JP2005073334A - Controller for ac-ac direct conversion type power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサ等の大形のエネルギーバッファを用いることなく、半導体スイッチング素子を用いて多相交流電圧を任意の大きさ及び周波数を有する多相交流電圧に直接変換する交流−交流直接変換形電力変換器(以下、単に直接変換器ともいう)の制御装置に関し、特に、変換器の入力電流波形を制御する元となる入力電流指令を入力電圧の相順を考慮して生成する技術に関するものである。
The present invention provides an AC-AC direct conversion type that directly converts a polyphase AC voltage into a polyphase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency using a semiconductor switching element without using a large energy buffer such as a capacitor. BACKGROUND OF THE
単方向の電流を制御できる少なくとも二つの単方向半導体スイッチング素子により交流スイッチ(双方向性スイッチ)を構成し、三相交流電圧から任意の大きさ及び周波数を有する三相交流電圧を直接得るようにした直接変換器として、マトリクスコンバータを例にとり、以下に説明する。 An AC switch (bidirectional switch) is configured by at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current so that a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency is directly obtained from the three-phase AC voltage. As the direct converter, a matrix converter will be described as an example.
図10は、マトリクスコンバータ及びその制御装置の従来技術を示している。
図において、1は三相交流電源、2はマトリクスコンバータ、3は交流電動機等の負荷、12は変圧器、4は電圧極性判別手段、5はPLL回路、6は三相発振器、9は入力電圧大小検出手段、7は出力電圧指令発生手段、8はパルス発生手段、R,S,Tは交流入力端子、U,V,Wは交流出力端子、マトリクスコンバータ2内のSur,Sru,Sus,Ssu,Sut,Stuは単方向スイッチング素子である。
FIG. 10 shows the prior art of the matrix converter and its control device.
In the figure, 1 is a three-phase AC power source, 2 is a matrix converter, 3 is a load such as an AC motor, 12 is a transformer, 4 is a voltage polarity discriminating means, 5 is a PLL circuit, 6 is a three-phase oscillator, and 9 is an input voltage. Size detection means, 7 is an output voltage command generation means, 8 is a pulse generation means, R, S, T are AC input terminals, U, V, W are AC output terminals, S ur , S ru , S in the
図10のマトリクスコンバータ2では、入力相のR,S,T相と出力相のU相との間に接続される交流スイッチ(それぞれ、逆方向接続される2個の単方向スイッチング素子から構成される)を示してあるが、入力相のR,S,T相と他の出力相であるV,W相との間に接続される交流スイッチも同様の接続構成であり、三相交流電源1と負荷3との間には合計9個の交流スイッチが接続されている。
In the
図10の構成において、マトリクスコンバータ2では、PWM制御される9個の交流スイッチにより三相交流電圧を切り出し、任意の大きさ及び周波数の三相交流電圧を得て負荷3へ供給している。
ここで、マトリクスコンバータ2の入力電流指令は、以下のようにして生成される。すなわち、変圧器12を経た入力電圧のある一相の極性が電圧極性判別手段4により検出され、入力電圧に同期したパルスが生成される。このパルスはPLL回路5に入力されて入力電圧の位相が検出され、この電圧位相を角度データとし、三相発振器6を用いて入力電流指令が生成される。
In the configuration of FIG. 10, the
Here, the input current command of the
一方、入力電圧大小検出手段9は各相入力電圧vR,vS,vTの大小関係(最大入力電圧及び最小入力電圧)を判別するものであり、例えば、X(XはR,S,Tの何れか)相が最大のときにXp=1(他相についてはXp=0)とし、X相が最小のときにXn=1(他相についてはXn=0)として各相入力電圧vR,vS,vTの大小関係を判別し、Xp及びXn(Rp,Rn,Sp,Sn,Tp,Tn)の“1”,“0”の組合せを出力する。 On the other hand, the input voltage magnitude detection means 9 discriminates the magnitude relation (maximum input voltage and minimum input voltage) of the phase input voltages v R , v S , v T , for example, X (X is R, S, Any of T) When the phase is the maximum, X p = 1 (X p = 0 for the other phase), and when the X phase is the minimum, X n = 1 (X n = 0 for the other phase) The magnitude relationship between the phase input voltages v R , v S , and v T is determined, and “1” and “0” of X p and X n (R p , R n , Sp , Sn , T p , T n ) are determined. The combination of is output.
