JP2715613B2 - Inverter constant current controller - Google Patents

Inverter constant current controller

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JP2715613B2
JP2715613B2 JP2013005A JP1300590A JP2715613B2 JP 2715613 B2 JP2715613 B2 JP 2715613B2 JP 2013005 A JP2013005 A JP 2013005A JP 1300590 A JP1300590 A JP 1300590A JP 2715613 B2 JP2715613 B2 JP 2715613B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インバータが変換した電力をフィルタ回
路を介して負荷へ供給する際の電流を電流指令値どおり
に制御するインバータの定電流制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a constant current control device for an inverter that controls a current when an electric power converted by an inverter is supplied to a load via a filter circuit according to a current command value. About.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図はインバータからフィルタ回路を介して負荷に
供給する電流を所定値に制御する定電流制御装置の従来
例を示したブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example of a constant current control device for controlling a current supplied from an inverter to a load via a filter circuit to a predetermined value.

この第5図において、インバータ1は図示していない
電源からの電力を、所望の電圧と周波数の交流電力に変
換して負荷6に供給している。この負荷6に流れる電流
実際値Iを一定値に制御するために、電流検出手段、た
とえば分流器5で電流実際値Iを検出してフィードバッ
クし、電流指令値Iとこの電流実際値Iとの偏差を比
例積分演算器で構成した電流調節器7に入力させると、
この電流調節器7は入力偏差を零にする制御信号を出力
するので、この制御信号をインバータ1に与えて制御す
ることにより、当該インバータから負荷6への電流を常
に所定値に維持できる。
In FIG. 5, an inverter 1 converts power from a power supply (not shown) into AC power having a desired voltage and frequency and supplies the AC power to a load 6. In order to control the actual value I of the current flowing through the load 6 to a constant value, the current detecting means, for example, the shunt 5 detects the actual value I and feeds back the current command value I *. Is input to a current controller 7 constituted by a proportional-plus-integral calculator.
Since the current regulator 7 outputs a control signal for making the input deviation zero, the current from the inverter to the load 6 can always be maintained at a predetermined value by giving the control signal to the inverter 1 for control.

ところで、インバータ1はパルス幅変調制御により電
力変換を行う制御方式が一般的であり、インバータ1の
出力に含まれているリップル分を抑制するために、フィ
ルタリアクトル2と制動抵抗3ならびにフィルタコンデ
ンサ4とで構成しているフィルタ回路を、インバータ1
と負荷6との間に挿入する。ここで制動抵抗3は、フィ
ルタ回路を構成しているフィルタコンデンサ4とフィル
タリアクトル2とによる振動を抑制するためのものであ
る。
The inverter 1 generally has a control method of performing power conversion by pulse width modulation control. In order to suppress a ripple component included in the output of the inverter 1, a filter reactor 2, a braking resistor 3, and a filter capacitor 4 are provided. And the inverter 1
And the load 6. Here, the braking resistor 3 is for suppressing the vibration caused by the filter capacitor 4 and the filter reactor 2 constituting the filter circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

インバータ1は、半導体スイッチ素子たとえばGTOサ
イリスタやトランジスタをブリッジ接続し、これらの半
導体スイッチ素子を順次オン・オフ制御することで電力
変換を行うのであるが、ブリッジ接続の上側アームを構
成する半導体スイッチ素子と、これと同一相の下側アー
ムを構成する半導体スイッチ素子が同時にオンになる
と、いわゆるアーム短絡事故となってしまう。
The inverter 1 performs power conversion by connecting a semiconductor switch element such as a GTO thyristor or a transistor in a bridge, and sequentially turning on and off these semiconductor switch elements. The semiconductor switch element forming the upper arm of the bridge connection is used. If the semiconductor switch elements constituting the lower arm in the same phase as this are simultaneously turned on, a so-called arm short circuit accident occurs.

このようなアーム短絡事故を防止するために、半導体
スイッチ素子の駆動信号回路に遅延要素を挿入して不感
帯を設け、両者がオフとなる期間を設けるようにしてい
る。
In order to prevent such an arm short-circuit accident, a dead element is provided by inserting a delay element into the drive signal circuit of the semiconductor switch element, and a period during which both are turned off is provided.

