(57)【要約】      （修正有）【課題】コンバータ回路に接続された交流システム電圧における高調波成分を減らす。【解決手段】コンバータ回路が複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備える変換器ユニット１を持ち、そして三相交流本線システムに接続され、駆動可能な電力半導体スイッチが制御信号ＳＲから形成された駆動信号によって駆動され、前記制御信号ＳＲが、システム電流のＨ次調波成分ｉＮＨをシステム電流設定点値ｉＮＨｒｅｆに調整することによって形成され、Ｈ＝１、２、３、・・・とした、コンバータ回路を動作させるための方法を特定する。前記システム電圧の調波成分を減らすために、前記システム電流設定点値ｉＮＨｒｅｆは前記システム電圧のＨ次調波成分ｕＮＨの絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値ｕＮＨｒｅｆの絶対値に調整することによって形成される。【選択図】図２
2009219346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータ回路が、複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備えるコンバータユニット（２）を持ちそして三相交流本線システム（１）に接続され、前記駆動可能な電力半導体スイッチが、制御信号（ＳR）から形成された駆動信号（ＳA）によって駆動され、前記制御信号（ＳR）が、システム電流のＨ次調波成分（ｉNH）をシステム電流設定点値（ｉNHref）に調整することによって形成され、Ｈ＝１，２，３，・・・とした、コンバータ回路を動作させるための方法であって、
前記システム電流設定点値（ｉNHref）は、システム電圧のＨ次調波成分（uNH）の絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値（uNHref）の絶対値に調整することによって形成されることを特徴とする、コンバータ回路を動作させるための方法。
【請求項２】
前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の絶対値は前記システム電圧のパーク−クラーク変換（ｕNd，ｕNq）から形成されることと、
前記システム電流設定点値（ｉNHref）は更にシステム電圧のＨ次調波成分（uNH）の位相角（ΦH）から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記システム電圧のパーク−クラーク変換（ｕNd，ｕNq）は前記システム電圧の空間ベクトル変換（ｕNα，ｕNβ）から形成されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記システム電流のＨ次調波成分（ｉNH）は前記システム電流のパーク−クラーク変換（ｉNd，ｉNq）から形成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記システム電流のパーク−クラーク変換（ｉNd，ｉNq）は前記システム電流の空間ベクトル変換（ｉNα，ｉNβ）から形成されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の絶対値は比例積分特性にしたがって前記規定可能なシステム電圧設定点値（uNHref）の絶対値に調整されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
コンバータ回路を動作させるための方法を実行するための装置であって、
前記コンバータ回路は、複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備えるコンバータユニット（１）を持ちそして三相交流本線システムに接続されており、制御信号（ＳR）を生成するために使用され駆動信号（ＳA）を形成するための駆動回路（３）を介して前記駆動可能な電力半導体スイッチに接続される制御装置（４）を持ち、前記制御装置（４）はシステム電流のＨ次調波成分（ｉNH）をシステム電流設定点値（ｉNHref）に調整することによって前記制御信号（ＳR）を形成するための第１のコントローラユニット（５）を持ち、Ｈ＝１、２、３、・・・とし、
前記制御装置(４)は、システム電圧のＨ次調波成分（uNH）の絶対値を規定可能なシステム電圧設定点値（uNHref）の絶対値に調整することによって前記システム電流設定点値（ｉNHref）を形成するための第２のコントローラユニット(６)を持つことを特徴とする、装置。
【請求項８】
前記制御装置（４）は、前記システム電圧の空間ベクトル変換（ｕNα，ｕNβ）から前記システム電圧のパーク−クラーク変換（ｕNd，ｕNq）を形成するための、また前記システム電圧のパーク−クラーク変換（ｕNd，ｕNq）から前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の絶対値を形成するための第１の計算ユニット（７）を持つことと、
