JP5465652B2 - 無停電電源装置 - Google Patents
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Description
商用交流電源1が正常に交流電力を供給可能である場合には、スイッチSW2が導通(オン)されるとともに、スイッチSW1が非導通(オフ)される。よって、商用交流電源1からの三相交流電力が、三相交流ライン15を介して三相交流負荷2に供給される。
図2は、図1に示すインバータ4の構成を詳細に説明する回路図である。
図1に示す構成において、制御装置10は、論理和回路12と、基準発生回路14と、出力電圧制御回路16と、零相電圧制御回路18と、加算部20と、出力電流制御回路22と、ゲート制御回路24とを含む。
図4を参照して、出力電圧制御回路16は、三相基準値Vrと電圧センサ6により検出された三相電圧Voとの偏差を演算し、その偏差に応じて三相電流の基準値である三相電流指令値Ir*を算出する。具体的には、出力電圧制御回路16は、減算部160,162,164と、PI制御回路166,168,170とを含む。
図5を参照して、零相電圧制御回路18は、零相電圧の基準値である零相基準値Vrzを生成するとともに、電圧センサ6により検出された三相電圧Vo(U相電圧Vou,V相電圧Vov,W相電圧Vow)から零相電圧Vozを抽出する。そして、零相電圧制御回路18は、零相基準値Vrzと零相電圧Vozとの偏差に応じて零相電流指令値Iaz*を生成する。
図7を参照して、出力電流制御回路22は、減算部220,222,224と、P制御回路226,228,230と、加算部232,234,236とを含む。
図8を参照して、ゲート制御回路24は、減算部240,242,244と、搬送波生成部246と、増幅器248,250,252と、ゲート信号出力回路254,256,258とを含む。
ip=dp・ia (2)
in=−(dn・ia) (3)
上記の式(1)〜(3)を用いることにより、図10に示す一相分の等価回路は、図12のように置換えることができる。そして、図12に示される一相分の等価回路を用いて三相3レベルインバータを構成すると、図13に示すような等価回路が形成される。
in=−(dnu・iau+dnv・iav+dnw・iaw) (5)
ic=iau+iav+iaw−ip−in (6)
ただし、dpu,dpv,dpwは、U相アーム,V相アーム,W相アームの交流出力Vu,Vv,Vwがそれぞれp電位となる期間を規定するデューティ比を示し、dnu,dnv,dnwは交流出力Vu,Vv,Vwがそれぞれn電位となる期間を規定するデューティ比を示す。
この式(7)を上記の式(6)に代入することにより、式(8)に示す関係が導かれる。
図13に示す単機の三相3レベルインバータの場合には、零相電流izが流れる経路が存在しないため、iz=0となる。そのため、インバータの制御は零相電流の影響を受けることなく、デューティ比dpu,dpv,dpw,dnu,dnv,dnwを適切に調整することができる。
なお、上述した実施例では、インバータの一例として、図2に示す3レベルインバータについて例示したが、本願発明は、図16に示す構成からなる3レベルインバータにも適用できることは自明である。
Claims (3)
- 直流正母線および直流負母線の間に接続され、中性点を備えたコンデンサからなる平滑回路と、
平滑回路の直流端子および中性点に接続され、スイッチング素子のスイッチング動作によって平滑回路からの直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流ラインへ出力するインバータ回路と、
インバータ回路と三相交流ラインとの間に介挿接続された第1のスイッチと、
中性点と三相交流負荷の中性点とを結ぶ中性相ラインと、
三相交流ラインと中性相ラインとの間に接続され、三相交流ラインに三相交流電力を供給する三相交流電源と、
三相交流電源と三相交流ラインとの間に介挿接続された第2のスイッチと、
インバータ回路の出力電流を検出する電流センサと、
インバータ回路の出力電圧を検出する電圧センサと、
インバータ回路の電力変換動作を制御する制御装置とを備え、
第1および第2のスイッチは、同時に導通状態となるラップ期間を挟んで相補に導通状態/非導通状態とされ、
制御装置は、
三相電圧指令と電圧センサの出力電圧検出値との偏差に基づいて三相電流指令を生成する出力電圧制御回路と、
零相電圧指令と電圧センサの出力電圧検出値から抽出される零相電圧との偏差に基づいて零相電流指令を生成する零相電圧制御回路と、
三相電流指令に零相電流指令を加算してインバータ回路の出力電流指令を生成し、出力電流指令と電流センサの出力電流検出値との偏差に基づいてインバータ回路の出力電圧指令を生成する出力電流制御回路と、
出力電圧指令に従ってインバータ回路のスイッチング素子をオン/オフするゲート信号を出力するゲート信号出力回路とを含み、
零相電圧制御回路は、第1および第2のスイッチがラップ期間にないときには、零相電圧が零電圧となるように零相電圧指令を生成する一方で、第1および第2のスイッチがラップ期間にあるときには、電流センサの出力電流検出値から導出されるインバータ回路を流れる零相電流を抑制するように零相電圧指令を生成する、無停電電源装置。 - 零相電圧制御回路は、
零相電圧が零電圧となるように零相電圧指令を出力する第1の零相電圧指令手段と、
電流センサの出力電流検出値から抽出されるインバータ回路を流れる零相電流に基づいて零相電圧指令を出力する第2の零相電圧指令手段と、
第1および第2のスイッチがラップ期間にあるか否かを判定する判定手段と、 判定手段による判定結果に応じて、第1の零相電圧指令生成手段および第2の零相電圧指令手段のいずれか一方を選択する選択手段とを含む、請求項1に記載の無停電電源装置。 - インバータ回路は、三相4線式非絶縁型インバータである、請求項1または2に記載の無停電電源装置。
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