JP2000032760A - Ｐｗｍコンバータの電源電圧推定装置 - Google Patents
Ｐｗｍコンバータの電源電圧推定装置Info
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- JP2000032760A JP2000032760A JP10210267A JP21026798A JP2000032760A JP 2000032760 A JP2000032760 A JP 2000032760A JP 10210267 A JP10210267 A JP 10210267A JP 21026798 A JP21026798 A JP 21026798A JP 2000032760 A JP2000032760 A JP 2000032760A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電源電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバー
タに対し、制御器が停止状態でも動作できる電源電圧推
定装置を提供するものである。 【解決手段】ゲートブロック時、第１の手段により各相
の交流電流極性を求め、第２の手段により等価スイッチ
ング信号を求め、第２の手段で求めたスイッチング信号
で電源電圧オブザーバを作動させることによって、電源
電圧を推定することが出来るよう構成したことにある。
タに対し、制御器が停止状態でも動作できる電源電圧推
定装置を提供するものである。 【解決手段】ゲートブロック時、第１の手段により各相
の交流電流極性を求め、第２の手段により等価スイッチ
ング信号を求め、第２の手段で求めたスイッチング信号
で電源電圧オブザーバを作動させることによって、電源
電圧を推定することが出来るよう構成したことにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源電圧センサレ
スで制御されるＰＷＭコンバータの制御装置に係わり、
特に制御器が停止状態での電源電圧推定装置に関するも
のである。
スで制御されるＰＷＭコンバータの制御装置に係わり、
特に制御器が停止状態での電源電圧推定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の技術を説明するための多相
交流を直流に変換するＰＷＭコンバータの主回路構成を
示す図であって、同図において、１はコンバータを構成
するＰＷＭ変換ブリッジ、２は多相交流電源、３は交流
リアクトル、４は直流回路である。コンバータ制御の目
的は、交流電流を電源電圧波形から所定の力率角がずれ
た正弦波指令値に追従させ、直流電圧を所定の電圧指令
値に一致させることにあるが、交流電流制御で、電源電
圧を基準にして行うので、電源電圧の情報は必要不可欠
である。このため、従来ではハード的に検出変圧器等に
より電源電圧を直接検出することが多い。
交流を直流に変換するＰＷＭコンバータの主回路構成を
示す図であって、同図において、１はコンバータを構成
するＰＷＭ変換ブリッジ、２は多相交流電源、３は交流
リアクトル、４は直流回路である。コンバータ制御の目
的は、交流電流を電源電圧波形から所定の力率角がずれ
た正弦波指令値に追従させ、直流電圧を所定の電圧指令
値に一致させることにあるが、交流電流制御で、電源電
圧を基準にして行うので、電源電圧の情報は必要不可欠
である。このため、従来ではハード的に検出変圧器等に
より電源電圧を直接検出することが多い。
【０００３】しかし、電源電圧検出器は電源変動やスイ
ッチングリップルやノイズ等の影響を受けるために，取
り付けスペースを必要とし，コスト的にも不利なので，
ソフトウェアでオブザーバを構成し、電源電圧を推定し
てコンバータ制御を行う電源電圧センサレス制御手法が
考案されている。図３は電源電圧センサレス制御の場合
のシステム構成ブロック図を示す。同図において、５は
図２の変換器主回路を表すブロック、６は変換器を制御
するＣＰＵ演算ブロック、７は直流電圧検出器、８は交
流電流検出器である。９はＣＰＵ内部の制御器を表し、
交流電流、直流電圧を所定の指令値に一致させるように
制御演算を行い、変換器のゲート信号となるスイッチン
グ信号を出力して、制御の目的を果たす。１０は電源電
圧オブザーバであり、交流電流検出信号と直流電圧検出
信号と制御器９出力のスイッチング信号を入力とし、交
流回路モデルとオブザーバ理論より電源電圧値を推定
し、制御器９に提供する。オブザーバを動作させるため
に、制御器出力のスイッチング信号が必要であるため、
制御が始まらないと、オブザーバも動作もできず、従来
では、起動時に電源電圧推定値の初期値をゼロにして、
オブザーバを制御器と同時にスタートさせいる。この場
合、オブザーバの初期誤差が大きいので、収束するまで
の期間が長い。この間では、制御器が正確な電源電圧情
報が得られないので、誤動作で過電流、過電圧になる恐
れが生じる。
ッチングリップルやノイズ等の影響を受けるために，取
り付けスペースを必要とし，コスト的にも不利なので，
ソフトウェアでオブザーバを構成し、電源電圧を推定し
てコンバータ制御を行う電源電圧センサレス制御手法が
考案されている。図３は電源電圧センサレス制御の場合
のシステム構成ブロック図を示す。同図において、５は
