JP2005318755A - Inverter control system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To raise a voltage of an inverter and increase an output of the inverter by effectively utilizing a power supply voltage. <P>SOLUTION: A PWM signal generation part 100 is constituted such that a pulse of a prescribed pulse width is output from a pulse generation device on the basis of the comparison of magnitudes of a carrier wave TRI generated at a carrier wave generation part and a voltage command signal Vref generated at a voltage command generation part. The carrier wave generation part of the PWM signal generation part is associated with the voltage command signal Vref or an output value of the inverter, and a carrier wave frequency is made variable. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、モータなどの負荷装置を駆動するために用いられるインバータ装置や、電力系統における無効電力補償や負荷平準化装置のインバータ制御に適用するPWM方式のインバータ制御システムに関するものである。   The present invention relates to an inverter device used for driving a load device such as a motor, and a PWM type inverter control system applied to inverter control of a reactive power compensation or load leveling device in an electric power system.

PWMインバータの従来の一例を、図1を参照して説明する。図1に示すように、PWMインバータは、直流電源70と負荷80との間に接続されたインバータ主回路1と、該インバータ主回路1に接続された三角波比較PWM制御系とからなる。   A conventional example of a PWM inverter will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the PWM inverter includes an inverter main circuit 1 connected between a DC power supply 70 and a load 80, and a triangular wave comparison PWM control system connected to the inverter main circuit 1.

インバータ主回路1は、IGBT等のスイッチング素子1A、1Bからなる。また、三角波比較PWM制御系は、スイッチング素子1A、1Bをオンオフするためのパルスを発生するパルス発生装置2を有する。このパルス発生装置2は、三角波である搬送波TRIを発生する搬送波発生装置5及びパルス発生装置2により発生するパルスの幅を制御するための電圧指令Vrefを発生する電圧指令発生部6に接続されている。   The inverter main circuit 1 includes switching elements 1A and 1B such as IGBTs. Further, the triangular wave comparison PWM control system has a pulse generator 2 that generates a pulse for turning on and off the switching elements 1A and 1B. This pulse generator 2 is connected to a carrier wave generator 5 that generates a carrier wave TRI that is a triangular wave, and a voltage command generator 6 that generates a voltage command Vref for controlling the width of a pulse generated by the pulse generator 2. Yes.

図2は、パルス発生装置2の動作を示すものであり、電圧指令Vrefと搬送波信号TRIとの大小関係に基づき、スイッチング素子1A、1Bのオンオフを決定する。図2において、1Aをオンするパルスは、電圧指令Vrefと搬送波信号TRIの大小関係がVref>TRI、また1Bをオンするパルスは電圧指令Vref<TRIのとき発生する(例えば、特許文献1参照)。   FIG. 2 shows the operation of the pulse generator 2, and the on / off state of the switching elements 1A and 1B is determined based on the magnitude relationship between the voltage command Vref and the carrier wave signal TRI. In FIG. 2, the pulse for turning on 1A is generated when the magnitude relation between the voltage command Vref and the carrier signal TRI is Vref> TRI, and the pulse for turning on 1B is generated when the voltage command Vref <TRI (see, for example, Patent Document 1). .

特開2001−231265号公報JP 2001-231265 A

ところで、従来のPWM信号生成方式では、電圧指令Vrefの最大レベルは搬送波信号TRIの最大レベル未満に設定されており、PWM信号のデューティ比は、概ね90%以下と、100%に達することがない範囲で制御されている。従って、PWMインバータで負荷を駆動する場合には、直流電源70の電圧を有効に利用することができないという問題があった。   By the way, in the conventional PWM signal generation method, the maximum level of the voltage command Vref is set to be less than the maximum level of the carrier wave signal TRI, and the duty ratio of the PWM signal is approximately 90% or less and does not reach 100%. Controlled by range. Therefore, when the load is driven by the PWM inverter, there is a problem that the voltage of the DC power source 70 cannot be used effectively.

本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。   The present invention takes the following means in order to solve the above-described problems.

すなわち、本発明のインバータ制御システムは、インバータ主回路のスイッチング素子をPWM信号生成部において生成するPWM信号に基づきオンオフすることによって、そのインバータ出力により制御対象をPWM制御するものであって、前記PWM信号生成部を、搬送波生成部で生成する搬送波信号と電圧指令発生部で発生させる電圧指令信号との大小比較に基づいてパルス発生装置から所定パルス幅のパルスを出力するように構成し、そのうち前記搬送波生成部を、前記電圧指令信号若しくは前記インバータ出力値に関連づけて搬送波周波数を可変するものとしたことを特徴とする。   That is, the inverter control system of the present invention performs PWM control on a controlled object by the inverter output by turning on and off the switching element of the inverter main circuit based on the PWM signal generated in the PWM signal generation unit, The signal generator is configured to output a pulse having a predetermined pulse width from the pulse generator based on the magnitude comparison between the carrier wave signal generated by the carrier wave generator and the voltage command signal generated by the voltage command generator, The carrier wave generation unit is characterized in that the carrier wave frequency is varied in association with the voltage command signal or the inverter output value.

前記搬送波生成部は、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が大きくなるタイミングで搬送波周波数を落とし、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が小さくなるタイミングで搬送波周波数を上げる可変制御を行うものであることが望ましい。   The carrier wave generator preferably performs variable control that lowers the carrier frequency when the voltage command signal or the inverter output value increases, and increases the carrier frequency when the voltage command signal or the inverter output value decreases.

特に、前記搬送波生成部は、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が最大となるタイミングで搬送波周波数を最も遅くし、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が最小となるタイミングで搬送波周波数を最も早くし、その間で搬送波周波数を電圧指令信号若しくはインバータ出力値の変化に応じて連続的に可変とするものであることが好適である。   In particular, the carrier wave generation unit slows the carrier frequency at the timing when the voltage command signal or the inverter output value becomes maximum, and makes the carrier frequency the fastest at the timing when the voltage command signal or the inverter output value becomes minimum, It is preferable that the carrier frequency is continuously variable according to a change in the voltage command signal or the inverter output value.

無効電力補償装置の一構成要素として、制御対象である電力系統への給電をインバータ出力電圧を通じて制御する場合には、搬送波生成部は、少なくとも瞬時電圧低下時において、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うように構成すればよい。   As a component of the reactive power compensator, when the power supply to the power system to be controlled is controlled through the inverter output voltage, the carrier wave generation unit is a timing at which the inverter output voltage increases at least when the instantaneous voltage drops Thus, the frequency of the carrier signal may be decreased and variable control may be performed to increase the frequency of the carrier signal at the timing when the inverter output voltage is lowered.

制御対象である負荷をインバータ出力電圧を通じて駆動する場合には、搬送波生成部は、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うように構成すればよい。 When driving the load to be controlled through the inverter output voltage, the carrier wave generator lowers the frequency of the carrier signal at the timing when the inverter output voltage becomes high, and the frequency of the carrier signal at the timing when the inverter output voltage becomes low What is necessary is just to comprise so that the variable control which raises may be performed.

