できる。また、単位インバータ対が複数台、例えばｎ台で多重インバータ装置を構成する場合、各単位インバータ対のキャリア位相は１８０度／ｎ度の位相差をもたせることで、各単位インバータの出力する高調波電圧を相殺できる。
【０００７】
次に、〔特許文献１〕で開示された多重インバータ装置の構成を図３に示す。この多重インバータ装置は、相互に電気的に絶縁された第一の直流コンデンサ１１２，１１３と、第一の直流コンデンサ１１２に印加されている直流電圧を三相交流電圧に変換する、それぞれ直流電圧が共通である第一群の単位インバータ１０１，１０３と、第二の直流コンデンサ１１３に印加されている直流電圧を三相交流電圧に変換する、それぞれ直流電圧が共通である第二群の単位インバータ１０２，１０４と、これら各単位インバータと接続されるオープンデルタ結線の変圧器１２１，１２２の一次巻線のそれぞれ一端には、前記第一群の単位インバータ１０１、１０３の各相交流出力端を、他端には、前記第二群の単位インバータ１０２，１０４の各相交流出力端を接続し、変圧器二次側で直列に多重化されているものである。
【０００８】
〔特許文献１〕では、図３の多重インバータ装置１３２は、第三次零相電圧を出力電圧指令に加算するなどの周知の電圧利用率向上制御を実施できることが特徴であると示されている。
【０００９】
また、〔非特許文献〕で開示された図２の多重インバータ装置１３１は、〔特許文献１〕の中で従来技術として扱われている。
【００１０】
図２の前記多重インバータ装置１３１では、周知の電圧利用率向上制御を実施すると、図２の太線で示す、単位インバータ１０１から直流コンデンサ１１１、単位インバータ１０２、オープンデルタ結線の変圧器１２１といった経路で過大な零相電流が還流してしまう。
【００１１】
但し、図２では、流れる零相電流のうち１相分のみを示しているが、実際には同位相の電流が三相に流れている。以後、別図でも零相電流の経路を示すときは、１相分のみ太線で示すこととする。
【００１２】
そして、図３に示す回路では、第一の直流コンデンサ１１２と第二の直流コンデンサ１１３は互いに電気的に絶縁されているため、前述した経路に関しては零相電流は流れず、周知の電圧利用率向上制御を実施でき、インバータの利用率が向上させることができる。
【００１３】
【特許文献１】特開平０６−００８８２１号公報
【非特許文献１】ＪＥＡＧ  ９７０２−１９９５
【非特許文献２】長谷川、竹田、他著「系統安定化用大容量事例式無効電力補償装置の開発」、電気学会論文誌Ｄ、１１１巻１０号、平成３年、ｐ８４５−８５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の明細書では、変換器に接続されている方を『変圧器一次側』、電力系統など変換器以外が接続されているほうを『変圧器二次側』として説明する。
【００１５】
図４は、図３で示した多重インバータ装置１３２の変圧器２次側の結線方法を並列に変更した、多重インバータ装置である。
【００１６】
発明者らは、図４に示した多重インバータ装置１３３の構成では、〔特許文献１〕で対策された経路とは別の経路で零相電流が流れてしまうことを発見した。
【００１７】
即ち、単位インバータの交流出力端に零相電圧が発生すると、例えば、図４の太線で示すような、単位インバータ１０２，オープンデルタ結線の変圧器１２１の一次巻線，単位インバータ１０１，第一の直流コンデンサ１１２，単位インバータ１０３，オープンデルタ結線の変圧器１２２の一次巻線，単位インバータ１０４，第二の直流コンデンサ１１３という経路で、零相電流が流れる。
【００１８】
そのため、図４のオープンデルタ結線の変圧器１２１，１２２に、一般的な三脚鉄心を用いた場合、前記零相電圧により変圧器に発生する磁束は、空気中に漏れ、零相電流に対する励磁インダクタンスは非常に小さいので、過大な零相電流が流れてしまう。
【００１９】
前述の過大な零相電流を抑制するためには、従来の技術では五脚鉄心を用いた変圧器や零相リアクトルなどが必要となり、装置が大型化してしまう。
【００２０】
本発明の目的は、変圧器の二次側で並列に多重化した多重インバータ装置において、零相電流を流さない技術を提供することにある。
【００２１】
尚、単位インバータの交流出力端に重畳する零相電圧は、例えば、インバータのＰＮ短絡を防ぐために設けられる周知のデッドタイムなどにより発生する。該零相電圧が発生するメカニズムは、実施例３で説明している。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を達成するために、本発明は２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、前記単位インバータは自己消弧形素子を有し、電圧源の直流電圧を三相交流電圧に変換するものであり、前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、前記各単位インバータに接続される各直流電圧源がすべて絶縁されていることを特徴とするものである。
【００２３】
更に、本発明のインバータ装置は、前記各単位インバータの直流電圧源に直流コンデンサを適用したことを特徴とするインバータ装置。
【００２４】
また、上記課題を達成するために、本発明は２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、前記単位インバータは直流コンデンサの直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、前記インバータ装置を構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサは互いに絶縁されており、前記直流コンデンサの直流電圧を個別に制御することを特徴とするものである。