前記第１の計算ユニット(７)は、前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の位相角（ΦH）から更に前記システム電流設定点値（ｉNHref）を形成するために、前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の位相角（Φ）を供給されることと、を特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記制御装置（４）は、前記システム電圧の空間ベクトル変換（ｕNα，ｕNβ）を形成するための第２の計算ユニット（８）を持つことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置（４）は、前記システム電流の空間ベクトル変換（ｉNα，ｉNβ）から前記システム電流のパーク−クラーク変換（ｉNd，ｉNq）を形成するための、また前記システム電流のパーク−クラーク変換（ｉNd，ｉNq）から前記システム電流の前記Ｈ次調波成分（ｉNH）を形成するための第３の計算ユニット（９）を持つことを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記制御装置（４）は、前記システム電流の空間ベクトル変換（ｉNα，ｉNβ）を形成するための第４の計算ユニット（１０）を持つことを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のコントローラユニット（６）は、前記システム電圧の前記Ｈ次調波成分（uNH）の絶対値を、前記規定可能なシステム電圧設定点値（uNHref）の絶対値に調整するための比例積分コントローラを備えることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーエレクトロニクス（電力電子工学）の分野に関する。それは、独立請求項の前文によるコンバータ回路を動作させるための方法とその方法を実行するための装置とに基づく。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンバータ回路（変換器回路）は、少なくとも２つの切り換え（スイッチング）電圧レベルを切り換えるために公知の仕方で接続された複数の駆動可能な電力半導体スイッチを備える。典型的には、この種のコンバータ回路は、特に三相設計の交流本線システム（electrical AC mains system）に接続される。このようなコンバータ回路は工業設備においてしばしば使用され、コンバータ回路は本線に接続され、更に使用の分野と使用の機会が当然に考えられる。
【０００３】
コンバータ回路の動作のために、システム電流のＨ次調波成分（H-th harmonic component）をシステム電流設定点値（system current setpoint value）に調整することによって制御信号を形成するための制御ユニットを持ち、制御信号から駆動信号を形成するための駆動回路を介して駆動可能な電力半導体スイッチに接続される制御装置が備えられる。ここで、Ｈ次調波成分はコンバータ回路によって生成され、一般にＨ＝１，２，３，・・・であり、Ｈの典型的な値は、Ｈ＝−５，７，−１１，１３である。したがって駆動信号は電力半導体スイッチを駆動するために使用される。
【０００４】
コンバータ回路を動作させるための上記の方法は、制御装置がシステム電流のＨ次調波成分をシステム電流設定点値に調整するために使用されることを可能にする。しかしながらシステム電流の調波成分に加えて、システム電圧の調波成分もまた交流本線システムに生じる可能性があるが、これらは上記の公知の方法を使用して調整されることができず、したがって減らされることはできない。
【発明の概要】
【０００５】
したがって本発明の１つの目的は、コンバータ回路に接続された交流本線システムのシステム電圧における調波成分を減らすことが可能なコンバータ回路を動作させるための方法を特定することである。本発明の更なる目的は、特に簡単な仕方でこの方法を実行するために使用され得る装置を特定することである。
【０００６】
これらの目的は、それぞれ請求項１と請求項７に記載の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展を特定している。
【０００７】
このコンバータ回路は、複数の駆動可能な電力半導体スイッチを有するコンパレータユニットを持ち、三相交流本線システムに接続される。さて、このコンバータ回路を動作させるための本発明の方法は、制御信号から形成された駆動信号によって駆動される駆動可能な電力半導体スイッチを含み、前記制御信号は、Ｈ＝１，２，３，・・・とした場合のシステム電流のＨ次調波成分をシステム電流設定点値に調整することによって形成される。本発明にしたがって、システム電流設定点値は、システム電圧のＨ次調波成分の絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値（prescribable system voltage setpoint value）の絶対値に調整することによって形成される。これは、システム電圧の関連Ｈ次調波成分がシステム電流設定点値の形成に直接的影響を及ぼすことを意味し、このことは前記システム電圧のＨ次調波成分が有利に所望の程度にまで削減され得ることを意味する。