制御対象である負荷をインバータ出力電流に応じて駆動する場合には、搬送波生成部は、前記インバータ出力電流が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電流が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げるという可変制御を行うように構成すればよい。   When the load to be controlled is driven according to the inverter output current, the carrier wave generation unit lowers the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output current increases and the carrier signal at a timing when the inverter output current decreases. What is necessary is just to comprise so that the variable control of raising the frequency may be performed.

負荷平準化装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の負荷をインバータ出力電流を通じて平準化する場合には、搬送波生成部は、少なくともピークカット運転時もしくは充電運転時において、前記インバータ出力電流が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電流が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うように構成すればよい。 As one component of the load leveling device, when leveling the load of the power system to be controlled through the inverter output current, the carrier wave generator generates the inverter output current at least during peak cut operation or charge operation. The frequency of the carrier signal may be decreased at the timing when the frequency becomes higher, and the variable control may be performed to increase the frequency of the carrier signal at the timing when the inverter output current becomes lower.

負荷平準化装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の負荷をインバータ出力電圧を通じて平滑化する場合には、搬送波生成部は、少なくともピークカット運転時もしくは充電運転時において、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げるという可変制御を行うように構成すればよい。   As one component of the load leveling device, when smoothing the load of the electric power system to be controlled through the inverter output voltage, the carrier wave generator generates the inverter output voltage at least during peak cut operation or charge operation. The frequency of the carrier signal may be decreased at a timing when the frequency becomes higher and the frequency of the carrier signal may be increased at the timing when the inverter output voltage becomes lower.

瞬時電圧低下補償装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の電圧低下をインバータ出力電圧を通じて補償する場合には、搬送波生成部は、少なくとも瞬時電圧低下を補償するための電圧を出力する際に、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うように構成すればよい。 As a component of the instantaneous voltage drop compensator, when compensating for the voltage drop of the power system to be controlled through the inverter output voltage, the carrier wave generator generates at least a voltage for compensating for the instantaneous voltage drop. In addition, it may be configured to perform variable control in which the frequency of the carrier signal is decreased at the timing when the inverter output voltage is increased and the frequency of the carrier signal is increased at the timing when the inverter output voltage is decreased.

以上において、ユーザーサイドでパルス幅等を自由に設定できるようにするためには、電圧指令発生部は、与えられる入力信号に基づいて電圧指令信号を発生するものであることが望ましい。   In the above, in order to be able to freely set the pulse width and the like on the user side, it is desirable that the voltage command generator generates a voltage command signal based on the applied input signal.

搬送波信号としては、三角波信号が好適である。   A triangular wave signal is suitable as the carrier signal.

次に、課題解決の手段を具体的に説明する。この発明のシステムが採用するインバータ制御方式は、例えば、搬送波信号の周波数をインバータの出力電圧に応じて可変制御し、電源電圧を有効に利用することにより、インバータの高電圧・高出力化を図るものである。   Next, a means for solving the problem will be specifically described. The inverter control system employed by the system of the present invention, for example, variably controls the frequency of the carrier signal in accordance with the output voltage of the inverter and effectively uses the power supply voltage, thereby increasing the inverter voltage and output. Is.

図3にPWM信号生成部100の動作を表すブロック図を示す。   FIG. 3 is a block diagram showing the operation of the PWM signal generation unit 100.

入力信号Vrefは、インバータ出力電圧を制御する信号である。入力信号Xは、搬送波周波数を可変制御するための制御信号であり、│X│≦1の値をとる。入力信号fhは入力信号Xが0となるタイミングでの搬送波周波数、flは入力信号Xが1となるタイミングでの搬送波周波数である。入力信号ResetはPWM信号生成部の始動時に、出力信号値が時間に関する履歴特性を有する演算部2、5、6の出力を、それぞれS3、0、−1に初期化するための信号である。その他の、演算部1〜7の入力信号と出力信号の関係は、それぞれ図3に示すとおりである。演算部1〜6は図1の搬送波発生部6に対応させた本発明の搬送波生成部に相当し、演算部7は図1のパルス発生装置2に対応させた本発明のパルス発生装置に相当し、次に述べるCPU10は図1の電圧指令発生部6に対応させた本発明の電圧指令発生部に相当している。   The input signal Vref is a signal that controls the inverter output voltage. The input signal X is a control signal for variably controlling the carrier frequency and takes a value of | X | ≦ 1. The input signal fh is the carrier frequency at the timing when the input signal X becomes 0, and fl is the carrier frequency at the timing when the input signal X becomes 1. The input signal Reset is a signal for initializing the outputs of the calculation units 2, 5, and 6 whose output signal values have history characteristics with respect to time at the start of the PWM signal generation unit to S3, 0, and −1, respectively. The other relationship between the input signals and output signals of the calculation units 1 to 7 is as shown in FIG. The calculation units 1 to 6 correspond to the carrier wave generation unit of the present invention corresponding to the carrier wave generation unit 6 of FIG. 1, and the calculation unit 7 corresponds to the pulse generation device of the present invention corresponding to the pulse generation device 2 of FIG. The CPU 10 described below corresponds to the voltage command generator of the present invention corresponding to the voltage command generator 6 of FIG.

次にPWM信号生成部100の動作について説明する。   Next, the operation of the PWM signal generation unit 100 will be described.

あらかじめ、入力信号Resetは0値に設定されている。CPU10および演算部1は常時動作しており、入力信号fh、fl、Xに応じた値が、信号S3に出力されている。ここでPWM信号生成部100の初期化のために入力信号Resetの値を1に変化させると、先に述べたように演算部2、5、6の出力は、それぞれfa=S3、t=0、TRI=−1に初期化される。   The input signal Reset is set to 0 value in advance. The CPU 10 and the arithmetic unit 1 are always operating, and values corresponding to the input signals fh, fl, and X are output as the signal S3. Here, when the value of the input signal Reset is changed to 1 for initialization of the PWM signal generation unit 100, the outputs of the calculation units 2, 5, and 6 are fa = S3 and t = 0, respectively, as described above. , TRI = −1.