パルス発生手段8は、三相発振器6からの入力電流指令と、入力電圧大小検出手段9からの入力電圧の大小関係と、出力電圧指令発生手段7により生成された出力電圧指令とに基づいて、マトリクスコンバータ2の各単方向スイッチング素子に与えるべきPWM指令を演算し、その出力パルスによりマトリクスコンバータ2が制御されて入力電流及び出力電圧が各指令通りに制御されるものである。
The pulse generation means 8 is based on the input current command from the three-
ここで、入力電流指令はPLL回路5により検出した入力電圧位相を元に生成されるため、制御を行うためには入力電圧の相順が重要となる。
入力電圧の相順を逆に接続した場合の検出方法は、例えば後述の特許文献1に開示されている。この特許文献1に記載された発明は、電源電圧の一相のみ欠相した状態、相順が逆相となった状態のどちらの異常も検出可能とした電源電圧異常検出回路及び方法に関するもので、その概要は以下の通りである。
Here, since the input current command is generated based on the input voltage phase detected by the
A detection method when the phase order of the input voltages is reversed is disclosed in, for example,
すなわち、電源電圧情報生成回路により、三相交流電源のR,S,Tの各相の電圧値の大小関係に応じた情報を検出して電源電圧情報信号Rmax〜Tminとして出力する。異常検出用信号生成回路は、三相交流電源が正常である場合のR,S,Tの各相の電圧値の大小関係に基づく情報を予め保持しておき、この情報を異常検出用信号Rmax *〜Tmin *として出力する。判定回路では、電源電圧情報信号Rmax〜Tminと異常検出用信号Rmax *〜Tmin *とを一定間隔で比較し、これらの信号が異なっている場合(例えば一相のみ欠相した場合や相順が逆相である場合など)には電源電圧異常信号を出力する。 That is, the power supply voltage information generating circuit, the three-phase AC power supply R, S, and detects the information corresponding to the magnitude relationship between the voltage value of each phase of T is output as the power supply voltage information signal R max through T min. The abnormality detection signal generation circuit holds in advance information based on the magnitude relationship of the voltage values of the R, S, and T phases when the three-phase AC power supply is normal, and this information is used as the abnormality detection signal R. and outputs it as the max * ~T min *. If the determination circuit, a power supply voltage information signal R max through T min and abnormality detection signal R max * ~T min * compared at regular intervals, which is open-phase only (e.g. one phase of these signals are different When the phase sequence is reversed, the power supply voltage abnormality signal is output.
装置の接続を間違えて、入力電圧の相順を異なって接続してしまった場合には、マトリクスコンバータ2の入力電流指令と入力電圧との実際の相順が異なるため、入力電流に異常電流が発生し、スイッチング素子を破壊したり、負荷3を破壊する恐れがある。また、特許文献1に開示されている手段により、電源電圧異常信号を出力したり過電流保護信号を出力して電力変換器を停止させる場合には、運転自体が不可能になる。
加えて、特許文献1に開示されている相順判定手段では、相順の判定を行うために、三相交流電源が正常である場合のR,S,T各相の電圧値の大小関係に基づく情報を予め保持する必要があるため、構成が複雑になり制御装置のコストが上昇するという問題がある。
If the connection of the devices is wrong and the phase sequence of the input voltage is different, the actual phase sequence between the input current command and the input voltage of the
In addition, in the phase sequence determination means disclosed in
そこで本発明は、三相交流電源が正常である場合の各相電圧値の大小関係に基づく情報等を予め保持する必要がなく、構成が比較的簡単な相順判定手段を備え、電力変換器の接続を間違えて入力電圧の相順が異なるような場合でも、電力変換器の運転を可能にした直接変換器の制御装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention does not need to hold in advance information or the like based on the magnitude relationship of each phase voltage value when the three-phase AC power supply is normal, and includes a phase sequence determination unit having a relatively simple configuration, and a power converter Therefore, the present invention intends to provide a control device for a direct converter that enables operation of the power converter even when the phase order of the input voltages is different due to a wrong connection.
