系統連系応用に向けたフライングキャパシタマルチレベル変換器におけるキャパシタの所要静電容量に関する検討

摘要

本稿では，フライングキャパシタマルチレべルインバータを系統連系インバータとして応用することを想定し，フライングキャパシタの所要静電容量について検討を行った。静電容量決定の基礎として，フライングキャパシタの充放電モードを解析し，種々のパラメータを考慮したキャパシタ電圧脈動の理論式を導出した。この理論式は，実際の動作条件でのキャパシタ電圧脈動と良好に一致することを確認した。さらに，系統連系インバータにおいて起こり得る過渡状態を想定し，電流指令値の急変および系統擾乱を模擬した実験を行った。その結果，フライングキャパシタインバータは，過渡状態においてもフライングキャパシタの電圧安定化制御なしで所定のキャパシタ電圧を保つことができ，良好な運転継続性能を有することを実験により示した。以上より，本稿での検討の範囲内では，フライングキャパシタの静電容量の決定に際し，系統擾乱等の影響を考慮する必要はなく，本稿で示した定常状態におけるキャパシタ電圧脈動の解析式を用いることで適切な設計が実現できることを明らかにした。