第6図は不感帯を有するインバータの入出力特性をあ
らわしたグラフである。入力と出力とは、本来は破線で
示すように1対1の関係であるが、εなる不感帯幅を設
けることで実線で示す非線形特性にして、アーム短絡の
発生を防止している。
FIG. 6 is a graph showing the input / output characteristics of an inverter having a dead zone. The input and the output are originally in a one-to-one relationship as shown by the broken line, but by providing a dead band width of ε, the nonlinear characteristic shown by the solid line is provided to prevent the occurrence of arm short circuit.

負荷6は一般に誘導性負荷であり、インバータ1と負
荷6との間には第5図に示すフィルタ回路が挿入されて
いること、さらにインバータ1には第6図に示す不感帯
特性があることなどのために、電流一定制御を行う際
に、電流値に対応してこれらの動特性が変化をする不都
合があった。とくに小電流領域では良好な電流応答が得
られないことから定電流制御が困難になる不都合があっ
た。
The load 6 is generally an inductive load, a filter circuit shown in FIG. 5 is inserted between the inverter 1 and the load 6, and the inverter 1 has a dead band characteristic shown in FIG. Therefore, when performing constant current control, there is an inconvenience that these dynamic characteristics change in accordance with the current value. Particularly, in a small current region, a satisfactory current response cannot be obtained, so that there is an inconvenience that constant current control becomes difficult.

そこでこの発明の目的は、不感帯特性を備えて電力変
換を行うインバータと、誘導性負荷との間にフィルタ回
路を挿入して運転するインバータが、電流の大小に関係
なく良好な電流応答が得られるようにすることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an inverter that performs power conversion with a dead zone characteristic and an inverter that operates by inserting a filter circuit between an inductive load and a good current response regardless of the magnitude of the current. Is to do so.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するために、この発明の定電流制御
装置は、アーム短絡を防止するべく、上側アームの動作
と下側アームの動作との間に不感帯を設けて電力変換を
行うインバータと、このインバータから電力の供給を受
ける誘導性負荷と、これらインバータと負荷との間に接
続しているフィルタリアクトルおよびフィルタコンデン
サと、前記負荷に流れる電流実際値を電流指令値に一致
させるための電圧指令値を出力して、この電圧指令値を
前記インバータに与える電流調節手段とを備えているイ
ンバータの定電流制御装置において、前記負荷に流れる
電流実際値ならびに前記インバータに与える電圧指令値
とを入力して、電流実際値の模擬値とその1次微分値な
らびに2次微分値とを出力する状態観測器と、前記電流
調節手段の出力を入力して、電流の時間応答を定めるモ
デル電流とその1次微分値ならびに2次微分値とを出力
する応答モデル回路と、状態観測器が出力する電流模擬
値と応答モデル回路が出力するモデル電流との偏差を演
算する第1加減算要素と、これら出力する電流模擬値の
一次微分値とモデル電流の1次微分値との偏差を演算す
る第2加減算要素と、同様にこれらが出力する電流模擬
値の2次微分値とモデル電流の2次微分値との偏差を演
算する第3加減算要素と、これら第1、第2ならびに第
3加減算要素の出力に別個の比例ゲインを乗算する第
1、第2ならびに第3比例要素と、これら第1、第2な
らびに第3比例要素の出力を相互に加減算する第4加減
算要素と、この第4加減算要素の出力に比例ゲインを乗
算してその乗算結果を外部へ出力する第4比例要素とで
動的補償回路を構成し、この動的補償回路の出力と前記
電流調節手段の出力とを加減算した結果を、前記インバ
ータへ電圧指令値として入力させる信号加減算器とを備
えるものとする。
To achieve the above object, the constant current control device of the present invention includes an inverter that performs power conversion by providing a dead zone between the operation of the upper arm and the operation of the lower arm in order to prevent an arm short circuit, An inductive load receiving power supply from the inverter, a filter reactor and a filter capacitor connected between the inverter and the load, and a voltage command for matching an actual current value flowing through the load to a current command value. A constant current control device for an inverter having a current adjusting means for outputting a value and supplying the voltage command value to the inverter. A state observer that outputs a simulated value of the actual current value and its first and second derivatives, and the output of the current adjusting means. And a response model circuit that outputs a model current that determines the time response of the current and its first and second derivatives, a current simulation value output by the state observer, and a model current output by the response model circuit. A first addition / subtraction element for calculating the deviation of the current, a second addition / subtraction element for calculating the deviation between the primary differential value of the output current simulated value and the primary differential value of the model current, and the current simulated value output by these as well. A third addition / subtraction element for calculating the deviation between the second derivative of the model current and the second derivative of the model current, and first and second elements for multiplying the outputs of the first, second and third addition / subtraction elements by separate proportional gains. A second and third proportional element, a fourth adder / subtractor for mutually adding and subtracting the outputs of the first, second and third proportional elements, and an output of the fourth adder / subtractor are multiplied by a proportional gain, and the multiplication result is obtained. No. to output to outside A dynamic compensating circuit comprising a proportional element and a signal adder / subtractor for inputting a result obtained by adding and subtracting an output of the dynamic compensating circuit and an output of the current adjusting means to the inverter as a voltage command value; I do.