図２の変換器主回路を表すブロック、６は変換器を制御
するＣＰＵ演算ブロック、７は直流電圧検出器、８は交
流電流検出器である。９はＣＰＵ内部の制御器を表し、
交流電流、直流電圧を所定の指令値に一致させるように
制御演算を行い、変換器のゲート信号となるスイッチン
グ信号を出力して、制御の目的を果たす。１０は電源電
圧オブザーバであり、交流電流検出信号と直流電圧検出
信号と制御器９出力のスイッチング信号を入力とし、交
流回路モデルとオブザーバ理論より電源電圧値を推定
し、制御器９に提供する。オブザーバを動作させるため
に、制御器出力のスイッチング信号が必要であるため、
制御が始まらないと、オブザーバも動作もできず、従来
では、起動時に電源電圧推定値の初期値をゼロにして、
オブザーバを制御器と同時にスタートさせいる。この場
合、オブザーバの初期誤差が大きいので、収束するまで
の期間が長い。この間では、制御器が正確な電源電圧情
報が得られないので、誤動作で過電流、過電圧になる恐
れが生じる。
【０００４】スムーズに起動するために，通常の制御動
作の前に、特別なテスト動作ステージを設ける手法もあ
る。テスト動作期間では、適当なテストスイッチング信
号を変換器に出力しながら、オブザーバを動作させる。
適当な時間が経って、電源電圧をある程度推定できた
ら、通常の制御動作に切換える。この場合、前記の同時
スタートより安全であるが、テスト動作中には、交流電
流の上昇が避けられず、無負荷時、直流側が充電されつ
つ、過電圧になる恐れが残る。
作の前に、特別なテスト動作ステージを設ける手法もあ
る。テスト動作期間では、適当なテストスイッチング信
号を変換器に出力しながら、オブザーバを動作させる。
適当な時間が経って、電源電圧をある程度推定できた
ら、通常の制御動作に切換える。この場合、前記の同時
スタートより安全であるが、テスト動作中には、交流電
流の上昇が避けられず、無負荷時、直流側が充電されつ
つ、過電圧になる恐れが残る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した点に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記
した問題点に対して、起動前、過電流、 過電圧を起こさ
せずに、電源電圧をある程度推定し、起動制御をスムー
ズに行うＰＷＭコンバータの交流電源電圧推定装置を提
供することにある。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記
した問題点に対して、起動前、過電流、 過電圧を起こさ
せずに、電源電圧をある程度推定し、起動制御をスムー
ズに行うＰＷＭコンバータの交流電源電圧推定装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するために、交流から直流に変換するＰＷＭコンバータ
と、該コンバータの交直流制御量を所定の指令値に追従
させる制御器と、前記コンバータの交流電流検出信号と
直流電圧検出信号とスイッチング信号を入力とし、電源
電圧値を推定する電源電圧オブザーバと、からなる電源
電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバータの制御装置
において、前記制御器が起動前のゲートブロック状態で
は、前記ＰＷＭ変換器の各相交流電流の極性を求める第
１の手段と、第１の手段で求められた電流極性に基づ
き、等価スイッチング信号を求める第２の手段と、を設
け、前記第２の手段で求められた等価スイッチング信号
を電源電圧オブザーバに入力して前記電源電圧値を推定
することにある。以下、本発明の一実施例を図面に基づ
いて詳述する。
するために、交流から直流に変換するＰＷＭコンバータ
と、該コンバータの交直流制御量を所定の指令値に追従
させる制御器と、前記コンバータの交流電流検出信号と
直流電圧検出信号とスイッチング信号を入力とし、電源
電圧値を推定する電源電圧オブザーバと、からなる電源
電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバータの制御装置
において、前記制御器が起動前のゲートブロック状態で
は、前記ＰＷＭ変換器の各相交流電流の極性を求める第
１の手段と、第１の手段で求められた電流極性に基づ
き、等価スイッチング信号を求める第２の手段と、を設
け、前記第２の手段で求められた等価スイッチング信号
を電源電圧オブザーバに入力して前記電源電圧値を推定
することにある。以下、本発明の一実施例を図面に基づ
いて詳述する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明のゲートブロック時
の電源電圧推定装置の構成を示す図である。同図におい
て、１１は交流電流極性を求める第１の手段であり、１
２はゲートブロック時に、第１の手段で求められた電流
極性に基づき、変換ブリッジの等価スイッチング信号を
求める第２の手段であり、１３は従来の電源電圧オブザ
ーバで、その入力のスイッチング信号を第２の手段で求
められた等価スイッチング信号として、電源電圧を推定
する。本発明は、コンバータ起動時、オブザーバが制御
器に電源電圧情報を提供できるために、制御器動作前の
ゲートブロック状態でもオブザーバを動作させ、その時
のオブザーバの作動方法に関するものである。以下、本