【００２５】
更に、本発明のインバータ装置は、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの平均値を直流電圧指令に応じて制御する平均直流電圧制御機能と、前記直流電圧指令に対して個別に直流電圧を制御する個別直流電圧制御機能を備えることを特徴とするものである。
【００２６】
更に、本発明のインバータ装置は、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの電圧を、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの電圧の平均に応じて制御することを特徴とするものである。
【００２７】
更に、本発明のインバータ装置は、前記２台の単位インバータの各交流出力電圧の位相を個別に制御することで、前記２台の単位インバータに接続される各直流コンデンサの直流電圧を個別に制御する機能を備えたことを特徴とするものである。
【００２８】
更に、本発明のインバータ装置は、無効電力指令の大きさによって、前記２台の単位インバータの各直流コンデンサの直流電圧を個別制御する制御方法を切り替える機能を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
更に、本発明のインバータ装置は、各単位インバータの出力電圧を制御する制御回路は、前記各単位インバータの出力電圧および電流の制御を行うｄ軸及びｑ軸上の回転座標制御系を備え、前記制御回路は、ベクトル制御演算器と、個別直流電圧制御回路とを備え、前記ベクトル制御演算器は、前記各単位インバータが出力すべき無効電力指令と、有効電力指令を入力とし、前記各単位インバータが出力すべきｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を算出する電流指令演算器と、前記２台の単位インバータで共通である三相の出力電流を三相二相変換及びｄｑ座標変換し、フィードバックｄ軸電流，フィードバックｑ軸電流を出力する座標変換器と、前記ｄ軸電流指令、前記ｑ軸電流指令及び、前記フィードバックｄ軸電流，前記フィードバックｑ軸電流を入力とし、前記各単位インバータが出力すべきｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を算出する電流制御器と、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を１８０°位相反転する位相調整器と、ｄｑ逆変換及び二相三相変換し、前記各単位インバータの三相出力電圧指令を算出する逆座標変換器とを備え、前記個別直流電圧制御回路は、前記各単位インバータの各直流コンデンサの直流電圧と直流電圧指令との偏差と、前記フィードバックｑ軸電流の極性に応じて、補償電圧を算出し、前記無効電力指令の大きさが、有効電力指令の大きさよりも大きいときに、前記補償電圧を前記ｑ軸電圧指令に加算することで前記２台の単位インバータの各直流電圧と前記直流電圧指令との偏差を小さくすることを特徴とするものである。
【００３０】
更に、本発明のインバータ装置は、前記二台の単位インバータの各直流電圧と直流電圧指令との偏差に応じて補償電圧を出力し、前記補償電圧を前記ｄ軸電圧指令に加算することで、前記無効電力指令の大きさが、有効電力指令の大きさよりも大きいときに、前記２台の単位インバータの各直流電圧と前記直流電圧指令との偏差を小さくすることを特徴とするものである。
【００３１】
更に、本発明のインバータ装置は、前記インバータ装置を１セットとし、該セットを変圧器の２次側で並列に接続することで多重化したことを特徴とするものである。
【００３２】
また、上記課題を達成するために、本発明は２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、前記単位インバータは直流電圧源の直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、前記複数セットの各第１の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、前記複数セットの各第２の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、単位インバータの直流コンデンサが直流短絡しないように設けられるデッドタイムによって発生する零相電圧に対して逆極性の補償電圧を出力すること前記零相電圧を抑制することを特徴とするものである。
【００３３】
更に、本発明のインバータ装置は、各単位インバータに与えられるデッドタイムの長さと、前記各単位インバータのキャリアの周期と、前記各単位インバータの出力する各相出力電流の極性とに基づき補償電圧を算出し、前記補償電圧を各単位インバータの各相電圧指令に加算することで、前記各単位インバータが発生する零相電圧を抑制することを特徴とするものである。
【００３４】
更に、本発明のインバータ装置は、前記デッドタイム補償機能は、各単位インバータの出力する各相出力電流の極性を判定する極性判定器と、前記各単位インバータに与えられる周知のデッドタイムの長さと、前記各単位インバータのキャリアの周期とから決定される補償電圧を算出する補償電圧演算器を備え、前記補償電圧を各単位インバータの各相電圧指令に加算または減算することで、各単位インバータを通流する零相電流を抑制することを特徴とするものである。