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、
単方向の電流を制御可能な少なくとも二つの単方向半導体スイッチング素子からなる双方向性の交流スイッチを複数設けて交流スイッチ群を構成し、三相交流電源の各相に接続される前記交流スイッチ群により三相交流電圧を任意の大きさ及び周波数を有する三相交流電圧に直接変換する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置であって、
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、を有する制御装置において、
前記相順判定手段は、三相入力電圧を直交2軸座標系の二相量に変換する手段と、この二相量からなる入力電圧ベクトルの角度を求める手段とを備え、
前記入力電流指令生成手段は、前記入力電圧ベクトルの角度を用いて各相の入力電流指令を生成するものである。
In order to solve the above problem, the invention described in
The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
A phase sequence determination unit that determines a phase sequence of the input voltage of the power converter, and an input current command for each phase of the power converter so that the phase sequence is the same as the phase sequence determined by the phase sequence determination unit. An input current command generating means for generating,
The phase order determination means includes means for converting a three-phase input voltage into a two-phase quantity in an orthogonal two-axis coordinate system, and means for obtaining an angle of an input voltage vector composed of the two-phase quantity,
The input current command generation means generates an input current command for each phase using the angle of the input voltage vector.
請求項2に記載した発明は、
単方向の電流を制御可能な少なくとも二つの単方向半導体スイッチング素子からなる双方向性の交流スイッチを複数設けて交流スイッチ群を構成し、三相交流電源の各相に接続される前記交流スイッチ群により三相交流電圧を任意の大きさ及び周波数を有する三相交流電圧に直接変換する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置であって、
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、を有する制御装置において、
前記相順判定手段は、三相入力電圧を直交2軸座標系の二相量に変換する手段と、この二相量の位相差から相順を判定する手段とを備え、
前記入力電流指令生成手段は、ある相の入力電圧の極性から入力電圧の位相を検出する手段と、この位相及び前記相順判定手段により判定された相順に基づき極性を付した角度を生成してこの角度を用いて各相の入力電流指令を生成する手段と、を備えたものである。
The invention described in
The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
A phase sequence determination unit that determines a phase sequence of the input voltage of the power converter, and an input current command for each phase of the power converter so that the phase sequence is the same as the phase sequence determined by the phase sequence determination unit. An input current command generating means for generating,
The phase order determining means comprises means for converting a three-phase input voltage into a two-phase quantity in an orthogonal two-axis coordinate system, and means for judging the phase order from the phase difference between the two-phase quantities,
The input current command generating means generates an angle with polarity based on the phase order determined by the phase and the phase order determined by the phase and the phase order determining means, and means for detecting the phase of the input voltage from the polarity of the input voltage of a certain phase. And means for generating an input current command for each phase using this angle.
請求項3に記載した発明は、
単方向の電流を制御可能な少なくとも二つの単方向半導体スイッチング素子からなる双方向性の交流スイッチを複数設けて交流スイッチ群を構成し、三相交流電源の各相に接続される前記交流スイッチ群により三相交流電圧を任意の大きさ及び周波数を有する三相交流電圧に直接変換する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置であって、
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、を有する制御装置において、
前記相順判定手段は、三相入力電圧の大小関係に応じた位相差から相順を判定する手段を備え、
前記入力電流指令生成手段は、ある相の入力電圧の極性から入力電圧の位相を検出する手段と、この位相及び前記相順判定手段により判定された相順に基づき極性を付した角度を生成してこの角度を用いて各相の入力電流指令を生成する手段と、を備えたものである。
The invention described in
The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
A phase sequence determination unit that determines a phase sequence of the input voltage of the power converter, and an input current command for each phase of the power converter so that the phase sequence is the same as the phase sequence determined by the phase sequence determination unit. An input current command generating means for generating,
The phase order determining means includes means for determining a phase order from a phase difference corresponding to a magnitude relationship of three-phase input voltages,
The input current command generating means generates an angle with polarity based on the phase order determined by the phase and the phase order determined by the phase and the phase order determining means, and means for detecting the phase of the input voltage from the polarity of the input voltage of a certain phase. And means for generating an input current command for each phase using this angle.