〔作用〕[Action]

この発明は、電流の応答の目標を与える応答モデル回
路を設け、この応答モデル回路から前記の応答目標電流
とその1次微分値ならびに2次微分値を出力させる一方
で、インバータへの電圧指令値ならびに負荷への電流実
際値を入力する状態観測器を設け、この状態観測器から
電流実際値の模擬値とその1次微分値ならびに2次微分
値とを出力させる。そこでこれら応答モデル回路と状態
観測器のそれぞれから出力する電流同士、その1次微分
値同士、および2次微分値同士を別個に比較してその偏
差を求め、各偏差のそれぞれを所定数倍したものを相互
に加算し、この加算結果を増幅したものを電流調整器の
出力に加算して、新たな電圧指令値としてインバータに
与えるようにしている。
According to the present invention, a response model circuit for providing a target of a current response is provided. The response model circuit outputs the response target current and its first and second derivative values, while simultaneously outputting a voltage command value to an inverter. A state observer for inputting the actual value of the current to the load is provided, and the state observer outputs a simulated value of the actual value of the current and its first and second derivatives. Therefore, the currents output from each of the response model circuit and the state observer, the primary differential values thereof, and the secondary differential values thereof are separately compared to obtain the deviation, and each deviation is multiplied by a predetermined number. Are added to each other, and the amplified result is added to the output of the current regulator to give a new voltage command value to the inverter.

このような構成により、応答モデルと実際の状態量と
の間に応答の差があると、これが増幅されて直ちに修正
が行われるので、電流実際値は応答モデルの動特性に一
致するように制御されるので、アーム短絡防止用に設け
た不感帯も、見掛け上小さなものとなる。
With this configuration, if there is a difference in response between the response model and the actual state quantity, this is amplified and immediately corrected, so that the actual current value is controlled to match the dynamic characteristics of the response model. Therefore, the dead zone provided for preventing the short circuit of the arm is also apparently small.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例をあらわしたブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

この第1図において、インバータ1、フィルタリアク
トル2、フィルタコンデンサ4、分流器5、誘導性の負
荷6、および電流調節器7は第5図で既述の従来例回路
の場合と名称・用途・機能は同じであるから、これらの
説明は省略する。
In FIG. 1, the inverter 1, the filter reactor 2, the filter capacitor 4, the shunt 5, the inductive load 6, and the current regulator 7 are the same as those of the conventional circuit described in FIG. Since the functions are the same, their description is omitted.