演算部2は、入力信号S2が正値に変化する時点まで、出力信号faをS3に保持する。演算部5は、Resetが0から1に変化した時点からの経過時間を、信号tに出力する。演算部3は、tが1/2faに至るまで、値1を信号S1として出力し、演算部6の出力信号TRIは時間変化に比例して増加し、t=1/2faの時点でTRI=1となる。次に1/2fa≦t<1/faの間は、演算部3は値−1を信号S1として出力する。演算部6の出力信号TRIは時間変化に比例して減少し、t=1/faの時点でTRI=−1となる。以上の動作により、演算部6の出力信号TRIは、周波数faの三角波を生成し、演算部7において、入力信号VrefとTRIを比較することにより、PWM信号が生成される。   The calculation unit 2 holds the output signal fa in S3 until the time when the input signal S2 changes to a positive value. The computing unit 5 outputs the elapsed time from the time when Reset has changed from 0 to 1 to the signal t. The arithmetic unit 3 outputs the value 1 as the signal S1 until t reaches 1 / 2fa, and the output signal TRI of the arithmetic unit 6 increases in proportion to the time change, and at time t = 1 / 2fa, TRI = 1 Next, during 1 / 2fa ≦ t <1 / fa, the calculation unit 3 outputs the value −1 as the signal S1. The output signal TRI of the arithmetic unit 6 decreases in proportion to the time change, and becomes TRI = -1 at the time of t = 1 / fa. With the above operation, the output signal TRI of the calculation unit 6 generates a triangular wave with the frequency fa, and the calculation unit 7 compares the input signal Vref and TRI to generate a PWM signal.

t=1/faとなる時刻において、演算部3の出力信号S1は負値から正値に変化するため、演算部4を介してS2は正値となる。演算部2の出力信号faは、その時点での演算部1の出力S3に変更される。また、演算部5の出力信号tは0に初期化される。   At the time when t = 1 / fa, the output signal S1 of the calculation unit 3 changes from a negative value to a positive value, so that S2 becomes a positive value via the calculation unit 4. The output signal fa of the calculation unit 2 is changed to the output S3 of the calculation unit 1 at that time. Further, the output signal t of the arithmetic unit 5 is initialized to 0.

以降は、同様の動作により、搬送波信号の周波数は入力信号Xに応じて可変制御される。   Thereafter, the frequency of the carrier wave signal is variably controlled according to the input signal X by the same operation.

PWMインバータは、非常に短い時間間隔のパルス幅でスイッチングデバイスをオンオフさせる必要がある。しかし、このパルス幅は無限に小さくできるわけではなく、スイッチングデバイスの動作速度や制御回路の遅延などを考慮のうえ、十分なパルス幅を確保する必要がある。PWM制御においてパルス幅が最も狭くなるのは、インバータの出力電圧がピーク値を取るタイミングであり、十分なパルス幅を確保するためには、デューティ比の上限、すなわちインバータの出力電圧の上限に制約が生じる。   The PWM inverter needs to turn on and off the switching device with a pulse width of a very short time interval. However, this pulse width cannot be made infinitely small, and it is necessary to ensure a sufficient pulse width in consideration of the operation speed of the switching device and the delay of the control circuit. In PWM control, the pulse width becomes the narrowest at the timing when the output voltage of the inverter takes a peak value. To ensure a sufficient pulse width, the upper limit of the duty ratio, that is, the upper limit of the output voltage of the inverter is limited. Occurs.

例えば図1のインバータでは、直流電源70の電圧Vdc、搬送波TRIの周波数f、電圧指令Vrefおよび最小パルス幅Tpの間には、数1の制約が生じる。
For example, in the inverter of FIG. 1, a restriction of Formula 1 occurs between the voltage Vdc of the DC power supply 70, the frequency f of the carrier wave TRI, the voltage command Vref, and the minimum pulse width Tp.

一方、この発明によるインバータ制御方式を用い、Xの波形を│Vref│に一致させ、且つVrefがピーク値をとる際にXが1となるようにCPU10内で演算処理をすれば、インバータの出力電圧がピーク値付近のタイミングではfl程度に、また出力電圧が0程度ではfh程度の値をとる。さらに、flとfhの関係をfl<fhのように設定すると、出力電圧がピーク値付近のタイミングでは遅い搬送波周波数で、出力電圧が0値付近のタイミングでは、早い搬送波周波数でPWM制御がなされることになる。これにより、本制御手法を用いたPWMインバータでは、出力電圧がピーク値付近のタイミングでも、従来方式と比べて広いパルス幅のPWM信号によりインバータを動作させることになる。したがって、同一の主回路を用いたインバータにおいても、本制御手法を用いることにより、より大きな電圧出力が可能となり、その結果インバータの高出力化が実現できる。   On the other hand, if the inverter control method according to the present invention is used to make the waveform of X coincide with │Vref│ and the arithmetic processing is performed in the CPU 10 so that X becomes 1 when Vref takes a peak value, the output of the inverter When the voltage is near the peak value, the value is about fl, and when the output voltage is about 0, the value is about fh. Further, when the relationship between fl and fh is set such that fl <fh, PWM control is performed at a slow carrier frequency at a timing when the output voltage is near the peak value, and at a fast carrier frequency at a timing at which the output voltage is near the zero value. It will be. As a result, in the PWM inverter using this control method, the inverter is operated with a PWM signal having a wider pulse width as compared with the conventional method even when the output voltage is near the peak value. Therefore, even in an inverter using the same main circuit, it is possible to output a larger voltage by using this control method, and as a result, high output of the inverter can be realized.

また、入力信号Xは必ずしも、Vrefに一致させる必要はない。例えば、Xの波形をインバータ出力電流に一致させ、且つインバータ出力電流がピーク値をとる際にXが1となるように、CPU10内で演算処理をすれば、出力電流の大きなタイミングでは遅い搬送波周波数を用いることになるため、結果としてスイッチング損失が低減でき、インバータの高効率化が実現できる。   Further, the input signal X does not necessarily need to match Vref. For example, if processing is performed in the CPU 10 so that the waveform of X coincides with the inverter output current and X becomes 1 when the inverter output current takes a peak value, the carrier frequency is slow at the timing when the output current is large. As a result, switching loss can be reduced, and high efficiency of the inverter can be realized.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について、図4を用いて詳細に説明する。図4は、PWM制御方式を用いた無効電力補償装置200を電力系統300に適用した例の回路図である。無効電力補償装置200は、通常時は電力系統300に対して、負荷26の無効電力成分を補償し、且つ瞬時電圧低下等により電力系統300の電圧が変動した際には母線22の電圧を定格電圧に維持、すなわち負荷26への正常な電力供給を維持するように動作する。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of an example in which the reactive power compensator 200 using the PWM control method is applied to the power system 300. The reactive power compensator 200 compensates for the reactive power component of the load 26 with respect to the power system 300 during normal times, and when the voltage of the power system 300 fluctuates due to an instantaneous voltage drop or the like, the voltage of the bus 22 is rated. It operates to maintain voltage, i.e. to maintain normal power supply to the load 26.

無効電力補償装置200は、10%の連系リアクトル21を介して母線22に連系されており、母線22から電力系統を見た背後インピーダンス23は10%とする。無効電力補償装置200に用いられる直流電源24の電圧Vdcは、系統電圧のピーク値に対して、1.375puとする。インバータ部に用いられるスイッチングデバイス51、52は、HVIGBTのようなスイッチング速度の遅いデバイスとし、最小パルス幅Tpは50μs必要である。   The reactive power compensator 200 is linked to the bus 22 via a 10% grid reactor 21, and the back impedance 23 when the power system is viewed from the bus 22 is assumed to be 10%. The voltage Vdc of the DC power supply 24 used in the reactive power compensator 200 is 1.375 pu with respect to the peak value of the system voltage. The switching devices 51 and 52 used in the inverter unit are devices having a slow switching speed such as HVIGBT, and the minimum pulse width Tp is 50 μs.