本発明によれば、マトリクスコンバータをはじめとする直接変換器において、入力電圧の相順を間違えた場合にも適切な入力電流指令を生成して変換器を運転することができる。これにより、電力変換器を設置する際に、相順に関して特段の注意を払うことなく、従来のインバータ等と同様に接続することが可能となる。また、相順を判定する際に複雑な演算や回路を必要としないことから、安価な制御装置を提供することができる。 According to the present invention, in a direct converter such as a matrix converter, an appropriate input current command can be generated and the converter can be operated even when the phase sequence of the input voltage is wrong. Thereby, when installing a power converter, it becomes possible to connect similarly to the conventional inverter etc., without paying special attention about a phase order. In addition, since a complicated calculation or circuit is not required when determining the phase order, an inexpensive control device can be provided.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は請求項1に相当する本発明の第1実施形態の構成図であり、図10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して詳述を省略し、以下では図10と異なる部分を中心に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention corresponding to
図1では、図10における電圧極性判別手段4及びPLL回路5の代わりに、相順判定手段としての三相/二相変換手段10及び角度演算手段11を用いており、変圧器12の二次側と三相発振器6との間に、三相/二相変換手段10、角度演算手段11が順次接続されている。なお、角度演算手段11及び三相発振器6は入力電流指令生成手段を構成している。
以下に、上記の構成によって入力電圧の相順に応じた入力電流指令を生成できる理由について述べる。
In FIG. 1, a three-phase / two-
The reason why the input current command according to the phase order of the input voltage can be generated by the above configuration will be described below.
三相/二相変換手段10は、変圧器12を介した各相入力電圧をvR,vS,vTとすると、数式1の演算により、三相入力電圧を直交2軸座標系の二相量vα,vβに変換する。
The three-phase / two-phase conversion means 10 converts the three-phase input voltage into two of the orthogonal two-axis coordinate system by the calculation of
入力電圧が三相対称正弦波の場合、三相/二相変換手段10の出力電圧vα,vβは、90°位相の異なる正弦波となる。vαを横軸、vβを縦軸として入力電圧をベクトルで表した場合、その角度θSは数式2で求められる。
When the input voltage is a three-phase symmetric sine wave, the output voltages v α and v β of the three-phase / two-phase conversion means 10 are sine waves having different phases by 90 °. In the case where the input voltage is expressed as a vector with v α as the horizontal axis and v β as the vertical axis, the angle θ S is obtained by
図2は電源電圧の相順がR→S→Tの場合、図3は相順がR→T→Sの場合の入力電圧ベクトルの振る舞いをそれぞれ示したものである。
図2に示すように相順がR→S→Tの場合、vαに対してvβは遅れ90°の位相となり、入力電圧ベクトルは反時計方向に回転する。これに対し、図3に示すように相順がR→T→Sの場合、vαに対してvβは進み90°の位相となり、入力電圧ベクトルは時計方向に回転する。従って、入力電圧ベクトルの角度θSに基づいて入力電流指令を生成すれば、入力電圧の相順と同一の相順の入力電流指令を得ることができる。
具体的には、図1において、3相/2相変換手段10の出力電圧vα,vβから角度演算手段11が数式2により入力電圧ベクトルの角度θSを求め、三相発振器6がこの角度θSを用いて入力電流指令を生成する。
2 shows the behavior of the input voltage vector when the phase order of the power supply voltage is R → S → T, and FIG. 3 shows the behavior of the input voltage vector when the phase order is R → T → S.
If phase sequence as shown in Figure 2 is R → S → T, v is v beta against α becomes delayed 90 ° in phase, the input voltage vector rotates counterclockwise. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the phase order is R → T → S, v β advances to 90 ° with respect to v α , and the input voltage vector rotates clockwise. Therefore, if the input current command is generated based on the angle θ S of the input voltage vector, an input current command having the same phase sequence as the input voltage phase sequence can be obtained.
Specifically, in FIG. 1, the angle calculation means 11 obtains the angle θ S of the input voltage vector from the output voltages v α and v β of the three-phase / two-phase conversion means 10 according to
次に、図4は請求項2に相当する本発明の第2実施形態の構成図である。
前述した第1実施形態では、数式2により入力電圧ベクトルの角度θSを演算している。しかし、数式2におけるtan−1の演算は、角度演算手段11を構成するCPUにとって高負荷であり、高価なCPUが必要となる場合がある。そこで、第2実施形態では、tan−1の演算を行わずに、入力電圧の相順を判定するようにした。
Next, FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the present invention corresponding to claim 2.
In the first embodiment described above, the angle θ S of the input voltage vector is calculated by
すなわち、図4の第2実施形態では、図10の従来技術の構成に、変圧器12の二次側に順次接続される三相/二相変換手段10と正負判定手段21とを付加し、この正負判定手段21の判定出力によりPLL回路5の出力(角度データとしての入力電圧位相)を補正するべく乗算手段13を設けている。ここで、三相/二相変換手段10及び正負判定手段21は相順判定手段を構成している。
つまり、この第2実施形態では、三相入力電圧を直交2軸座標系に変換した二相量vα,vβの極性(位相差)から相順を判定するものである。
That is, in the second embodiment of FIG. 4, the three-phase / two-phase conversion means 10 and the positive / negative determination means 21 sequentially connected to the secondary side of the
That is, in the second embodiment, the phase order is determined from the polarities (phase differences) of the two-phase quantities v α and v β obtained by converting the three-phase input voltage into the orthogonal two-axis coordinate system.