本発明においては、動的補償回路8を設け、電流調節
器7の出力Vと負荷6に流れる電流実際値Iならびにイ
ンバータ1に入力する電圧指令値Uとをこの動的補償回
路8に入力させているので、応答モデルと実際の状態量
との間に応答の差があると、これが増幅されて信号UC
してのこの動的補償回路8から出力される。
In the present invention, a dynamic compensation circuit 8 is provided, and the output V of the current regulator 7, the actual value I of the current flowing through the load 6, and the voltage command value U inputted to the inverter 1 are inputted to the dynamic compensation circuit 8. since it is, if there is a difference in response between the actual state amount and response model, which is outputted from the dynamic compensation circuit 8 as the amplified signal U C.

そこで信号加減算器9において、電流調節器7の出力
Vにこの動的補償回路8からの出力UCが加算され、この
加算結果が電圧指令値Uとなってインバータ1に与えら
れるので、電流応答の差を素早く修正できる。
Therefore, in the signal subtractor 9, is addition output U C is from this dynamic compensation circuit 8 to the output V of the current regulator 7, since the addition result is supplied to the inverter 1 becomes the voltage command value U, the current response Can be quickly corrected.

第2図は第1図に示す実施例回路に使用している動的
補償回路8の構成をあらわしたブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the dynamic compensation circuit 8 used in the embodiment circuit shown in FIG.

この第2図において、状態観測器20は、電流実際値I
と電流指令値Uとを入力して、電流実際値の模擬値
(すなわち)とその1次微分値d/dt(すなわち
)ならびに2次微分値d2/dt2(すなわち)を
出力する。
In FIG. 2, the state observer 20 detects the current actual value I
And the current command value U, the simulated value of the actual current value (ie, 1 ) and its first derivative d / dt (ie,
2 ) and the second derivative d 2 / dt 2 (that is, 3 ) are output.

一方、電流の時間応答を定める応答モデル回路50は電
流調節器7からの信号Vを入力して、時間応答の目標と
なる電流I(すなわちX1 )とその1次微分値(dI/d
t)(すなわちX2 )ならびに2次微分値(d2I/dt2
(すなわちX3 )を出力する。
On the other hand, the response model circuit 50 for determining the time response of the current receives the signal V from the current regulator 7 and outputs the current I * (ie, X 1 * ) as the time response target and its first derivative (dI / d
t) * (ie, X 2 * ) and second derivative (d 2 I / dt 2 )
* (That is, X 3 * ) is output.

そこで第1加減算要素11は電流とX1 とを比較し
てその偏差を求め、第1比例要素15によりこの偏差をf0
倍する。同様に第2加減算要素12は電流の各1次微分値
とX2 との偏差を求め、第2比例要素16がこの偏差
をf1倍する。また第3加減算要素13は電流の各2次微分
とX3 との偏差を求め、第3比例要素17がこの偏
差をf2倍する。
Therefore, the first addition / subtraction element 11 compares the current 1 with X 1 * to determine the deviation, and the first proportional element 15 calculates the deviation f 0
Multiply. Similarly, the second addition / subtraction element 12 is a first derivative of the current.
2 and X 2 *, and the second proportional element 16 multiplies the difference by f 1 . The third addition / subtraction element 13 calculates the deviation between each of the second derivative values 3 of the current and X 3 *, and the third proportional element 17 multiplies the deviation by f 2 .

第4加減算要素14は、これら第1、第2ならびに第3
比例要素15,16,17の出力を負極性で相互に加算し、その
加算結果を第4比例要素18においてK倍し、その結果を
当該動的補償回路8の出力UCとしている。すなわち第2
図に示す動的補償回路8は、下記(1)式の演算を行っ
ている。
The fourth adding / subtracting element 14 is used for the first, second and third
Mutually adding the output of the proportional element 15, 16, 17 with a negative polarity, multiplies K the addition result in the fourth proportional element 18, and the result with the output U C of the dynamic compensation circuit 8. That is, the second
The dynamic compensation circuit 8 shown in the figure performs the calculation of the following equation (1).

第3図は第2図の動的補償回路に使用している状態観
測器20の構成をあらわしたブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the state observer 20 used in the dynamic compensation circuit of FIG.

