JP2534035Y2 - インバータ用変圧器の偏磁防止回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案はCVCF（定電圧定周波）装置等の電力変換装置
に用いられるインバータ用変圧器の偏磁防止回路に関す
る。

B.考案の概要 本考案は電力変換装置に用いられるインバータ用変圧
器の出力電圧を直流変換した電圧および所定の設定電圧
の偏差信号と、基準正弦波信号とを乗算して制御信号を
作成し、該制御信号と搬送波信号を比較して得られたPW
M信号によって前記インバータを制御する装置におい
て、 前記PWM信号から前記基準正弦波信号を差し引いた信
号の直流成分を選択するか、又は該選択された信号に、
インバータ用変圧器の１次電流検出信号から直流成分を
選択した信号を加算して直流補正信号を作成し、該直流
補正信号によって前記制御信号を補正することにより、 インバータの制御回路内部で発生したり、主回路や負
荷の影響にり発生する直流分を取り除いてインバータ用
変圧器の偏磁を防止したものである。

C.従来の技術 CVCF（定電圧定周波装置）等の出力電圧には直流成分
がないことが理想であるが、制御回路のオフセット電圧
等の影響でインバータの出力に多少直流電圧が発生す
る。この直流成分は出力側に接続された変圧器を偏磁さ
せ励磁電流を増加させて変圧器の加熱，出力電圧の歪，
インバータの過電流等の悪影響を引き起こす。第３図に
CVCF装置の主回路および制御回路の構成を示す。第３図
において１は交流入力電力を直流変換する順変換器、２
は直流中間回路のコンデンサ、３は直流電力を交流変換
するインバータ、４はインバータ３の出力側に接続され
た出力変圧器、５はフィルター用コンデンサ、６は電圧
検出用の変圧器である。７はインバータ３の制御回路で
あり、変圧器６の出力電圧を交流−直流変換器８で直流
に変換した電圧と出力電圧設定器（図示省略）の設定電
圧を突き合わせて偏差をとる加減算器９と、加減算器９
の偏差出力と基準正弦波発生器（図示省略）の出力信号
を乗算する乗算器10と、乗算器10の出力信号と三角波発
生器（図示省略）の出力信号を比較するコンパレータ11
とで構成されている。すなわちインバータ３の直流電圧
の変化や負荷変動に対して装置の出力電圧を一定に保つ
ために出力電圧検出成分と出力電圧設定値の偏差をと
り、その偏差分と基準正弦波を乗算器10で乗算して第４
図（ａ）のような出力信号（制御信号）を作成してい
る。そして乗算器10の出力信号と第４図（ａ）に示す三
角波をコンパレータ11で比較して第４図（ｂ）に示すPW
M信号を作成し、該PWM信号をインバータ３の各制御素子
にゲート信号として供給する。

上記のように構成された装置において、乗算器10の出
力信号や三角波に直流成分が存在するとインバータ３の
出力電圧に直流電圧が発生する。特に乗算器10はオフセ
ット電圧が大きいので出力変圧器４が偏磁する原因とな
ることが多かった。

D.考案が解決しようとする課題 前記出力変圧器４の直流偏磁を防止するために、従来
小容量のCVCF装置においては例えば第５図に示す１次電
流検出方式が用いられていた。この方式は出力変圧器４
の１次側に設けた電流検出器12によって出力変圧器１次
電流に含まれる直流成分を検出しフィードバック制御を
行うものである。すなわち出力変圧器４の１次電流を電
流検出器12で検出し、その検出電流からローパスフィル
タ13によって直流成分のみを抽出し、該抽出された直流
成分を補正信号として加減算器14に供給し、乗算器10の
出力信号を補正するものである。尚、第５図は第３図の
CVCF装置の一部のみを図示したものであり、電流検出器
12,ローパスフィルタ13,加減算器14を除く他の部分は第
３図と同一に構成されている。