【０００８】
コンバータ回路を動作させるための方法を実行するための本発明の装置は、制御信号ＳRを生成するために使用され、駆動信号を形成するための駆動回路によって駆動可能な電力半導体スイッチに接続される制御装置であって、前記制御装置は、Ｈ＝１，２，３，・・・とした場合、システム電流のＨ次調波成分をシステム電流設定点値に調整することによって制御信号を形成するための第１のコントローラユニットを持つ。本発明によれば、この制御装置は、今度は、システム電圧のＨ次調波成分の絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値の絶対値に調整することによってシステム電流設定点値を形成するための第２のコントローラユニットを持つ。したがってコンバータ回路を動作させるための方法を実行するための本発明の装置は、この回路の複雑さが極めて低く保たれていることが可能であって、設計のために必要とされる構成要素の数がほんの僅かであるので、極めて容易に低価格で実現され得る。したがってこの装置は、本発明の方法を特に容易に実行するために使用され得る。
【０００９】
本発明のこれらの、また更なる目的と利点と特徴は、下記の図面と関連した本発明の好適な実施形態の下記の詳細説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】変換器回路を動作させるための本発明の方法を実行するための本発明の装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の制御装置の一実施形態を示す図である。
【図３】システム電圧のＨ次調波成分の絶対値に関する時間プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面で使用される参照記号とこれらの意味は、参照記号のリストに要約された形でリストアップされている。原則として等しい部分は各図において同じ参照記号を与えられている。説明される実施形態は、本発明の主題の例であって、限定の効力を持たない。
【００１２】
図１は、コンバータ回路を動作させるための本発明の方法を実行するための本発明の装置の一実施形態を示す。図１のコンバータ回路は、多数の駆動可能な電力半導体スイッチを有するコンバータユニット（変換器ユニット）２を有し、三相交流本線システムに接続される。コンバータユニット１が一般に２つ以上のＤＣ切り換え電圧レベルを切り換えるための任意のコンバータユニット１(マルチレベルコンバータユニット)の形であり得ることは言及されるべきである。コンバータ回路を動作させるための本発明の方法は、制御信号ＳRから形成された駆動信号ＳAによって駆動される駆動可能な電力半導体スイッチと、Ｈ＝１，２，３，・・・とした場合のシステム電流のＨ次調波成分ｉNHをシステム電流設定点値ｉNHrefに調整することによって形成される制御信号ＳRとを含む。本発明にしたがってシステム電流設定点値ｉNHrefは、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値ｕNHrefに調整することによって形成される。したがって、システム電圧の関連Ｈ次調波成分ｕNHは、特にシステム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値は、システム電流設定点値ｉNHrefの形成に直接的影響を及ぼし、これはシステム電圧のＨ次調波成分が有利に所望の程度にまで削減され得ることを意味する。システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値の時間プロファイルは図３に示されており、この図では時間ｔにわたるＨ次調波成分の著しい減少が見られる。
【００１３】
システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値が比例積分特性にしたがって規定可能なシステム電圧設定点値ｕNHrefの絶対値に調整されることは、これが単純さによって区別されるので、有利であることが分かっている。しかしながら他の如何なるコントローラ特性も考えられ得る。
好適には、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値は、システム電圧のパーク−クラーク変換（Park-Clarke transformation）ｕNd，ｕNqから形成され、更にシステム電流設定点値ｉNHrefは、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの位相角φHから形成される。ｕNd，ｕNqは、システム電圧のパーク−クラーク変換の関連成分である。
【数１】
2009219346.tif 000003
【００１４】