図5は電源電圧の相順がR→S→Tの場合、図6は相順がR→T→Sの場合における本実施形態の動作をそれぞれ示したものである。
図4の正負判定手段21は、三相/二相変換手段10から出力される二相電圧vα,vβの正負(極性)を判定して90°位相のずれたパルスを生成する。そして、vαの立ち上がり時にvβが正のときは、図6に示すように“1”を継続的に出力し、vαの立ち上がり時にvβが負のときは、図5に示すように“−1”を継続的に出力する。このような処理は、ソフトウエアにて簡単に行うことができる。
すなわち、正負判定手段21の出力が“−1”か“1”かによって、相順がR→S→TであるかR→T→Sであるかを判定する。
FIG. 5 shows the operation of this embodiment when the phase sequence of the power supply voltage is R → S → T, and FIG. 6 shows the operation of this embodiment when the phase sequence is R → T → S.
The positive / negative determining
That is, it is determined whether the phase order is R → S → T or R → T → S depending on whether the output of the positive / negative determining
この正負判定手段21の出力を、PLL回路5により検出した角度と乗算手段13にて乗算することにより、入力電圧ベクトルの角度θSの範囲を0°≦θS<360°とすれば、相順がR→S→Tの場合は角度θSが増加(入力電圧ベクトルが反時計方向に回転)し、相順がR→T→Sの場合は角度θSが減少(入力電圧ベクトルが時計方向に回転)する。
すなわち、従来の方法でPLL回路5により検出した角度θSに、相順に応じた極性を付加することができ、この角度θSを用いて三相発振器6により入力電流指令を生成することができる。
なお、図4において、電圧極性判別手段4、PLL回路5、乗算手段13、三相発振器6等は入力電流指令生成手段を構成する。
If the range of the angle θ S of the input voltage vector is set to 0 ° ≦ θ S <360 ° by multiplying the output of the positive /
That is, the polarity according to the phase order can be added to the angle θ S detected by the
In FIG. 4, the voltage polarity discriminating means 4, the
本実施形態では二相電圧のうち一方のvαを基準として他方のvβの正負により相順を判定しているが、逆にvβを基準としてvαの正負により相順を判定してもよい。また、vαとvβとは位相が90°ずれているため、何れかの立ち上がり時(ゼロクロス点)でなくても、例えばvαまたはvβのゼロクロス点の前後90°以内でvβまたはvαの正負を調べてもよい。 In the present exemplary embodiment, to determine the phase sequence by sign of the other v beta relative to one v alpha of the two-phase voltages, to determine the phase sequence by positive and negative v alpha relative to the v beta reversed Also good. Further, since the phases of v α and v β are shifted by 90 °, v β or v is within 90 ° before and after the zero cross point of v α or v β even if it is not at any rising edge (zero cross point). v may examine the positive and negative α.
次いで、図7は請求項3に相当する本発明の第3実施形態の構成図である。
この実施形態では、入力電圧大小検出手段9の出力を利用して相順を判定することとした。第1,第2実施形態のように座標変換を用いずに入力電圧の大小検出結果を利用し、ハードウエアによって入力電圧の相順を判定することにより、CPUの演算量を増加させずに入力電圧の相順に応じた入力電流指令を生成することが可能である。
すなわち、図7において、入力電圧大小検出手段9の出力側に相順判定手段30が設けられ、その出力を乗算手段13にてPLL回路5の出力に乗じることにより、入力電圧ベクトルの角度θSに極性を付加するものである。
Next, FIG. 7 is a block diagram of a third embodiment of the present invention corresponding to the third aspect.
In this embodiment, the phase order is determined using the output of the input voltage magnitude detection means 9. As in the first and second embodiments, the input voltage magnitude detection result is used without using coordinate transformation, and the phase order of the input voltage is determined by hardware, so that the input of the CPU is not increased. It is possible to generate an input current command corresponding to the phase order of the voltages.