インバータ部の制御には、図3に示すPWM信号生成部100を用いている。PWM信号生成部100への入力信号fl、fhは、それぞれ1.25kHz、2kHzに設定してある。   For the control of the inverter unit, the PWM signal generation unit 100 shown in FIG. 3 is used. Input signals fl and fh to the PWM signal generator 100 are set to 1.25 kHz and 2 kHz, respectively.

次に、今回発明した手法を、無効電力補償装置200に適用した場合の効果について説明する。仮に、入力信号Xを常時0とし、無効電力補償装置200は一定の搬送波周波数2kHz(=fh)によるPWM制御で、電力系統300に無効電力を供給したとする。   Next, the effect when the technique invented this time is applied to the reactive power compensator 200 will be described. Assume that the input signal X is always set to 0, and the reactive power compensator 200 supplies reactive power to the power system 300 by PWM control with a constant carrier frequency of 2 kHz (= fh).

fh、Vdc、Tpおよび数1より、Vrefおよびインバータ出力電圧の上限は1.1pu、供給できる遅れ位相の無効電力は0.5puが上限となる。また、電力系統300に故障が発生し、1秒程度の瞬時電圧低下が発生したとすると、無効電力補償装置の出力電圧上限は1.1puのままであり、母線22の電圧を定格電圧に維持できる電力系統300の電圧下限は0.9puまでとなる。   From fh, Vdc, Tp, and Equation 1, the upper limit of Vref and the inverter output voltage is 1.1 pu, and the reactive power that can be supplied is 0.5 pu. Further, if a failure occurs in the power system 300 and an instantaneous voltage drop of about 1 second occurs, the output voltage upper limit of the reactive power compensator remains 1.1 pu, and the voltage of the bus 22 is maintained at the rated voltage. The lower limit of the voltage of the power system 300 that can be used is up to 0.9 pu.

ところが瞬時電圧低下が発生している間、Xの波形を│Vref│に一致させ、且つVrefがピーク値をとる際にXが1となるようにCPU10内で演算処理をすれば、Vdc、fl、Tpおよび数1より、Vrefおよびインバータ出力電圧の上限は1.2puまで可能となり、無効電力補償装置200の出力電圧の上限も1.2puまで可能となる。これは、電力系統300の電圧が0.8puまで低下した場合にも、母線22の電圧を定格電圧に維持できることに相当し、従来の制御方式を用いた場合と比べて、2.0倍の電圧低下幅の瞬時電圧低下も補償できることになる。   However, if the X waveform is made to coincide with | Vref | while the instantaneous voltage drop occurs, and the CPU 10 performs arithmetic processing so that X becomes 1 when Vref takes a peak value, Vdc, fl , Tp and Equation 1, the upper limit of Vref and the inverter output voltage can be up to 1.2 pu, and the upper limit of the output voltage of the reactive power compensator 200 can be up to 1.2 pu. This corresponds to the fact that the voltage of the bus 22 can be maintained at the rated voltage even when the voltage of the power system 300 is reduced to 0.8 pu, which is 2.0 times that in the case where the conventional control method is used. The instantaneous voltage drop of the voltage drop width can also be compensated.

なお、本実施例では無効電力補償装置200が瞬時電圧低下補償時に供給する無効電力は2.0puとなり装置定格を超過するが、あらかじめ短時間過負荷運転を想定してインバータを設計しておけばよい。   In this embodiment, the reactive power supplied by the reactive power compensator 200 at the time of instantaneous voltage drop compensation is 2.0 pu and exceeds the device rating. However, if the inverter is designed in advance assuming a short overload operation, Good.

以上のように、無効電力補償装置200に本発明による制御方式を用いることにより、インバータ部の高出力電圧化による性能向上が実現できる。   As described above, by using the control method according to the present invention for the reactive power compensator 200, it is possible to improve performance by increasing the output voltage of the inverter unit.

実施の形態2.
次に、負荷駆動装置に適用した場合の効果について、図5を用いて詳細に説明する。図5は、PWM制御方式インバータ装置500で負荷600を駆動した例の回路図である。
Embodiment 2. FIG.
Next, the effect when applied to a load driving device will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of an example in which the load 600 is driven by the PWM control type inverter device 500.

インバータ装置500は、変圧器21を介して負荷600を駆動しているものとする。インバータ装置500に用いられる直流電源24の電圧Vdcは1.25puとする。インバータ部に用いられるスイッチングデバイス51、52は、GTOのようなスイッチング速度の遅いデバイスとし、最小パルス幅Tpは100μs必要であるとする。   It is assumed that the inverter device 500 drives the load 600 via the transformer 21. The voltage Vdc of the DC power supply 24 used for the inverter device 500 is 1.25 pu. The switching devices 51 and 52 used in the inverter unit are devices having a slow switching speed such as GTO, and the minimum pulse width Tp needs to be 100 μs.

本実施例で説明するインバータ装置500においてはインバータ部の制御には、図3に示すPWM信号生成部100を用いている。PWM信号生成部100への入力信号fl、fhは、それぞれ0.5kHz、1kHzに設定してある。   In the inverter device 500 described in the present embodiment, the PWM signal generation unit 100 shown in FIG. 3 is used to control the inverter unit. The input signals fl and fh to the PWM signal generator 100 are set to 0.5 kHz and 1 kHz, respectively.

仮に、入力信号Xを常時0とし、インバータ装置500は一定の搬送波周波数1kHz(=fh)によるPWM制御で、負荷600を駆動したとする。   Assume that the input signal X is always 0, and the inverter device 500 drives the load 600 by PWM control with a constant carrier frequency of 1 kHz (= fh).

fh、Vdc、Tpおよび数1より、Vrefおよびインバータ出力電圧の上限は1puとなり、インバータ出力電流が1puのとき、負荷に供給する電力は1puとなる。   From fh, Vdc, Tp and Equation 1, the upper limit of Vref and the inverter output voltage is 1 pu. When the inverter output current is 1 pu, the power supplied to the load is 1 pu.

ところが、Xの波形を│Vref│に一致させ、且つVrefがピーク値をとる際にXが1となるようにCPU10内で演算処理をすれば、fl、Vdc、Tpおよび数1より、Vrefおよびインバータ出力電圧の上限は1.125puとなる。このとき、インバータ出力電圧が最大1.125puとなり、インバータ出力電流の制約に変化は無い。   However, if the calculation processing is performed in the CPU 10 so that the waveform of X coincides with | Vref | and X becomes 1 when Vref takes the peak value, Vref and Vref The upper limit of the inverter output voltage is 1.125 pu. At this time, the maximum inverter output voltage is 1.125 pu, and there is no change in the restrictions on the inverter output current.