発明のゲートブロック時のオブザーバ作動原理を詳述す
る。
の電源電圧推定装置の構成を示す図である。同図におい
て、１１は交流電流極性を求める第１の手段であり、１
２はゲートブロック時に、第１の手段で求められた電流
極性に基づき、変換ブリッジの等価スイッチング信号を
求める第２の手段であり、１３は従来の電源電圧オブザ
ーバで、その入力のスイッチング信号を第２の手段で求
められた等価スイッチング信号として、電源電圧を推定
する。本発明は、コンバータ起動時、オブザーバが制御
器に電源電圧情報を提供できるために、制御器動作前の
ゲートブロック状態でもオブザーバを動作させ、その時
のオブザーバの作動方法に関するものである。以下、本
発明のゲートブロック時のオブザーバ作動原理を詳述す
る。
【０００８】制御器起動前に、変換ブリッジを構成する
半導体スイッチング素子のゲート信号を上下ともオフに
して、すなわち、ゲートブロック状態にするのは普通で
ある。この状態では，スイッチング素子がゲートオフ状
態にあるが，図２に示したコンバータブリッジ、すなわ
ちＰＷＭ変換器１にある逆並列ダイオードの存在で，コ
ンバータブリッジは多相ダイオード整流器となる。従っ
て、図２の交流リアクトル３に僅かながらも，電流が流
れており、等価的にスイッチングしているようにみるこ
とができる。その等価スイッチング信号は電流の極性で
決められる。これについては、以下図４を用いて、その
原理を説明する。図４は図２の多相ＰＷＭコンバータの
一つの相を取り出して示したものであり、同図におい
て，２’は交流電源、３’は交流リアクトル、４’は直
流負荷回路、１４，１４’はそれぞれＰＷＭ変換器ブリ
ッジのアームを構成する上下スイッチ、１５，１５’は
スイッチと逆並列に接続されているダイオードである。
また、ｉは交流電流を示し、以後ブリッジに流す方向を
正とする。電流極性が正の場合，電流がアームの上のス
イッチの逆並列ダイオード１５を通して流れるので，こ
れは上のスイッチのゲートにＯＮ信号、下のスイッチの
ゲートにＯＦＦ信号を与えた場合と同じスイッチング効
果になるので、スイッチング信号ｕは等価的に１（上Ｏ
Ｎ、下ＯＦＦ）とみることができる。同じ理由で，電流
極性が負の場合，等価的にｕ＝０（下ＯＮ、上ＯＦＦ）
である。
半導体スイッチング素子のゲート信号を上下ともオフに
して、すなわち、ゲートブロック状態にするのは普通で
ある。この状態では，スイッチング素子がゲートオフ状
態にあるが，図２に示したコンバータブリッジ、すなわ
ちＰＷＭ変換器１にある逆並列ダイオードの存在で，コ
ンバータブリッジは多相ダイオード整流器となる。従っ
て、図２の交流リアクトル３に僅かながらも，電流が流
れており、等価的にスイッチングしているようにみるこ
とができる。その等価スイッチング信号は電流の極性で
決められる。これについては、以下図４を用いて、その
原理を説明する。図４は図２の多相ＰＷＭコンバータの
一つの相を取り出して示したものであり、同図におい
て，２’は交流電源、３’は交流リアクトル、４’は直
流負荷回路、１４，１４’はそれぞれＰＷＭ変換器ブリ
ッジのアームを構成する上下スイッチ、１５，１５’は
スイッチと逆並列に接続されているダイオードである。
また、ｉは交流電流を示し、以後ブリッジに流す方向を
正とする。電流極性が正の場合，電流がアームの上のス
イッチの逆並列ダイオード１５を通して流れるので，こ
れは上のスイッチのゲートにＯＮ信号、下のスイッチの
ゲートにＯＦＦ信号を与えた場合と同じスイッチング効
果になるので、スイッチング信号ｕは等価的に１（上Ｏ
Ｎ、下ＯＦＦ）とみることができる。同じ理由で，電流
極性が負の場合，等価的にｕ＝０（下ＯＮ、上ＯＦＦ）
である。
【０００９】ゲートブロック時のこの等価現象を利用し
て、本発明は第１の手段を設けて電流極性を求め、第２
の手段では上述のように等価スイッチング信号を求め
る。そして、第２の手段で求められた等価スイッチング
信号をオブザーバの入力のスイッチング信号として，オ
ブザーバを動作させて，電源電圧の推定を行う。よっ
て、制御器が停止状態でもオブザーバを動作させて、電
源電圧を推定することができる。これで、制御器が起動
時、オブザーバから正確な電源情報を得ることができる
ので、過電流、過電圧等の不具合が避けられる。
て、本発明は第１の手段を設けて電流極性を求め、第２
の手段では上述のように等価スイッチング信号を求め
る。そして、第２の手段で求められた等価スイッチング
信号をオブザーバの入力のスイッチング信号として，オ
ブザーバを動作させて，電源電圧の推定を行う。よっ
て、制御器が停止状態でもオブザーバを動作させて、電
源電圧を推定することができる。これで、制御器が起動
時、オブザーバから正確な電源情報を得ることができる
ので、過電流、過電圧等の不具合が避けられる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバータの電源電
圧推定装置において、制御器が停止状態であっても、電
源電圧を推定することができる。従って、 制御器が起動
時正しい電源電圧情報を得ることができ、過電流、過電
圧等を起こさず、順調に起動することができ、実用上、
極めて有用性の高いものである。
源電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバータの電源電