この第3図に示すように、状態観測器20は3組の積分
要素21,22,23と、1組の非線形要素24と、7組の係数要
素25,26,27,28,29,30,31(入力を所定数倍する係数は、
それぞれB,k1,k2,k3,A0,A1,A2である)と、6組の加減
算要素41,42,43,44,45,46とで構成されており、第1積
分要素21からは電流実際値の模擬値を、第2積分要
素22はその1次微分値を、第3積分要素23はその2
次微分値を、それぞれ出力する。
As shown in FIG. 3, the state observer 20 has three sets of integral elements 21, 22, and 23, one set of non-linear elements 24, and seven sets of coefficient elements 25, 26, 27, 28, 29, and 30. , 31 (The coefficient for multiplying the input by a predetermined number is
B, k 1 , k 2 , k 3 , A 0 , A 1 , A 2 ) and six sets of addition / subtraction elements 41, 42, 43, 44, 45, 46. The simulated value 1 of the actual current value is obtained from the integration element 21, the second integration element 22 obtains its primary differential value 2 , and the third integration element 23 obtains its simulated value 2.
The next differential value 3 is output.

なお非線形要素24は第6図に図示のように、εなる不
感帯幅を有する不感帯特性を出力することで、インバー
タ1の不感帯特性を模擬している。
The non-linear element 24 simulates the dead band characteristic of the inverter 1 by outputting a dead band characteristic having a dead band width of ε as shown in FIG.

前述した第1図に示す実施例回路において、V1…フィ
ルタ回路の入力電圧、V2…負荷6の電圧、I1…フィルタ
リアクトル2の電流、I2…フィルタコンデンサ4の電
流、I…負荷6に流れる電流実際値、R…負荷6の抵抗
分、R1…フィルタリアクトル2の抵抗分、S…ラプラス
演算子とすると、この第1図に示す回路の負荷6とフィ
ルタ回路の電圧・電流の関係は下記(2)、(3)、
(4)および(5)式に示すごとくになる。
In the circuit shown in FIG. 1 described above, V 1 ... The input voltage of the filter circuit, V 2 ... The voltage of the load 6, I 1 ... The current of the filter reactor 2, I 2 . actual current flowing to 6, the resistance of the R ... load 6, the resistance of the R 1 ... filter reactor 2, when the S ... Laplace operator, voltage and current of the load 6 and the filter circuit of the circuit shown in FIG. 1 The relationship of (2), (3),
Equations (4) and (5) are obtained.

であって、添字が100のものは定格値をあらわすものと
する。なおL…負荷6のインダクタンス分、L1…フィル
タリアクトル2のインダクタンス分、C…フィルタコン
デンサ4のキャパシタンス分である。
And a suffix of 100 indicates a rated value. L is the inductance of the load 6, L 1 is the inductance of the filter reactor 2, and C is the capacitance of the filter capacitor 4.

そこでこれら(2)〜(5)式から電流実際値Iとフ
ィルタ回路入力電圧V1との関係は下記(6)式となる。
Therefore these (2) to (5) the relationship between the current actual value I and the filter circuit input voltages V 1 from the equation becomes as follows (6).

ここで第1係数要素25の係数B、第5係数要素29の係
数A0、第6係数要素30の係数A1ならびに第7係数要素31
の係数A2の値はそれぞれ下記(7),(8),(9),
(10)式に示す値となる。
Wherein the coefficient of the first coefficient element 25 B, the coefficient A 0 of the fifth coefficient element 29, the coefficient A 1 and seventh coefficient element 31 of the sixth coefficient element 30
The value of the coefficient A 2 of (7), (8), (9),
It takes the value shown in equation (10).