That is, in FIG. 7, phase
以下、相順判定手段30の動作について説明する。図10に関して説明したように、入力電圧大小検出手段9は最大入力電圧及び最小入力電圧を検出するもので、X(XはR,S,Tの何れか)相が最大のときにXp=1(他相についてはXp=0)、X相が最小のときにXn=1(他相についてはXn=0)となるXp及びXn(Rp,Rn,Sp,Sn,Tp,Tn)の“1”,“0”の組合せを出力している。
Hereinafter, the operation of the phase
図9は、相順判定手段30の構成を示すブロック図である。図9において、41R,41S,41TはR,S,T各相のXp,Xnがセット(S)入力、リセット(R)入力に加えられるRSフリップフロップであり、R相及びT相のフリップフロップ41R,41TのQ出力Rpn,Tpnはそのまま、S相のフリップフロップ41SのQ出力Spnは反転してアンドゲート43に入力されている。
アンドゲート43の出力はラッチ42のデータ(D)入力に加えられ、また、R相フリップフロップ41Rのセット入力(すなわちRp)はラッチのゲート(G)入力に加えられている。なお、ラッチ42のQ出力を便宜上、Yとする。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the phase
The output of the AND
上述した構成において、フリップフロップ41R,41S,41Tは、Xpの立ち上がりでXpn=1をセットし、Xnの立ち上がりでXpn=0にリセットする。この様子が、図8に示されている。
入力電圧の相順を判定する方法は以下の通りである。いま、R相電圧が最大になる時のタイミングを利用する場合には、Rpnの立ち上がり時に、SpnまたはTpn、もしくはその両方の信号を調べる。例えば、図9に示す如くRpn・Spnの反転信号・Tpnの信号(・はアンド条件を示す)をアンドゲート43により求め、このアンドゲート43の出力をRp=1のときにラッチ42によりラッチすればよい。
In the above configuration, the flip-
The method for determining the phase sequence of the input voltage is as follows. If the timing at which the R-phase voltage is maximized is used, the signal of S pn and / or T pn is examined at the rise of R pn . For example, as shown in FIG. 9, an inverted signal of R pn · S pn · T pn signal (· indicates an AND condition) is obtained by AND
図8から明らかなように、入力電圧の相順がR→S→Tの場合にはラッチ42の出力Y=1となり、相順がR→T→Sの場合にはラッチ42の出力Y=0となる。
従って、Y=1のときはこれをそのまま相順判定手段30の出力として図7のPLL回路5の出力に乗算し、Y=0のときにのみ、相順判定手段30の出力を−1としてPLL回路5の出力に乗算する。これにより、第2実施形態と同様に、入力電圧ベクトルの角度θSの範囲を0°≦θS<360°とすれば、相順がR→S→Tの場合は角度θSが増加し、相順がR→T→Sの場合は角度θSが減少する。
よってPLL回路5により検出した角度θSに、相順に応じた極性を付加することができ、この角度θSを用いて三相発振器6により入力電流指令を生成することができる。
As is clear from FIG. 8, when the phase sequence of the input voltage is R → S → T, the output Y of the
Therefore, when Y = 1, this is directly multiplied by the output of the
Therefore, the polarity according to the phase order can be added to the angle θ S detected by the
なお、相順の判定に際しては上述したようにR相電圧が最大電圧になるときに限定する必要はなく、R相が最小電圧の場合やS相、T相が最大または最小電圧になっているときでも、同様な構成の回路により相順を判定することが可能である。 It is not necessary to limit the phase order when the R-phase voltage reaches the maximum voltage as described above. When the R-phase is the minimum voltage, the S-phase and T-phase are the maximum or minimum voltage. Even at times, it is possible to determine the phase order by a circuit having a similar configuration.