圧推定装置において、制御器が停止状態であっても、電
源電圧を推定することができる。従って、 制御器が起動
時正しい電源電圧情報を得ることができ、過電流、過電
圧等を起こさず、順調に起動することができ、実用上、
極めて有用性の高いものである。
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】三相電圧形ＰＷＭコンバータの主回路構成を示
す図である。
す図である。
【図３】従来の技術を説明するための電源電圧センサレ
ス制御ブロック図である。
ス制御ブロック図である。
【図４】本発明の原理を説明のためのゲートブロック時
の特性を示す図である。
の特性を示す図である。
１ ＰＷＭコンバータを構成するＰＷＭ変換器 ２、２’ 交流電源 ３、３’ 交流リアクトル ４、 ４’直流回路 ５ 変換器主回路 ６ ＣＰＵ演算ブロック ７ 直流電圧検出器 ８ 交流電流検出器 ９ コンバータの制御器演算ブロック １０ 電源電圧オブザーバ演算ブロック １１ 本発明の第1 の手段 １２ 本発明の第2の手段 １３ 電源電圧オブザーバ １４、１４’半導体スイッチング素子 １５、１５’逆並列ダイオード ｉ 交流電流 ｕ スイッチング信号
Claims (1)
- 【請求項１】 交流から直流に変換するＰＷＭコンバー
タと、該コンバータの交直流制御量を所定の指令値に追
従させる制御器と、前記コンバータの交流電流検出信号
と直流電圧検出信号とスイッチング信号を入力とし、電
源電圧値を推定する電源電圧オブザーバと、からなる電
源電圧センサレス制御されるＰＷＭコンバータの制御装
置において、 前記制御器が起動前のゲートブロック状態では、前記Ｐ
ＷＭ変換器の各相交流電流の極性を求める第１の手段
と、第１の手段で求められた電流極性に基づき、等価ス
イッチング信号を求める第２の手段とを設け、前記第２
の手段で求められた等価スイッチング信号を電源電圧オ
ブザーバに入力して前記電源電圧値を推定することを特
徴とするＰＷＭコンバータの電源電圧推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21026798A JP4144942B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Ｐｗｍコンバータの電源電圧推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21026798A JP4144942B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Ｐｗｍコンバータの電源電圧推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000032760A true JP2000032760A (ja) | 2000-01-28 |
| JP4144942B2 JP4144942B2 (ja) | 2008-09-03 |
Family
ID=16586570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21026798A Expired - Lifetime JP4144942B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Ｐｗｍコンバータの電源電圧推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4144942B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089469A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Appliances Inc | コンバータ装置及びモジュール |
| JP2013106455A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Hitachi Appliances Inc | 直流電源装置およびこれを用いた空気調和機 |
-
1998
- 1998-07-10 JP JP21026798A patent/JP4144942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089469A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Appliances Inc | コンバータ装置及びモジュール |
| JP2013106455A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Hitachi Appliances Inc | 直流電源装置およびこれを用いた空気調和機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4144942B2 (ja) | 2008-09-03 |
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A521 | Written amendment |
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