【００３５】
また、上記課題を達成するために、本発明は２台以上の単位インバータと、変圧器とを備え、前記２台以上の単位インバータが前記変圧器の二次側で並列に接続されたインバータ装置において、前記単位インバータは直流電圧源の直流電圧を自己消弧形素子により三相交流電圧に変換するものであり、前記変圧器は一次側の巻線がオープンデルタ結線であるオープンデルタ変圧器であり、前記セットを構成する前記２台の単位インバータと前記変圧器は、前記変圧器の一次側の巻線の一端に前記単位インバータのうち一方を、他端には前記単位インバータのうち他方を接続されており、前記複数セットの各第一の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、前記複数セットの各第二の単位インバータに接続される直流コンデンサは互いに接続されており、各単位インバータの出力する零相電流を検出し、前記零相電流の検出値に基づき、前記各単位インバータの出力電圧を制御することで、前記各単位インバータを通流する零相電流を抑制することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のインバータ装置によれば、例えば、デッドタイムなどにより零相電圧が発生した場合でも、各単位インバータに接続される直流コンデンサは各々電気的に絶縁されているため、零相電流は流れない。
【００３７】
この結果、零相電流を抑制するための零相リアクトルが不要となり、装置の小型化が可能となる。
【００３８】
また、一方、図２と図３と同様に、キャリアの位相をずらすことで、高調波電圧を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４０】
図１は、本発明の多重インバータ装置の第１の実施形態である系統連系多重インバータ装置の概要を示す。
【００４１】
まず、本発明の第一の実施形態である系統連系多重インバータ装置の構成について説明する。
【００４２】
本実施例の系統連系多重インバータ装置３１は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの自己消弧形素子を有する電圧形インバータ装置（本明細書では単に単位インバータと称す）１，２と単位インバータ１，２の出力電圧を制御するための出力電圧指令を出力する制御回路６１と、制御回路６１から与えられる出力電圧指令に応じて前記単位インバータの自己消弧形素子のオン，オフを制御するためのゲートパルスを生成するＰＷＭ回路５１，５２と、各々が電気的に絶縁され、前記単位インバータ１，２にそれぞれ接続される直流コンデンサ１１，１２とを備えて構成される単位インバータ対８１，８２と、オープン巻線変圧器（以後単に変圧器と称す）２１，２２と、交流電圧検出器７１，電流検出器７２，直流電圧検出器７３で構成される。
【００４３】
該変圧器２１の一次巻線の一端には、インバータ装置８１を構成する２台の単位インバータのうち一台、すなわち単位インバータ１の各相交流出力端が接続され、該変圧器２１の他端には、単位インバータ２の各相交流出力端が接続される。
【００４４】
同様に、該変圧器２２も一次巻線の一端には、単位インバータ対８２を構成する単位インバータのうち、単位インバータ３の各相交流出力端が接続され、該変圧器２２の他端には、単位インバータ４の各相交流出力端が接続される。
【００４５】
次に、本発明の第一の実施形態である系統連系多重インバータ装置３１の動作について説明する。
【００４６】
前記直流コンデンサ１１，１２，１３，１４に印加される直流電圧を交流電圧に変換する前記多重インバータ装置３１は、交流出力電流を、例えば、商用交流電源４１に供給する。
【００４７】
各制御回路６１は、電圧検出器７１、電流検出器７２及び、直流電圧検出器７３により検出された、商用交流電源４１の電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１、各単位インバータ１，２の出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１及び、前記各単位インバータ１，２の直流電圧Ｖdc_１，Ｖdｃ_２を入力とし、前各記単位インバータ１，２の各出力電圧を制御する出力電圧指令Ｖｕ_１*，Ｖｖ_１*，Ｖｗ_１*，Ｖｕ_２*，Ｖｖ_２*，Ｖｗ_２*を出力する。
【００４８】
ＰＷＭ回路５１，５２はそれぞれ、前記出力電圧指令Ｖｕ_１*，Ｖｖ_１*，Ｖｗ_１*，Ｖｕ_２*，Ｖｖ_２*，Ｖｗ_２*と三角波などのキャリアとの大小関係に基づき、前記単位インバータ１，２の自己消弧形素子のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うゲートパルスを出力する。
【００４９】
変圧器２１の一次巻線の一端には、前記単位インバータ１の各相出力端が接続され、他端に前記単位インバータ２の各相出力端に接続されるため、変圧器２１の一次巻線の両端には、前記ゲートパルスに基づき出力される前記単位インバータ１と前記単位インバータ２の出力電圧の差分が印加される。
【００５０】
よって、同じ変圧器２１に接続される前記単位インバータ１，２に、それぞれ与えられる出力電圧指令を同じ大きさで逆極性にすれば、前記変圧器２１の一次巻線には、前記単位インバータ１，２が出力する電圧の２倍の大きさの電圧を出力できる。