1:三相交流電源
2:マトリクスコンバータ
3:負荷
6:三相発振器
7:出力電圧指令発生手段
8:パルス発生手段
9:入力電圧大小検出手段
10:三相/二相変換手段
11:角度演算手段
12:変圧器
13:乗算手段
21:正負判定手段
30:相順判定手段
41R,41S,41T:RSフリップフロップ
42:ラッチ
43:アンドゲート
1: three-phase AC power supply 2: matrix converter 3: load 6: three-phase oscillator 7: output voltage command generating means 8: pulse generating means 9: input voltage magnitude detecting means 10: three-phase / two-phase converting means 11: angle calculation Means 12: Transformer 13: Multiplication means 21: Positive / negative judgment means 30: Phase order judgment means 41R, 41S, 41T: RS flip-flop 42: Latch 43: AND gate
Claims (3)
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、
この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、
を有する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置において、
前記相順判定手段は、
三相入力電圧を直交2軸座標系の二相量に変換する手段と、この二相量からなる入力電圧ベクトルの角度を求める手段とを備え、
前記入力電流指令生成手段は、
前記入力電圧ベクトルの角度を用いて各相の入力電流指令を生成することを特徴とする交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置。 The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
Phase sequence determination means for determining the phase sequence of the input voltage of the power converter;
An input current command generating means for generating an input current command for each phase of the power converter so as to be the same phase order as the phase order determined by the phase order determining means;
In a control device for an AC-AC direct conversion power converter having
The phase order determination means includes
Means for converting a three-phase input voltage into a two-phase quantity in an orthogonal two-axis coordinate system; and means for obtaining an angle of an input voltage vector composed of the two-phase quantity,
The input current command generation means includes
A control apparatus for an AC-AC direct conversion power converter, wherein an input current command for each phase is generated using an angle of the input voltage vector.
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、
この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、
を有する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置において、
前記相順判定手段は、
三相入力電圧を直交2軸座標系の二相量に変換する手段と、この二相量の位相差から相順を判定する手段とを備え、
前記入力電流指令生成手段は、
ある相の入力電圧の極性から入力電圧の位相を検出する手段と、この位相及び前記相順判定手段により判定された相順に基づき極性を付した角度を生成してこの角度を用いて各相の入力電流指令を生成する手段と、を備えたことを特徴とする交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置。 The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
Phase sequence determination means for determining the phase sequence of the input voltage of the power converter;
An input current command generating means for generating an input current command for each phase of the power converter so as to be the same phase order as the phase order determined by the phase order determining means;
In a control device for an AC-AC direct conversion power converter having
The phase order determination means includes
Means for converting a three-phase input voltage into a two-phase quantity in an orthogonal two-axis coordinate system; and means for determining a phase order from the phase difference between the two-phase quantities,
The input current command generation means includes
A means for detecting the phase of the input voltage from the polarity of the input voltage of a certain phase, and an angle with polarity based on this phase and the phase order determined by the phase order determining means, and using this angle for each phase A control device for an AC-AC direct conversion type power converter, comprising: means for generating an input current command.
前記電力変換器の入力電圧の相順を判定する相順判定手段と、
この相順判定手段により判定された相順と同一の相順になるように前記電力変換器の各相の入力電流指令を生成する入力電流指令生成手段と、
を有する交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置において、
前記相順判定手段は、
三相入力電圧の大小関係に応じた位相差から相順を判定する手段を備え、
前記入力電流指令生成手段は、
ある相の入力電圧の極性から入力電圧の位相を検出する手段と、この位相及び前記相順判定手段により判定された相順に基づき極性を付した角度を生成してこの角度を用いて各相の入力電流指令を生成する手段と、を備えたことを特徴とする交流−交流直接変換形電力変換器の制御装置。 The AC switch group configured to form an AC switch group by providing a plurality of bidirectional AC switches composed of at least two unidirectional semiconductor switching elements capable of controlling a unidirectional current, and connected to each phase of a three-phase AC power source A control device for an AC-AC direct conversion power converter that directly converts a three-phase AC voltage into a three-phase AC voltage having an arbitrary magnitude and frequency,
Phase sequence determination means for determining the phase sequence of the input voltage of the power converter;
An input current command generating means for generating an input current command for each phase of the power converter so as to be the same phase order as the phase order determined by the phase order determining means;
In a control device for an AC-AC direct conversion power converter having
The phase order determination means includes
Means for determining the phase order from the phase difference according to the magnitude relationship of the three-phase input voltage,
The input current command generation means includes
A means for detecting the phase of the input voltage from the polarity of the input voltage of a certain phase, and an angle with polarity based on this phase and the phase order determined by the phase order determining means, and using this angle for each phase A control device for an AC-AC direct conversion type power converter, comprising: means for generating an input current command.
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JP2006352960A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Method of detecting abnormality of ac-ac converter |
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JP2007020275A (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Ac-ac power converter |
JP2007025740A (en) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Power supply abnormality detector |
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- 2003-08-21 JP JP2003297534A patent/JP4273402B2/en not_active Expired - Lifetime
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