上記の１次電流検出方式による直流偏磁防止対策は、
装置容量が大きくなると定格電流に対する励磁電流の割
合が小さくなり、検出感度が悪くなる欠点があった。ま
た１次電流に含まれる基本波成分を取り除くため大きな
時定数のローパスフィルタ13が必要になってしまう。さ
らに変圧器の励磁特性が非線形インダクタンスであるこ
とにより、第６図の破線で示すように外乱による励磁電
流を補正した後、直流分補正の信号に逆極性電圧が残っ
てしまい、逆方向の偏磁が発生し収束が遅くなってしま
う。

本考案は上記の点に鑑みてなされたものでその目的
は、制御回路内部で生じたり、主回路又は負荷の影響で
生じる直流分を除去してインバータ用変圧器の偏磁を防
止することができるインバータ用変圧器の偏磁防止回路
を提供することにある。

E.課題を解決するための手段 本考案は、直流電力を交流電力に変換するインバータ
と、該インバータの出力側に接続されたインバータ用変
圧器と、該インバータ用変圧器の出力電圧を直流変換し
た電圧および所定の設定電圧の偏差信号と基準正弦波信
号とを乗算して制御信号を作成し、該制御信号と搬送波
信号を比較して前記インバータ制御用のPWM信号を作成
する制御回路とを備えた電力変換装置において、前記PW
M信号から前記基準正弦波信号を差し引いた信号のうち
直流成分のみを抽出するか、又は該直流成分のみを抽出
した信号に、前記インバータ用変圧器の１次電流から直
流成分のみを抽出した信号を加算して直流補正信号を作
成する直流補正信号作成部を有し、該直流補正信号作成
部の直流補正信号によって前記制御回路の制御信号を補
正するように構成したことを特徴としている。

F.作用 直流補正信号作成部が、PWM信号から基準正弦波信号
を差し引いた信号のうち直流成分のみを抽出した信号を
直流補正信号とした場合、制御回路内部で生じる直流信
号が抑制される。この補正された制御信号と搬送波信号
を比較して作成されたPWM信号によってインバータを制
御すると、インバータ用変圧器の偏磁を防止することが
できる。また前記直流補正が行われることによって制御
信号作成用の乗算器等のオフセット調整を取り除くこと
ができる。さらに直流補正信号作成部が、PWM信号から
基準正弦波信号を引き算しているので基本波成分が小さ
くなる。このため前記引き算信号から直流成分のみを抽
出するための例えばローパスフィルタの時定数を短くす
ることができ、これによって応答を早くすることができ
る。

また直流補正信号作成部が、インバータ用変圧器の１
次電流から直流成分のみを抽出した信号と前記直流補正
信号とを加算した信号を直流補正信号とした場合、制御
回路内部で生じる直流信号が抑制されるだけでなく、装
置の主回路や負荷の影響により発生したインバータ用変
圧器の偏磁をすみやかに収束させることができる。

G.実施例 以下、図面を参照しながら本考案の一実施例を説明す
る。第１図において第３図および第５図と同一部分は同
一符号をもって示しその説明は省略する。第１図におい
て21はコンパレータ11のPWM信号から基準正弦波信号を
引き算する加減算器である。22は加減算器21の出力信号
から直流成分のみを抽出するローパスフィルタである。
23は乗算器10の出力信号からローパスフィルタ22の出力
信号を引き算する加減算器である。尚CVCF装置の主回路
は第３図の回路と同一に構成されているものである。

上記のように構成された回路において、PWM信号には
大きな基本波成分が含まれているが、加減算器21によっ
てPWM信号から基準正弦波を引き算することにより基本
波成分は極めて少なくなる。そしてローパスフィルタ22
で直流成分のみを抽出した信号によって乗算器10の出力
信号（制御信号）の補正を行う。これによって制御回路
で発生する直流信号を抑えることができ、インバータ用
変圧器（出力変圧器４）の偏磁を防止することができ
る。尚このとき基準正弦波に含まれる直流成分に対して
は効果がないが基準正弦波はROMデータに基づいて作成
するので影響は少ない。