インバータが出力できる最大電圧の増加を活用するには、変圧器21のインバータ装置500側の巻線タップを、1.125puに調整して、全体システムを動作させることになる。インバータ装置500の出力電流は1/1.125puとなるため、インバータ装置500から変圧器21のインバータ装置500側の巻線に至る区画で発生する銅損は、インバータ出力電流の2乗に比例するため、1/1.125pu(≒0.79pu)となり、20%を越える銅損の低減が実現できる。 In order to utilize the increase in the maximum voltage that can be output from the inverter, the winding tap on the inverter device 500 side of the transformer 21 is adjusted to 1.125 pu to operate the entire system. Since the output current of the inverter device 500 is 1 / 1.125 pu, the copper loss generated in the section from the inverter device 500 to the winding on the inverter device 500 side of the transformer 21 is proportional to the square of the inverter output current. Therefore, 1 / 1.125 2 pu (≈0.79 pu), and a reduction in copper loss exceeding 20% can be realized.

また、インバータ装置500のスイッチングデバイス51、52のオン電圧により発生する通電損失は、概ねインバータ出力電流に比例するため、1/1.125pu(≒0.89pu)となり、10%を越えるインバータの通電損失の低減が実現できる。   Further, since the energization loss caused by the ON voltage of the switching devices 51 and 52 of the inverter device 500 is substantially proportional to the inverter output current, it becomes 1 / 1.125 pu (≈0.89 pu), and the energization of the inverter exceeding 10%. Loss can be reduced.

以上のように、インバータ装置500に本発明による制御方式を用いることにより、インバータ部の高電圧化・高出力化と共に、損失低減によるシステムの高効率化が実現できる。   As described above, by using the control method according to the present invention for the inverter device 500, it is possible to achieve higher efficiency of the system by reducing loss as well as higher voltage and higher output of the inverter unit.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3について、図5を用いて詳細に説明する。回路構成やfl、fhは、実施の形態の2と同じである。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The circuit configuration, fl, and fh are the same as those in the second embodiment.

仮に入力信号Xを常時0とし、インバータ装置は一定の搬送波周波数1kHz(=fh)によるPWM制御で、負荷600を駆動したとすると、スイッチングデバイス51、52より発生するスイッチング損失L1は、概ね数2のように表すことができる。ここで、Vdcは直流電源24の電圧値、Inは定格負荷電流のピーク値、tswはスイッチングデバイス51、52のスイッチング時間、Cはスイッチングデバイス51、52の特性等に依存する定数である。
If the input signal X is always set to 0 and the inverter device drives the load 600 by PWM control with a constant carrier frequency of 1 kHz (= fh), the switching loss L1 generated from the switching devices 51 and 52 is approximately 2 It can be expressed as Here, Vdc is a voltage value of the DC power supply 24, In is a peak value of the rated load current, tsw is a switching time of the switching devices 51 and 52, and C is a constant depending on characteristics of the switching devices 51 and 52.

ところが入力信号Xの波形をインバータ出力電流に一致させ、且つインバータ出力電流がピーク値をとる際にXが1となるように、CPU10内で演算処理をすれば、スイッチングデバイス51、52より発生するスイッチング損失L2は、概ね数3のように表すことができる。ここに、先のfl、fhを代入すると、L2/L1は61%となり、スイッチング損失が約4割低減できることがわかる。
However, if the calculation process is performed in the CPU 10 so that the waveform of the input signal X coincides with the inverter output current and X becomes 1 when the inverter output current takes a peak value, it is generated from the switching devices 51 and 52. The switching loss L2 can be generally expressed as Equation 3. If the previous fl and fh are substituted here, L2 / L1 becomes 61%, and it can be seen that the switching loss can be reduced by about 40%.

以上のように、インバータ装置500に本発明による制御方式を用いることにより、インバータ部で発生するスイッチング損失が大幅に低減でき、システムの高効率化が実現できる。   As described above, by using the control method according to the present invention for the inverter device 500, the switching loss generated in the inverter unit can be greatly reduced, and the system can be highly efficient.

実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4について、図6を用いて詳細に説明する。図6は、PWM制御方式を用いた負荷平準化装置700を電力系統800に適用した例の回路図である。負荷平準化装置700は、電力系統300との間で有効電力を入出力する連系運転、およびしゃ断器25を開極して負荷26に電力供給する自立運転の、2つの運転機能を有する。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of an example in which the load leveling apparatus 700 using the PWM control method is applied to the power system 800. The load leveling device 700 has two operation functions: a connected operation for inputting / outputting active power to / from the power system 300 and a self-supporting operation for opening the circuit breaker 25 and supplying power to the load 26.

負荷平準化装置700は、負荷26が重負荷となる昼間は、有効電力を出力するピークカット運転を行い、母線22より電力系統800側の電力設備の容量低減に貢献する。負荷26が軽負荷となる夜間は、直流電源24を充電する充電運転を行い、翌日の昼間のピークカット運転に備える。また、終日にわたり、電力系統800で停電や瞬時電圧低下が発生した際には、しゃ断器25を開極し、自立運転にて負荷26に電力供給を継続する。   The load leveling device 700 performs a peak cut operation that outputs active power during the daytime when the load 26 becomes a heavy load, and contributes to a reduction in the capacity of the power facility on the power system 800 side from the bus 22. At night when the load 26 is light, a charging operation for charging the DC power supply 24 is performed to prepare for peak cut operation during the daytime of the next day. Further, when a power failure or instantaneous voltage drop occurs in the power system 800 throughout the day, the circuit breaker 25 is opened, and power supply to the load 26 is continued in a self-sustaining operation.

負荷平準化装置700は、10%の連系リアクトル21を介して母線22に連系されている。負荷平準化装置700に用いられる直流電源24の電圧は、系統電圧のピーク値に対して、1.25puとする。また、直流電源24は、先に説明したピークカット運転・充電運転に対応できる容量を有する二次電池とする。   The load leveling device 700 is connected to the bus 22 via a 10% connected reactor 21. The voltage of the DC power supply 24 used in the load leveling device 700 is 1.25 pu with respect to the peak value of the system voltage. Further, the DC power source 24 is a secondary battery having a capacity that can cope with the peak cut operation / charge operation described above.

インバータ部の制御には、図3に示すPWM信号生成部100を用いている。PWM信号生成部100への入力信号fl、fhは、それぞれ1kHz、2kHzに設定してある。   For the control of the inverter unit, the PWM signal generation unit 100 shown in FIG. 3 is used. Input signals fl and fh to the PWM signal generator 100 are set to 1 kHz and 2 kHz, respectively.

次に、今回発明した手法を、負荷平準化装置700に適用した場合の効果について説明する。ピークカット運転、もしくは充電運転時に、仮に入力信号Xを常時0とし、インバータ装置は一定の搬送波周波数2kHz(=fh)によるPWM制御を行った場合のスイッチング損失L3と、本発明による手法を用いて、入力信号Xの波形をインバータ出力電流に一致させ、且つインバータ出力電流がピーク値をとる際にXが1となるように、CPU10内で演算処理をした場合の、スイッチング損失L4を比べると、実施の形態3と同様に、L4/L3は61%となり、スイッチング損失が約4割低減できる。   Next, the effect when the technique invented this time is applied to the load leveling apparatus 700 will be described. At the time of peak cut operation or charge operation, the input signal X is always set to 0, and the inverter device uses the switching loss L3 when PWM control is performed with a constant carrier frequency of 2 kHz (= fh), and the method according to the present invention. When comparing the switching loss L4 when the calculation processing is performed in the CPU 10 so that the waveform of the input signal X matches the inverter output current, and X becomes 1 when the inverter output current takes a peak value, As in the third embodiment, L4 / L3 is 61%, and the switching loss can be reduced by about 40%.