【００５１】
また、変圧器２１の一次巻線に印加される出力電圧のパルス変化は、３レベルとなるため、高調波電圧を低減することができる。
【００５２】
また、単位インバータ対８１，８２を、それぞれ変圧器２１，２２の一次側に接続し、二次側で並列に接続して単位インバータ対８１，８２のキャリアの位相をずらすことにより、さらに高調波電圧を低減することができる。
【００５３】
また、第三次零相電圧を出力電圧指令に加算するなどの周知の電圧利用率向上制御と組み合わせることにより、インバータの利用率を向上することができる。
【００５４】
以下、新規な点である本発明の多重インバータ装置３１では、例え零相電圧が発生しても零相電流は流れない構成であることについて述べる。
【００５５】
図５は、図１で示した本発明の第１の実施形態である系統連系多重インバータ装置３１のうち、主回路部分のみを抜き出した回路図を示している。
【００５６】
図４の従来の多重インバータ装置１３２は、図５の単位インバータ１，３にそれぞれ接続されている直流コンデンサ１１、１３が、それぞれ絶縁されていない共通の直流コンデンサ１１２に置き換えられている構成とみなすことができ、同様に、図５の単位インバータ１０２，１０４にそれぞれ接続されている直流コンデンサ１２，１４が、それぞれ絶縁されていない共通の直流コンデンサ１１３に置き換えられている構成とみなすことができる。
【００５７】
しかし、各単位インバータの各相交流出力端に零相電圧が重畳すると、図４の太線で示す単位インバータ１０２，変圧器１２１の一次巻線、単位インバータ１０１，第二の直流コンデンサ１１２，単位インバータ１０３，変圧器１２２の一次巻線，単位インバータ１０４，第一の直流コンデンサ１１３等で構成される経路で過大な零相電流が流れる。
【００５８】
一方、図５の本発明の多重インバータ装置３１では、前記従来の多重インバータ装置１３２とは違い、前記単位インバータ１、３にそれぞれ接続されている前記直流コンデンサ１１，１３はそれぞれ絶縁されており、また前記単位インバータ１０２、１０４にそれぞれ接続されている前記直流コンデンサ１２，１４は、それぞれ絶縁されているため、零相電流の流れる経路がなく、単位インバータを介して零相電流が流れることはない。
【００５９】
従って、この装置構成によれば、零相電流を抑制するための零相リアクトルが不要となり、装置の小型化が可能となる。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の他の実施例を図６，図７を用いて説明する。
【００６１】
図７は本発明の第２の実施形態である系統連系多重インバータ装置の概要を示す。
【００６２】
そして、図７に示すインバータ装置３３を、電力系統に接続し、無効電力指令に基づき、電力系統へ無効電力を供給することで、系統の電圧安定度を向上させる無効電力制御装置として使用した場合の制御回路を図６を用いて説明する。
【００６３】
本発明のインバータ装置３３の構成は、実施例１と異なり、単位インバータ対が変圧器を介して、多重に接続されていることを必ずしも要件とはしない。
【００６４】
図６は、図７で示した、変圧器２１に接続された単位インバータ１，２を制御する、制御回路６２の構成図である。ただし、交流電圧検出器７１で検出されたＶｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の入力は省略している。
【００６５】
この制御回路６２は、ベクトル制御演算器３１１と、平均直流電圧制御回路２１１と、個別直流電圧制御回路２１２とを備えて構成される。
【００６６】
そして、ベクトル制御演算器３１１は、
（１）「単位インバータ１，２が出力すべき無効電力指令Ｑ*と、有効電力指令Ｐ*を入力とし、前記単位インバータ１，２が出力すべきｄ軸電流指令Ｉｄ*及びｑ軸電流指令Ｉｑ*を算出する電流指令演算器３０１」と、
（２）「前記単位インバータ１及び２で共通である出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１を三相二相変換及びｄｑ座標変換し、フィードバックｄ軸電流Ｉｄ１，フィードバックｑ軸電流Ｉｑ１を出力する座標変換器３０３」と、
（３）「前記ｄ軸電流指令Ｉｄ*，ｑ軸電流指令Ｉｑ*及び、インバータの出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１をｄｑ座標変換したフィードバックｄ軸電流Ｉｄ１，フィードバックｑ軸電流Ｉｑ１を入力とし、単位インバータが出力すべきｄ軸電圧指令Ｖｄ*及びｑ軸電圧指令Ｖｑ*を算出する電流制御器３０２」と、
（４）「前記ｄ軸電圧指令Ｖｄ*及びｑ軸電圧指令Ｖｑ*を１８０°位相反転する位相調整器３０４」と、
（５）「ｄｑ逆変換及び二相三相変換し、前記単位インバータ１及び２の出力電圧指令Ｖｕ_１*，Ｖｖ_１*，Ｖｗ_１*及びＶｕ_２*，Ｖｖ_２*，Ｖｗ_２*を算出する逆座標変換器３０５」と
を備えて構成されるものである。
【００６７】
尚、ｄｑ座標変換，三相二相変換，ｄｑ逆座標変換及び二相三相変換については周知であるため、詳しい説明は省略するが、
本明細書では、交流電圧検出器７１で検出されたＶｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の位相を基準位相としてｄｑ座標変換を実施し、ｄ軸を有効分として取り扱うことにするが、本発明は基準位相などを前述の記載内容に限定するものではない。