第１図の実施例によればPWM信号から基準正弦波を引
き算しているので基本波成分が小さくなり、ローパスフ
ィルタ22の時定数を短くすることができ、これによって
応答を早くすることができる。また乗算器10等のオフセ
ット調整を取り除くことができる。

次に本考案の他の実施例を第２図とともに説明する。
第２図において第１図および第５図と同一部分は同一符
号をもって示しその説明は省略する。第２図において、
出力変圧器４の１次電流を検出しローパスフィルタ13を
通して抽出された直流成分は、加算器24によって前記ロ
ーパスフィルタ22の出力（直流成分）と加算される。25
は乗算器10の出力信号から前記加算器24の出力信号を引
き算する加減算器である。

上記のように構成された回路において乗算器10の出力
信号（制御信号）は、PWM信号から基準正弦波を差し引
いた成分と、出力変圧器４の１次電流検出成分と（いず
れも直流分のみ抽出した信号）を加算して得られた信号
によって補正される。このため制御回路内部で発生する
直流信号が抑制されるだけでなく装置の主回路や負荷の
影響により発生する出力変圧器４の偏磁を防止すること
ができる。すなわち外乱による励磁電流を補正した後は
第６図の実線で示すように逆極性の電圧を減衰させるこ
とができ、偏磁をすみやかに収束させることができる。

H.考案の効果 以上のように本考案によれば制御回路中に含まれる直
流成分やインバータ用変圧器の１次電流中の直流成分を
抽出して直流補正信号を作成し、該直流補正信号によっ
て制御信号を補正するように構成したので次のような優
れた効果が得られる。

（１）制御回路内部で発生する直流分をPWM信号から除
去することができ、インバータ用変圧器の偏磁を防止す
ることができる。

（２）装置の主回路や負荷の影響により発生するインバ
ータ用変圧器の偏磁をすみやかに収束させることができ
る。

（３）制御回路を構成する乗算器等のオフセット調整を
取り除くことができる。

（４）PWM信号から基準正弦波を引き算しているため基
本波成分が小さくなり、これによって直流成分のみを抽
出するためのローパスフィルタの時定数を短くすること
ができる。したがって応答を早くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２図は本考
案の他の実施例を示す回路構成図、第３図はCVCF装置の
制御回路構成図、第４図（ａ），（ｂ）はともにPWM信
号の作成方法を説明する信号波形図、第５図は従来の１
次電流検出方式を示す構成図、第６図は補正信号と励磁
電流の応答特性図である。 １……順変換器、２……コンデンサ、３……インバー
タ、４……出力変圧器、５……フィルタ用コンデンサ、
７……制御回路、9,14,21,23,25……加減算器、10……
乗算器、11……コンパレータ、12……電流検出器、13,2
2……ローパスフィルタ、24……加算器。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電力を交流電力に変換するインバータ
   と、該インバータの出力側に接続されたインバータ用変
   圧器と、該インバータ用変圧器の出力電圧を直流変換し
   た電圧および所定の設定電圧の偏差信号と基準正弦波信
   号とを乗算して制御信号を作成し、該制御信号と搬送波
   信号を比較して前記インバータ制御用のPWM信号を作成
   する制御回路とを備えた電力変換装置において、 前記PWM信号から前記基準正弦波信号を差し引いた信号
   のうち直流成分のみを抽出するか、又は該直流成分のみ
   を抽出した信号に、前記インバータ用変圧器の１次電流
   から直流成分のみを抽出した信号を加算して直流補正信
   号を作成する直流補正信号作成部を有し、該直流補正信
   号作成部の直流補正信号によって前記制御回路の制御信
   号を補正するように構成したことを特徴とするインバー
   タ用変圧器の偏磁防止回路