本発明の方法に関して、システム電圧のパーク−クラーク変換ｕNd，ｕNqは、好適にはシステム電圧の空間ベクトル変換ｕNα，ｕNβから形成される、すなわちシステム電圧ｕNa，ｕNb，ｕNcは空間ベクトル変換によって変換される。
【数２】
2009219346.tif 000004
【００１５】
好適には、システム電流のＨ次調波成分ｉNHはシステム電流のパーク−クラーク変換ｉNd，ｉNqから形成される。ｉNd，ｉNqは、システム電流のパーク−クラーク変換の関連成分である。更に、システム電流のパーク−クラーク変換ｉNd，ｉNqは、システム電流の空間ベクトル変換ｉNα，ｉNβから形成される、すなわちシステム電流ｉNa，ｉNb，ｉNcは、空間ベクトル変換によって変換される。
【００１６】
既に言及されたように、図１は、コンバータ回路を動作させるための本発明の方法を実行するための本発明の装置の一実施形態を示す。図１の制御信号ＳRを生成するために使用される制御装置４は、駆動信号ＳAを形成するための駆動回路３を介してコンバータユニット２の駆動可能な電力半導体スイッチに接続される。図２は、本発明の制御装置４の一実施形態を示し、制御装置４は、Ｈ＝１，２，３，・・・とした場合、システム電流のＨ次調波成分ｉNHを、システム電流設定点値ｉNHrefに調整することによって制御信号ＳRを形成するための第１のコントローラユニット５を持つ。本発明にしたがって、制御装置４は、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値ｕNHrefの絶対値に調整することによってシステム電流設定点値ｉNHrefを形成するための第２のコントローラユニット６を持つ。
【００１７】
好適には、第２のコントローラユニット６は、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値を、規定可能なシステム電圧設定点値ｕNHrefの絶対値に調整するための比例積分コントローラを備える。
【００１８】
図２の制御装置４はまた、システム電圧の空間ベクトル変換ｕNα，ｕNβからシステム電圧のパーク−クラーク変換ｕNd，ｕNqを形成するための、またシステム電圧のパーク−クラーク変換ｕNd，ｕNqからシステム電圧のＨ次調波成分ｕNHの絶対値を形成するための第１の計算ユニット７を持つ。更に、第１の計算ユニット７は、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHの位相角φHから更にシステム電流設定点値ｉNHrefを形成するためにシステム電圧のＨ次調波成分ｕNHの位相角φHを与えられる。
【００１９】
更に、図２の制御装置４は、システム電圧の空間ベクトル変換ｕNα，ｕNβを形成するための第２の計算ユニット８を持つ。更に、制御装置４は、システム電流の空間ベクトル変換ｉNα，ｉNβからシステム電流のパーク−クラーク変換ｉNd，ｉNqを形成するための、またシステム電流のパーク−クラーク変換ｉNd，ｉNqからシステム電流のＨ次調波成分ｉNHを形成するための第３の計算ユニット９を持つ。制御装置４はまた、システム電流の空間ベクトル変換ｉNα，ｉNβを形成するための第４の計算ユニット１０を持つ。
【００２０】
上記に詳細に説明された方法とこの方法を実行するための関連装置は、システム電圧のＨ次調波成分ｕNHが減らされることを促進する。複数のシステム電圧のＨ次調波成分を減らすために、例えば上記の方法が適当な方法ステップを使用してこれらの調波成分の各々に関して別々に実行されることは言うまでもない。この方法を実行するための装置に関して、それによって調波成分を減らすことは、これらの調波成分の各々のために上記のような関連装置を必要とする。
【００２１】
本発明の方法のステップのすべては、ソフトウエアの形に実現可能であり、したがってこれらのステップは例えば特にディジタル信号プロセッサを有するコンピュータシステムにロードされることが可能であり、またこのコンピュータシステム上で実行されることが可能である。更に上記に詳細に説明された本発明の装置はまた、コンピュータシステム、特にディジタル信号プロセッサにおいて実現され得る。
【００２２】
全般的にみて、回路の複雑さが極めて低く、また設計のためにほんの僅かな数の構成要素が必要とされるだけであるので、コンパレータ回路を動作させるための本発明の方法を実行するための本発明の装置−特に図１、図２に示された装置−が極めて簡単に低価格で実現され得ることを示すことが可能になっている。したがってこの装置は本発明の方法を特に容易に実行するために使用され得る。
【符号の説明】
【００２３】
１…交流本線システム、２…コンバータユニット、３…駆動回路、４…制御装置、５…第１のコントローラユニット、６…第２のコントローラユニット、７…第１の計算ユニット、８…第２の計算ユニット、９…第３の計算ユニット、１０…第４の計算ユニット。
【図１】
2009219346.tif 000005
【図２】
2009219346.tif 000006
【図３】
2009219346.tif 000007
【外国語明細書】
2009219346000001.pdf