【００６８】
以下、図６で示した本発明の制御回路６２のうち、新規な点である、図７で示したインバータ装置３３の、互いに絶縁された直流コンデンサ１１，１２に印加される直流電圧を制御する平均直流電圧制御回路２１１と、個別直流電圧制御回路２１２の二つの直流電圧制御回路について詳細に説明する。
【００６９】
まず、図７に示す単位インバータ１，２に接続されている直流コンデンサ１１，１２の平均直流電圧を制御する平均直流電圧制御回路２１１について説明する。
【００７０】
通常、無効電力制御装置では、直流電圧が低下することを防ぐため、インバータの損失に相当するだけの有効電力を系統から取り込む必要がある。
【００７１】
平均直流電圧制御回路２１１は、単位インバータ１，２に接続されている直流コンデンサ１１，１２の直流電圧指令値Ｖdc*と、直流コンデンサ１１，１２に実際に印加されている直流電圧Ｖdc_１，Ｖdc_２の平均値Ｖdc_ａｖｅ１との偏差に基づき、平均直流電圧制御器２０１は、この偏差を零にするように平均有効電力指令Ｐ*を算出し、ベクトル制御演算器３１１に出力する。
【００７２】
これにより、前記単位インバータ１，２に接続されている直流コンデンサ１１，１２に印加されている平均直流電圧Ｖdc_ａｖｅ１を、直流電圧指令値Ｖdc*に制御することが可能となる。
【００７３】
次に、図７の単位インバータ１，２に接続される直流コンデンサ１１，１２の直流電圧を個別に制御する個別直流電圧制御回路２１２の制御メカニズムについて説明する。
【００７４】
前記単位インバータ１，２の直流電圧が互いに電気的に絶縁されているため、位インバータ１，２の損失が異なると、直流電圧のアンバランスが生じることがある。
【００７５】
このため、個別直流電圧制御回路２１２によって、単位インバータ１，２に接続されるコンデンサ１１，１２の直流電圧Ｖdc_１，Ｖdc_２を個別に制御する。
【００７６】
ここで、単位インバータ１，２の出力する各有効電力をＰ_１，Ｐ_２、単位インバータ１，２の各出力電圧をｄｑ座標変換した、ｄ軸出力電圧Ｖｄ_１，Ｖｄ_２及び、ｑ軸インバータ出力電圧Ｖｑ_１，Ｖｑ_２とすると、単位インバータ１，２の交流端子側への出力電流をｄｑ座標変換したフィードバックｄ軸電流Ｉｄ１，フィードバックｑ軸電流Ｉｑ１を用いて式１で表すことができる。
【００７７】
【数１】
2010088162.tif 000003
【００７８】
前記単位インバータ１，２の出力電流は共通なので、式１より、単位インバータ１，２の出力する各有効電力Ｐ_１，Ｐ_２を独立して制御するためには、単位インバータ１，２のＶｄ_１，Ｖｑ_１，Ｖｄ_２，Ｖｑ_２を制御する必要がある。
【００７９】
ここで、無効電力制御装置ではインバータの損失分しか有効電力を取り込まないので、単位インバータ１，２が無効電力を出力している場合、Ｉｑ１≫Ｉｄ１である。そのため、式１の右辺第一項はほぼ無視でき、第二項のうち独立して制御できるＶｑ_１，Ｖｑ_２を制御することで、前記単位インバータ１，２の出力する有効電力ひいては直流コンデンサ１１，１２に印加される直流電圧Ｖdc_１，Ｖdc_２を制御できる。
【００８０】
ただし、前記単位インバータ１，２が無効電力を出力していない、つまり無負荷運転状態のときは、Ｉｑ１＝０になるので、式１より、前記Ｖｑ_１，Ｖｑ_２を制御しても有効電力は制御できない。
【００８１】
そのため、単位インバータ１，２が無効電力を出力していない、つまり無負荷運転状態のときは、式２の右辺第一項のうち、単位インバータ１と２で独立に制御可能なＶｄ_１，Ｖｄ_２を制御すれば、単位インバータ１，２の出力する有効電力ひいては直流コンデンサ１１，１２に印加される直流電圧Ｖdc_１，Ｖdc_２を制御できる。
【００８２】
次に、上記で説明したメカニズムを用い、図７の単位インバータ１，２に接続される直流コンデンサ１１，１２の直流電圧を個別に制御する、個別直流電圧制御回路２１２の構成及びその動作について述べる。
【００８３】
図７の単位インバータ１の直流コンデンサ１１の直流電圧Ｖdc_１を制御する、個別直流電圧制御回路２１２は、直流電圧指令Ｖdc*と前記単位インバータ１の直流コンデンサ１１の直流電圧Ｖdc_１との偏差に基づき、ｑ軸電圧補正信号Ｖｑｈ１を出力するＱ軸個別直流電圧制御器２０３と、直流電圧指令Ｖdc*と、前記単位インバータ２の直流コンデンサ１１の直流電圧Ｖdc_１との偏差に基づき、ｄ軸補正信号Ｖｄｈ_１を出力するＤ軸個別直流電圧制御２０４と、フィードバックｑ軸電流Ｉｑ１の極性を判定する極性判定器２０２と、無効電力指令Ｑ*が０、つまり無負荷であることを検出する無負荷状態判定器２０５とを備えて構成される。
【００８４】
前記極性判定器２０２は、前記単位インバータ１の出力する有効電力Ｐ_１の極性を決定するため、前記フィードバックｑ軸電流Ｉｑ１の極性により、表１に従って値を出力する。
【００８５】
【表１】
2010088162.tif 000004
【００８６】
前記Ｑ軸個別直流電圧制御器２０３と前記極性判定器２０２の出力の積をｑ軸電圧指令Ｖｑ*に加算することで、前記単位インバータ１の直流電圧Ｖdc_１を直流電圧指令値Ｖdc*に制御することができる。
【００８７】
また、前記無負荷判定器２０５は、無効電力指令Ｑ*が０、つまり無負荷運転状態を検出し、表２に従って値を出力する。
【００８８】
【表２】
2010088162.tif 000005
【００８９】