次に、今回発明した手法を用いた場合に、電力系統800に流出する高調波電流を評価する。一定周波数fhでPWM制御した場合には、インバータ出力電流の内、高調波電流の正ピーク−負ピーク値Δi1が最も大きくなるのは、インバータ出力電圧が概ね0値をとるタイミングであり、その値は概ね数4より求められる。第一式左辺は系統電圧とインバータ出力電圧(瞬時値)の差、第二式右辺の分母の値0.5は、インバータ出力電圧が0のタイミングでPWM信号のデューティ比が50%であることによる。ここで、Lは連系リアクトル21と背後インピーダンス23のインダクタンス値の和である。
Next, when the method invented this time is used, the harmonic current flowing out to the power system 800 is evaluated. When PWM control is performed at a constant frequency fh, the positive peak-negative peak value Δi1 of the harmonic current among the inverter output currents is the largest at the timing when the inverter output voltage takes a value of approximately zero. Is generally obtained from Equation 4. The left side of the first equation is the difference between the system voltage and the inverter output voltage (instantaneous value). The denominator value 0.5 of the right side of the second equation is that the duty ratio of the PWM signal is 50% when the inverter output voltage is 0. by. Here, L is the sum of the inductance values of the interconnection reactor 21 and the rear impedance 23.

一方、今回発明した手法を用いたPWM制御で、インバータ出力電圧がピーク値となり、搬送波周波数が最も遅くなるタイミングでは、インバータ出力電流の内、高調波電流の正ピーク−負ピーク値Δi2は概ね数5で表される。第一式左辺は系統電圧とインバータ出力電圧(瞬時値)の差、第二式右辺の分母の値0.1は、Vdcが1.25puでインバータより1puの電圧を出力するには、PWM信号のデューティ比が90%であることによる。
On the other hand, in the PWM control using the method invented this time, at the timing when the inverter output voltage becomes the peak value and the carrier frequency becomes the slowest, the positive peak-negative peak value Δi2 of the harmonic current of the inverter output current is approximately several. It is represented by 5. The left side of the first equation is the difference between the system voltage and the inverter output voltage (instantaneous value), and the denominator value 0.1 of the right side of the second equation is Vd = 1.25 pu to output a voltage of 1 pu from the inverter. This is because the duty ratio is 90%.

数4、数5より、Δi2/Δi1は数6のようになる。
From Equations 4 and 5, Δi2 / Δi1 is as shown in Equation 6.

これより、搬送波周波数が最も遅くなるタイミングにおいても、インバータ出力電流の内、高調波電流の正ピーク−負ピーク値Δi2は、一定周波数によるPWM制御を行った場合の最大値(=Δi1)の約7割に収まる、すなわち電力系統に流出する高調波電流のピーク値は増加しないことがわかる。   Thus, even at the timing when the carrier frequency becomes the slowest, the positive peak-negative peak value Δi2 of the harmonic current in the inverter output current is about the maximum value (= Δi1) when PWM control is performed at a constant frequency. It can be seen that the peak value of the harmonic current that falls within 70%, that is, flows out to the power system does not increase.

一般的に、連系用インバータより系統に流出する高調波電流はPWMの搬送波周波数に比例し、かつ搬送波周波数の高調波化とスイッチング損失はトレードオフ関係にあるが、本制御方法を用いることにより、高調波電流の抑制とインバータの高効率化が両立できる。   In general, the harmonic current flowing into the system from the interconnection inverter is proportional to the PWM carrier frequency, and the harmonics of the carrier frequency and the switching loss are in a trade-off relationship. In addition, both suppression of harmonic current and high efficiency of the inverter can be achieved.

以上のように、負荷平準化装置700に本発明による制御方式を用いることにより、高効率で高品質な負荷平準化装置が実現できる。   As described above, by using the control method according to the present invention for the load leveling apparatus 700, a high-efficiency and high-quality load leveling apparatus can be realized.

実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5について、図7を用いて詳細に説明する。図7は、PWM制御方式を用いた瞬低補償装置400を電力系統450に適用した例の回路図である。瞬低補償装置400は、通常時はしゃ断器25を閉極しており、電力系統450および負荷26に対して、なんら影響を及ぼさない。一方、電力系統450において瞬低電圧低下が発生した場合には、それを検出し、しゃ断器25を開極した後に、インバータより、電力系統450の電圧低下分を補償する電圧を出力し、負荷26への供給電圧を正常に維持するよう動作する。以上の系統電圧、補償電圧、負荷電圧の関係は図8に示すとおりである。
Embodiment 5 FIG.
Hereinafter, Embodiment 5 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram of an example in which the voltage sag compensator 400 using the PWM control method is applied to the power system 450. The voltage sag compensator 400 normally closes the circuit breaker 25 and does not affect the power system 450 and the load 26 at all. On the other hand, when an instantaneous voltage drop occurs in the power system 450, after detecting this and opening the circuit breaker 25, a voltage for compensating for the voltage drop of the power system 450 is output from the inverter, and the load It operates to maintain the supply voltage to 26 normally. The relationship between the above system voltage, compensation voltage, and load voltage is as shown in FIG.

瞬低補償装置400の直流電源かつエネルギー源として、コンデンサ24を用いており、初期充電電圧Vdc(0)は、系統電圧のピーク値に対して、1.375puとする。インバータ部に用いられるスイッチングデバイス51、52は、HVIGBTのようなスイッチング速度の遅いデバイスとし、最小パルス幅Tpは50μs必要であるとする。   The capacitor 24 is used as the DC power source and energy source of the voltage sag compensator 400, and the initial charging voltage Vdc (0) is 1.375 pu with respect to the peak value of the system voltage. It is assumed that the switching devices 51 and 52 used in the inverter unit are devices having a low switching speed such as HVIGBT, and the minimum pulse width Tp needs to be 50 μs.

インバータ部の制御には、図3に示すPWM信号生成部100を用いている。PWM信号生成部100への入力信号fl、fhは、それぞれ1.25kHz、2kHzに設定してある。   For the control of the inverter unit, the PWM signal generation unit 100 shown in FIG. 3 is used. Input signals fl and fh to the PWM signal generator 100 are set to 1.25 kHz and 2 kHz, respectively.

なお、瞬低補償装置400は、コンデンサ24への何らかの充電手段を有しているものとするが、これらはごく一般的なものであり本発明の本質とは関係ないため、図示および詳細は省略する。   Note that the voltage sag compensator 400 has some charging means for the capacitor 24, but these are very general and have nothing to do with the essence of the present invention, so illustration and details are omitted. To do.