そして、前記Ｄ軸個別直流電圧制御回路２０４の出力であるｄ軸電圧補正信号Ｖｄｈ１と前記無負荷判定器２０５の積をｄ軸出力電圧指令Ｖｄ*に加算することで、無負荷のときでも、前記単位インバータ１の直流電圧Ｖdc_１を制御することができる。
【００９０】
また、前記個別直流電圧制御回路２１２は、無効電力制御装置の運転状態に関わらず制御できる。
【００９１】
以上説明したように、前記平均直流電圧制御回路２１１及び個別直流電圧制御回路２１２により、図７の単位インバータ１の直流電圧Ｖdc_１を、直流電圧指令Ｖdc*に保つことができる。
【００９２】
また、前記単位インバータ２の直流コンデンサ１２の直流電圧Ｖdc_２を個別に制御する場合と同様に、単位インバータ２の直流コンデンサ１２の直流電圧Ｖdc_２と前記ｑ軸フィードバック電流Ｉｑ１を個別直流電圧制御回路２１２に入力し、単位インバータ１の直流コンデンサ１１の直流電圧Ｖdc_１を制御したときと同様な演算を実施し、その個別直流電圧制御回路２１２の出力を位相調整器の出力に加算することで、図７の単位インバータ２に接続される直流コンデンサに印加される直流電圧Ｖdc_２を、直流電圧指令Ｖdc*に制御することができる。尚、若干直電圧制御精度は落ちるが、図６に示される２つの個別直流電圧制御回路２１２の片方を省略することも可能である。
【００９３】
また個別直流電圧制御回路２１２の直流電圧指令Ｖdc*は、単位インバータ１，２の直流電圧Ｖdc_１，Ｖdc_２の平均値Ｖdc_ａｖｅ１としてもかまわない。
【００９４】
以上のように、制御回路６２により、図７のように同じ変圧器に接続され、出力電流が共通である単位インバータ１，２の直流電圧を所望の電圧に制御できる。
【００９５】
また当然ながら、図６で示す本発明の制御回路６２を、図１の制御回路６１に適用することができ、それぞれが電気的に絶縁された直流コンデンサ１１，１２，１３，１４に印加される直流電圧をそれぞれ独立して制御できるので、多重数を増やす場合は、同じ変圧器に接続されるインバータ装置毎に制御回路６２を追加すればよく、容易に多重数を増やすことができる。
【実施例３】
【００９６】
次に、本発明の他の実施例として、図８に図９に示す従来の多重インバータ装置１３２を無効電力制御装置に使用した場合の制御回路の例を示す。なお、図３は、図９の主回路要素のみを抜き出した図である。
【００９７】
図８で示した本発明の制御回路は、図９で示した従来の多重インバータ装置１３２のように直流コンデンサの一部が電気的に接続されている多重インバータ装置において、零相電流を抑制するために、デッドタイム補償回路４１１，零相電流抑制回路４１２が備わっていることが大きな特徴である。
【００９８】
まず、デッドタイムに起因する零相電圧の発生メカニズムについて説明する。
【００９９】
図１０は、図９の単位インバータ１０１のＵ相と直流コンデンサ１１２抜き出したものである。
【０１００】
図１０のＩＧＢＴ５０１，５０２は、ゲートに入力するゲートパルス（Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｇａｔｅ_Ｎ）を制御することでオンオフさせ、インバータの出力電圧を制御する。
【０１０１】
ゲート信号とインバータ出力電圧の関係、すなわち、Ｐ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｎ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｎ、およびインバータ出力電圧の関係を図１１に示す。
【０１０２】
ただし、デッドタイムがない理想状態におけるゲートパルスＧａｔｅ_Ｐ，Ｇａｔｅ_Ｎ及びインバータ出力電圧をＶｏｕｔ_ｉは実線で、デッドタイムを設けた場合のゲートパルスＧａｔｅ_Ｐ，Ｇａｔｅ_Ｎ及びインバータ出力電圧をＶｏｕｔ_ｄは破線で示す。
【０１０３】
なお、図１１（ａ）は、図１０のインバータ出力電流Ｉconvの極性が正の場合についてであり、図１１（ｂ）は、前記インバータ出力電流Ｉconvの極性が負の場合のときのＰ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｎ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｎ、およびインバータ出力電圧の関係を示している。
【０１０４】
但し、デッドタイムを設けない場合については、図１１（ａ）と（ｂ）でＰ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｎ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｎ、およびインバータ出力電圧は、同じである。
【０１０５】
また、Ｐ側ＩＧＢＴとＮ側ＩＧＢＴが同時にＯＮするのを防ぐため、Ｇａｔｅ_ＰとＧａｔｅ_Ｎが両方ＯＦＦとなるデッドタイム（Ｔｄ）を設けた場合、Ｐ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｎ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｎ、およびインバータ出力電圧Ｖｏｕｔ_ｄは破線のようになり、それぞれデッドタイムを設けない場合と異なる。Ｐ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｐ，Ｎ側ゲート信号Ｇａｔｅ_Ｎ、およびインバータ出力電圧に対するデッドタイムの影響は、デッドタイム期間中のインバータ出力電流ＩCONVの極性により異なる。例えば、前記インバータ出力電流ＩCONVが正の場合、図１１（ａ）のように、デッドタイムがない理想的なインバータ出力電圧Ｖｏｕｔ_ｉと、デッドタイムを設けた場合のインバータ出力電圧Ｖｏｕｔ_ｄの差Ｖｏｕｔ_ｄ−Ｖｏｕｔ_ｉは負になる。この、Ｖｏｕｔ_ｄ−Ｖｏｕｔ_ｉはデッドタイムによって発生する電圧に相当する。Ｖｏｕｔ_ｄ−Ｖｏｕｔ_ｉをキャリア１周期内で平均化した値を−Ｖ_deadtimeとすると、ＩCONVが正の時インバータは、デッドタイムによって−Ｖ_deadtimeを出力しているとみなすことができる。逆にＩCONVが負の場合、図１１（ｂ）のＶｏｕｔ_ｄの波形のように、Ｖｏｕｔ_ｄ−Ｖｏｕｔ_ｉは正になりＩCONVが負の時インバータは、デッドタイムによって＋Ｖ_deadtimeを出力しているとみなすことができる。