次に、今回発明した手法を、瞬低補償装置400に適用した場合の効果について説明する。瞬低補償装置400のコストの点からフィルタ回路27のインダクタンスはできる限り小さいものが好ましいが、瞬時電圧低下補償開始直後のように電力系統側での過渡電圧変動が大きいタイミングにおいて、瞬時電圧補償時の負荷26への供給電圧を精度の良いものとするためには、搬送波周波数を高くすることが望ましい。   Next, the effect when the technique invented this time is applied to the voltage sag compensator 400 will be described. Although the inductance of the filter circuit 27 is preferably as small as possible from the viewpoint of the cost of the voltage sag compensator 400, at the time of instantaneous voltage compensation at the timing when the transient voltage fluctuation on the power system side is large as just after the start of the instantaneous voltage drop compensation. In order to make the supply voltage to the load 26 accurate, it is desirable to increase the carrier frequency.

仮に、入力信号Xを常時0とし、瞬低補償装置400は一定の搬送波周波数2kHz(=fh)によるPWM制御で、電力系統450の電圧が完全に0まで低下した場合の瞬時電圧低下を補償したとする。   Assuming that the input signal X is always 0, the voltage sag compensator 400 compensates the instantaneous voltage drop when the voltage of the power system 450 is completely reduced to 0 by PWM control with a constant carrier frequency of 2 kHz (= fh). And

瞬時電圧低下の補償にあたっては、コンデンサ24の充電電圧Vdcは、時間に伴い概ね数7の関係で低下する。ここで、C1はコンデンサ24の静電容量、Pは負荷26が消費する有効電力、時刻Tは瞬時電圧低下の継続時間である。
In the compensation for the instantaneous voltage drop, the charging voltage Vdc of the capacitor 24 decreases with the relationship of approximately several 7 with time. Here, C1 is the capacitance of the capacitor 24, P is the active power consumed by the load 26, and time T is the duration of the instantaneous voltage drop.

fh、Vdc、Tpおよび数1より、Vref≧1を満足するVdc(T)の下限は1.25puとなる。したがって、数7において、これを代入することにより、瞬低補償装置400に必要な静電容量C1が求められる。   From fh, Vdc, Tp and Equation 1, the lower limit of Vdc (T) that satisfies Vref ≧ 1 is 1.25 pu. Therefore, by substituting this in Equation 7, the capacitance C1 necessary for the voltage sag compensator 400 is obtained.

ところが、本発明による制御方式を用いれば、一旦入力信号Xを常時0とし搬送波周波数fh(=2kHz)で補償し、Vdcが1.25puまで低下した後には、Xの波形を|Vref|に一致させ、且つVrefがピーク値をとる際にXが1となるようにCPU10内で演算処理をすれことも可能である。このとき、Vdc、fl、Tpおよび数1から、Vref≧1を満足するVdc(T)の下限は1/0.875(≒1.143)puとなる。したがって、本発明を用いた瞬低補償装置400においては、数7において、これを代入することにより、必要な静電容量C2が求められる。   However, if the control method according to the present invention is used, once the input signal X is always set to 0 and compensated with the carrier frequency fh (= 2 kHz), and the Vdc drops to 1.25 pu, the waveform of X matches | Vref |. It is also possible to perform arithmetic processing in the CPU 10 so that X becomes 1 when Vref takes a peak value. At this time, from Vdc, fl, Tp and Equation 1, the lower limit of Vdc (T) satisfying Vref ≧ 1 is 1 / 0.875 (≈1.143) pu. Therefore, in the voltage sag compensator 400 using the present invention, the necessary capacitance C2 is obtained by substituting this in Equation 7.

以上より、C2/C1は、数8より求められる。すなわち、本発明を用いることにより、瞬低補償装置400が必要なコンデンサ24の静電容量を、約4割削減できる。
From the above, C2 / C1 is obtained from Equation 8. That is, by using the present invention, the capacitance of the capacitor 24 that the voltage sag compensator 400 needs can be reduced by about 40%.

なお、この方法を用いれば、瞬時電圧低下補償開始直後の電力系統側での過渡電圧変動が大きいタイミングにおいては、高い搬送波周波数で瞬低補償を行えるため、負荷26に対する供給電圧の精度も良好に維持できる。   If this method is used, instantaneous voltage drop compensation can be performed at a high carrier frequency at a timing when the transient voltage fluctuation on the power system side immediately after the start of instantaneous voltage drop compensation is large, so that the accuracy of the supply voltage to the load 26 is also good. Can be maintained.

一般的にコンデンサをエネルギー源とした瞬低補償装置においては、コンデンサの静電容量は装置のコスト・サイズに大きなウェイトを占める。   Generally, in a voltage sag compensator using a capacitor as an energy source, the capacitance of the capacitor occupies a large weight in the cost and size of the device.

一方、本発明による制御方式を瞬低補償装置400に用いることにより、負荷26へのコンデンサの静電容量を削減でき、装置の低コスト・コンパクト化が実現できる。   On the other hand, by using the control method according to the present invention for the sag compensator 400, the capacitance of the capacitor to the load 26 can be reduced, and the cost and size of the device can be reduced.

なお、ここでは図7に示す直列型瞬低補償装置を例にしたが、図6の回路構成で、直流電源24に大容量キャパシタを用い、瞬低発生時にはしゃ断器25を開極してインバータからの出力により負荷26に対して瞬低補償を行う方式の並列型瞬低補償装置においても、直流電源24の電圧低下が瞬低補償時間を概ね支配するため、今回発明を用いた最大電圧の増加により、同様の効果が実現できる。   Here, the series type voltage sag compensator shown in FIG. 7 is taken as an example. However, in the circuit configuration of FIG. In the parallel type voltage sag compensator that compensates the voltage sag for the load 26 by the output from the power source, since the voltage drop of the DC power supply 24 dominates the voltage sag compensation time, the maximum voltage using the present invention The same effect can be realized by the increase.

以上、第1〜第5実施例により本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、各種の変形応用ができるものである。例えば、インバータは単相ハーフブリッジに限定されるものではなく、3相インバータや、3台の単相フルブリッジインバータをY結線し、3相交流系統や負荷に適用することも可能である。また、実施の形態1による無効電力補償装置と、実施の形態3による負荷平準化装置の両方の機能を併せ持った系統制御装置を実現することも可能である。   The present invention has been described with reference to the first to fifth embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made. For example, the inverter is not limited to a single-phase half bridge, and a 3-phase inverter or three single-phase full-bridge inverters can be Y-connected and applied to a 3-phase AC system or a load. It is also possible to realize a system control device having both functions of the reactive power compensation device according to the first embodiment and the load leveling device according to the third embodiment.

また、当然ながら無効電力補償装置200、インバータ装置500、負荷平準化装置700、瞬低補償装置400は、装置の保護・制御等に必要な電圧、電流の計測を行い、且つ必要な回路・演算機能を有しているものとするが、これらはごく一般的なものであり本発明の本質とは関係ないため、図示および詳細な説明は省略する。   Naturally, the reactive power compensator 200, the inverter device 500, the load leveling device 700, and the voltage sag compensator 400 measure the voltage and current necessary for the protection and control of the device and the necessary circuits and operations. Although it has a function, since these are very general and have nothing to do with the essence of the present invention, illustration and detailed description are omitted.

さらに、搬送波周波数をインバータ出力値に応じて可変制御する際、インバータ出力電圧に準拠するか、インバータ出力電流に準拠するかは、目的・用途に応じて種々に選択することが可能である。   Furthermore, when the carrier frequency is variably controlled according to the inverter output value, it can be selected in various ways depending on the purpose and application whether it conforms to the inverter output voltage or the inverter output current.

一般のインバータ制御システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a general inverter control system. 同システムにおけるパルス発生装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the pulse generator in the same system. 本発明に係るPWM信号生成部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the PWM signal generation part which concerns on this invention. 本発明の実施の形態1を示すブロック図。1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2,3を示すブロック図。The block diagram which shows Embodiment 2, 3 of this invention. 本発明の実施の形態4を示すブロック図。The block diagram which shows Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5を示すブロック図。The block diagram which shows Embodiment 5 of this invention. 図7に対応した作用説明図。Action explanatory drawing corresponding to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100…PWM信号生成部
Vref…電圧指令信号
TRI…搬送波信号

100: PWM signal generator Vref ... Voltage command signal TRI ... Carrier wave signal

Claims (11)

インバータ主回路のスイッチング素子をPWM信号生成部において生成するPWM信号に基づきオンオフすることによって、そのインバータ出力により制御対象をPWM制御するものであって、
前記PWM信号生成部を、搬送波生成部で生成する搬送波信号と電圧指令発生部で発生させる電圧指令信号との大小比較に基づいてパルス発生装置から所定パルス幅のパルスを出力するように構成し、そのうち前記搬送波生成部を、前記電圧指令信号若しくは前記インバータ出力値に関連づけて搬送波周波数を可変するものとしたことを特徴とするインバータ制御システム。
By turning on and off the switching element of the inverter main circuit based on the PWM signal generated in the PWM signal generation unit, the control target is PWM controlled by the inverter output,
The PWM signal generation unit is configured to output a pulse having a predetermined pulse width from the pulse generator based on a magnitude comparison between a carrier wave signal generated by the carrier wave generation unit and a voltage command signal generated by the voltage command generation unit, The inverter control system characterized in that the carrier wave generation unit varies the carrier wave frequency in association with the voltage command signal or the inverter output value.
搬送波生成部は、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が大きくなるタイミングで搬送波周波数を落とし、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が小さくなるタイミングで搬送波周波数を上げる可変制御を行うものであることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御システム。 The carrier wave generation unit performs variable control that lowers the carrier wave frequency when the voltage command signal or the inverter output value increases and increases the carrier frequency when the voltage command signal or the inverter output value decreases. The inverter control system according to claim 1. 搬送波生成部は、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が最大となるタイミングで搬送波周波数を最も遅くし、電圧指令信号若しくはインバータ出力値が最小となるタイミングで搬送波周波数を最も早くし、その間で搬送波周波数を電圧指令信号若しくはインバータ出力値の変化に応じて連続的に可変とするものであることを特徴とする請求項2記載のインバータ制御システム。 The carrier generation unit slows the carrier frequency at the timing when the voltage command signal or the inverter output value becomes maximum, and makes the carrier frequency the fastest at the timing when the voltage command signal or inverter output value becomes the minimum. 3. The inverter control system according to claim 2, wherein the inverter control system is continuously variable according to a change in the voltage command signal or the inverter output value. 無効電力補償装置の一構成要素として、制御対象である電力系統への給電をインバータ出力電圧を通じて制御するものであって、
搬送波生成部は、少なくとも瞬時電圧低下時において、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
As a component of the reactive power compensator, the power supply to the power system to be controlled is controlled through the inverter output voltage,
The carrier generation unit performs variable control to lower the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output voltage becomes high and to increase the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output voltage becomes low, at least when the instantaneous voltage drops. The inverter control system according to claim 2 or 3.
制御対象である負荷をインバータ出力電圧を通じて駆動するものであって、
搬送波生成部は、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
A load to be controlled is driven through an inverter output voltage,
4. The carrier wave generation unit performs variable control to lower a carrier signal frequency at a timing when the inverter output voltage becomes higher and to raise a carrier signal frequency at a timing when the inverter output voltage becomes lower. The inverter control system described.
制御対象である負荷をインバータ出力電流に応じて駆動するものであって、
搬送波生成部は、前記インバータ出力電流が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電流が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げるという可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
The load to be controlled is driven according to the inverter output current,
The carrier generation unit performs variable control such that the frequency of the carrier signal is decreased at a timing when the inverter output current is increased and the frequency of the carrier signal is increased at a timing when the inverter output current is decreased. 3. The inverter control system according to 3.
負荷平準化装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の負荷をインバータ出力電流を通じて平準化するものであって、
搬送波生成部は、少なくともピークカット運転時もしくは充電運転時において、前記インバータ出力電流が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電流が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
As a component of the load leveling device, the load of the power system to be controlled is leveled through the inverter output current,
The carrier wave generation unit performs variable control that lowers the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output current becomes high and increases the frequency of the carrier signal at a time when the inverter output current becomes low at least during peak cut operation or charge operation. The inverter control system according to claim 2, wherein the inverter control system is performed.
負荷平準化装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の負荷をインバータ出力電圧を通じて平滑化するものであって、
搬送波生成部は、少なくともピークカット運転時もしくは充電運転時において、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げるという可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
As one component of the load leveling device, the load of the power system that is the control target is smoothed through the inverter output voltage,
The carrier wave generator is configured to perform variable control such that at least during peak cut operation or charge operation, the frequency of the carrier signal is decreased at a timing when the inverter output voltage is increased and the frequency of the carrier signal is increased at a timing when the inverter output voltage is decreased. The inverter control system according to claim 2 or 3, wherein:
瞬時電圧低下補償装置の一構成要素として、制御対象である電力系統の電圧低下をインバータ出力電圧を通じて補償するものであって、
搬送波生成部は、少なくとも瞬時電圧低下を補償するための電圧を出力する際に、前記インバータ出力電圧が高くなるタイミングで搬送波信号の周波数を落とし、前記インバータ出力電圧が低くなるタイミングで搬送波信号の周波数を上げる可変制御を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のインバータ制御システム。
As a component of the instantaneous voltage drop compensator, the voltage drop of the power system to be controlled is compensated through the inverter output voltage,
The carrier wave generation unit lowers the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output voltage becomes high and outputs the voltage for compensating for the instantaneous voltage drop, and the frequency of the carrier signal at a timing when the inverter output voltage becomes low 4. The inverter control system according to claim 2, wherein variable control is performed to increase the value.
電圧指令発生部は、与えられる入力信号に基づいて電圧指令信号を発生するものであることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載のインバータ制御システム。 The inverter control system according to any one of claims 1 to 9, wherein the voltage command generator generates a voltage command signal based on a given input signal. 搬送波信号が三角波信号であることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載のインバータ制御システム。
The inverter control system according to claim 1, wherein the carrier wave signal is a triangular wave signal.
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