【０１０６】
インバータが三相交流電流ＩCONV_ｕ，ＩCONV_ｖ，ＩCONV_ｗを出力している場合の、デッドタイムの影響により発生する電圧をキャリア１周期内で平均化した値Ｖ_deadtimeおよびそれらの各相電圧の和である零相電圧Ｖ０の関係を図１２に示す。
【０１０７】
図１２より、デッドタイムにより零相電圧が発生することがわかる。ここで、デッドタイムをＴｄ、キャリア１周期をＴｃａｒｒｙ，Ｐ−Ｎ間直流電圧を２Ｖdcとした場合、Ｖ_deadtimeの振幅Ｖ_dead_peakは式２で示される。
【０１０８】
【数２】
2010088162.tif 000006
【０１０９】
デッドタイムによる零相電圧を抑制するには、インバータの出力電流に応じて式２で示される大きさの補償電圧を、デッドタイムよって発生する逆極性の電圧を与えればよい。
【０１１０】
次に、前記デットタイムに起因する零相電圧を補償するデッドタイム補償回路４１１の動作について説明する。
【０１１１】
図８で示すデッドタイム補償回路４１１は、図９の単位インバータ１０１，１０２及び、１０３，１０４の出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１及びＩｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の極性を判定する極性判定器４０１と、デッドタイムに起因する零相電圧を補償する補償電圧を演算する補償電圧演算器４０２とを備えて構成される。
【０１１２】
極性判定器４０１は、図９の各単位インバータ１０１，１０２及び、各単位インバータ１０３，１０４の出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１及びＩｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の極性に基づき、表３にしたがって値を出力する。
【０１１３】
【表３】
2010088162.tif 000007
【０１１４】
そして、補償電圧演算器４０２は、前記極性判定器４０１の出力と式４で示されるＶ_deadtimeの振幅Ｖ_dead_peakの積をとり、デッドタイム補償電圧Ｖｄｔｈｏｓ_ｕ，Ｖｄｔｈｏｓ_ｕｖ，Ｖｄｔｈｏｓ_ｗとして、前記単位インバータ１０１，１０３の各相出力電圧指令Ｖｕ_１*，Ｖｖ_１*，Ｖｗ_１*，Ｖｕ_３*，Ｖｖ_３*，Ｖｗ_３*に加算する。
【０１１５】
また、前記単位インバータ１０１と１０２及び前記単位インバータ１０３と１０４とでは図９の電流検出器７２によって検出する電流の極性が逆になるため、前記単位インバータ１０２，１０４の各相出力電圧指令Ｖｕ_２*，Ｖｖ_２*，Ｖｗ_２*，Ｖｕ_４*，Ｖｖ_４*，Ｖｗ_４*には、前記零相補償電圧Ｖ０ｈｏｓを減算する。
【０１１６】
前記デッドタイム補償回路４１１により、デッドタイムに起因する零相電圧を補償することができ、図９で示した従来の多重インバータ装置１３２のように直流コンデンサのすべてが絶縁されていないシステムにおいて、デッドタイムに起因する零相電圧によって流れてしまう零相電流を抑制することができる。
【０１１７】
次に、本発明の制御回路の第２の特徴である零相電流抑制回路４１２について説明する。
【０１１８】
零相電流抑制回路４１２は、図９の単位インバータ１０１，１０２，１０３，１０４を通流する零相電流Ｉ０_１を、単位インバータ１０１の各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の平均を求めることにより算出し、算出した零相電流Ｉ０_１に基づいて補償電圧を演算する零相電流制御器２０８を備えて構成される。
【０１１９】
零相電流抑制回路４１２の出力を零相補償電圧Ｖｄｔ_ｈｏｓとして、前記単位インバータ１０１，１０３の各相出力電圧指令Ｖｕ_１*，Ｖｖ_１*，Ｖｗ_１*，Ｖｕ_３*，Ｖｖ_３*，Ｖｗ_３*に加算する。また、前記単位インバータ１０１と１０２及び前記単位インバータ１０３と１０４とでは図９の電流検出器７２によって検出する電流の極性が逆になるため、単位インバータ１０２，１０４の各相出力電圧指令Ｖｕ_２*，Ｖｖ_２*，Ｖｗ_２*，Ｖｕ_４*，Ｖｖ_４*，Ｖｗ_４*には、零相補償電圧Ｖ０ｈｏｓを減算する。
【０１２０】
零相電流抑制回路４１２により、図９で示した従来の多重インバータ装置１３２のように異なる変圧器に接続された単位インバータと直流コンデンサを介して流れる零相電流を抑制することができる。
【０１２１】
図８で示したデッドタイム補償回路４１１及び零相電流抑制回路４１２を含む本発明の制御回路により、異なる変圧器に接続されたインバータと直流コンデンサを介して流れる零相電流を大幅に低減できる。
【０１２２】
その結果、図９の変圧器１２１，１２２の鉄心に一般的な三脚鉄心を用いることが可能となり、多重インバータ装置の小型化・低コスト化が可能となる。
【０１２３】
また、前記第一群の直流コンデンサ１１２及び、第二群の直流コンデンサ１１３をそれぞれ接続することができるので、各直流コンデンサの直流電圧の脈動が小さくなり、直流コンデンサの利用率向上，損失低減が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの自己消弧形素子を用いた、複数の単位インバータの出力を変圧器を介して多重化する多重インバータ装置一般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の多重インバータ装置の第一の実施例形態である系統連系インバータ装置の概要を示す。
【図２】一つ目の従来の多重インバータ装置の概要と零相電流の流通経路を示す。
【図３】二つ目の従来の多重インバータ装置の概要を示す。
【図４】二つ目の従来の多重インバータ装置の概要と零相電流の通流経路を示す。
【図５】本発明の多重インバータ装置の概要を示す。
【図６】本発明の第二の実施例である多重インバータ装置を無効電力制御装置に使用した場合の制御回路の概要を示す。
【図７】本発明の多重インバータ装置の第二の実施例の主回路部の概要を示す。
【図８】本発明の多重インバータ装置の第三の実施例の制御回路の概要を示す。
【図９】本発明の多重インバータ装置の第三の実施例の主回路部の概要を示す。
【図１０】本発明の多重インバータ装置の第三の実施例の単位インバータの一部を抜き出した回路図である。
【図１１】（ａ）単位インバータの出力電流が正のときのデッドタイムのゲートパルスと単位インバータの出力する電圧の関係を示す。（ｂ）単位インバータの出力電流が負のときのデッドタイムのゲートパルスと単位インバータの出力する電圧の関係を示す。
【図１２】単位インバータの各相出力電流とデッドタイムにより発生する零相電流の関係を示す。
【符号の説明】
【０１２６】
１〜４  単位インバータ
１１〜１４  各々が電気的に絶縁されている直流コンデンサ
２１，２２  一次巻線の一端には単位インバータの各相交流出力端が、他端には別の単位インバータの各相交流出力端が接続されたオープン巻線変圧器
３１  本発明の実施例１に関わる多重インバータ装置
３３  本発明の実施例２に関わる多重インバータ装置
４１  商用交流電源
５１〜５４  ＰＷＭ回路
６１  本発明の実施例１に関わる多重インバータ装置を制御する制御回路
６２  本発明の実施例２に関わる多重インバータ装置を制御する制御回路
７１  交流電圧検出回路
７２  交流電流検出回路
７３  直流電圧検出回路
８１，８２  本発明の第一の実施例に関わる単位インバータ対
１０１〜１０４  第一及び第二の従来例の多重インバータ装置に関わる単位インバータ
１１１  第一の従来例の多重インバータ装置に関わる直流コンデンサ
１１２  第二の従来例の多重インバータ装置に関わる第一の直流コンデンサ
１１３  第二の従来例の多重インバータ装置に関わる第二の直流コンデンサ
１２１，１２２  第一及び第二の従来例の多重インバータ装置に関わるオープン巻線変圧器
１３１  第一の従来例の多重インバータ装置
１３２  第二の従来例の多重インバータ装置
１５１〜１５４  第二の従来例の多重インバータ装置に関わるＰＷＭ回路
１６３  本発明の第三の実施例に関わる制御回路
１８１，１８２  第一の従来例の多重インバータ装置に関わる単位インバータ対
１８３，１８４  本発明の第三の実施例及び第一の従来例の多重インバータ装置に関わる単位インバータ対
２０１  単位インバータ対の各単位インバータの直流電圧の平均値を制御する平均直流電圧制御器
２０２  ｑ軸フィードバック電流の極性を判定する極性判定器
２０３  各単位インバータの直流電圧と直流電圧指令との偏差に基づき補償電圧を演算するＱ軸個別直流電圧制御器
２０４  各単位インバータの直流電圧と直流電圧指令との偏差に基づき補償電圧を演算するＤ軸個別直流電圧制御器
２０５  無負荷状態を検出する無負荷状態判定器
２１１  単位インバータ対の各単位インバータの直流電圧の平均を直流電圧指令に制御する平均直流電圧制御回路
２１２  各単位インバータの直流電圧を個別に制御する個別直流電圧制御回路
３０１  単位インバータが出力すべきｄ軸電流指令，ｑ軸電流指令を算出する電流指令演算器
３０２  単位インバータが出力すべきｄ軸電圧指令，ｑ軸電圧指令を算出する電流制御器
３０３  単位インバータの三相出力電流を周知の三相二相変換およびｄｑ変換する座標変換器
３０４  １８０度位相反転させる位相調整器
３０５  周知の逆ｄｑ変換および二相三相変換を行う逆座標変換器
３１１  ベクトル制御器
４０１  単位インバータの各相出力電流の極性を判定する極性判定器
４０２  デッドタイムの長さ、キャリアの周期および直流電圧に応じて補償電圧を出力する補償電圧演算器
４０３  検出した零相電流に応じて補償電圧を出力する零相電流制御器
４１１  デッドタイムによる零相電圧を補償するデッドタイム補償回路
４１２  零相電流を抑制する零相電流抑制回路
５０１  Ｐ側ＩＧＢＴ
５０２  Ｎ側ＩＧＢＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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