また、第2係数要素26の係数k1、第3係数要素27の係
数k2ならびに第4係数要素28の係数k3の値は、電流模擬
値の電流実際値Iへの追従が安定にかつ速やかに行わ
れるように定めるものとする。このとき各積分要素21,2
2,23,のそれぞれの出力1,2,は、(11)式に示
すように電流模擬値とその1次微分値、2次微分値とに
それぞれ比例することとなる。
The coefficient k 1 of the second coefficient element 26, the value of the coefficient k 3 coefficient k 2 and the fourth coefficient elements 28 of the third coefficient element 27, is stably and tracking of the current actual value I of the current simulated value It shall be determined to be performed promptly. At this time, each integral element 21,2
The outputs 1 , 2 , and 3 of 2 , 23, respectively, are proportional to the simulated current value and its first and second derivative values, respectively, as shown in equation (11).

第4図は第2図の動的補償回路に使用している応答モ
デル回路50の構成をあらわしたブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a response model circuit 50 used in the dynamic compensation circuit of FIG.

この第4図に示すように、応答モデル回路50は3組の
積分要素51,52,53と、4組の係数要素54,55,56,57(入
力を所定数倍する係数はそれぞれβ001であ
る)と、3組の加減算要素61,62,63とで構成されてお
り、第1図に示す電流調節器7の出力Vを入力すること
により、フィルタ回路の入力電圧V1と、これに対する電
流実際値Iの応答を定めている。よって両者の間には
(12)式に示す関係がある。
As shown in FIG. 4, the response model circuit 50 has three sets of integral elements 51, 52, 53 and four sets of coefficient elements 54, 55, 56, 57 (the coefficients for multiplying the input by a predetermined number are β 0, respectively). , α 0 , α 1 , α 2 ) and three sets of addition / subtraction elements 61, 62, 63. By inputting the output V of the current regulator 7 shown in FIG. an input voltage V 1 of the circuit, defines the response of the current actual value I for this. Therefore, there is a relationship shown in equation (12) between the two.

ここで第9係数要素55の係数αと、第10係数要素56
の係数αならびに第11係数要素57の係数αとを、下
記(13)式に示す関係に選定すれば、バタワースフィル
タの応答となる。
Here, the coefficient α 0 of the ninth coefficient element 55 and the tenth coefficient element 56
And coefficient alpha 2 of the coefficient alpha 1 and 11 coefficient element 57, be selected in the relationship shown in the following equation (13), the response of the Butterworth filter.

不感帯幅をεとするとき、第6図に示す不感帯特性か
ら下記(14)式が得られる。
When the dead zone width is ε, the following expression (14) is obtained from the dead zone characteristics shown in FIG.

U=V+ε ……(14) この(14)式から(15)式が得られる。この(15)式
を変形することで(16)式が、さらに(17)式が得られ
る。
U = V + ε (14) Equation (15) is obtained from equation (14). By modifying equation (15), equation (16) and equation (17) are obtained.

従ってKを大きな値に選定すれば(17)式の右辺第2
項は零、または零に近い値になるので、不感帯εの影響
を除去できる。これと同時に(17)式右辺第1項はV・
D(S)/Dm(S)に接近するので、Kを無限大に近ず
けることにより、上述の(17)式は下記(18)式とな
る。
Therefore, if K is selected to be a large value, the second on the right side of the equation (17)
Since the term becomes zero or a value close to zero, the influence of the dead zone ε can be eliminated. At the same time, the first term on the right side of equation (17) is V ·
Since K approaches D (S) / D m (S), the above equation (17) becomes the following equation (18) by approaching K to infinity.

従って下記(19)式が得られ、モデル応答に近ずくこ
ととなる。
Therefore, the following equation (19) is obtained, which approaches the model response.

かくしてインバータ1の非線形性は抑制され、このイ
ンバータ1の電圧指令に対する電流応答は、モデル応答
で定めた応答に近似することになるので、電流制御ルー
プは、モデル応答をする制御対象を新たな制御対象と見
做して調整すればよいこととなる。
Thus, the non-linearity of the inverter 1 is suppressed, and the current response of the inverter 1 to the voltage command approximates the response determined by the model response. What is necessary is just to adjust it considering it as a target.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によれば、インバータが変換した電力をフィ
ルタ回路を経て負荷に供給する回路におけるフィルタ回
路と負荷の状態を推定する状態観測器から電流模擬値と
その1次微分値と2次微分値とを取出す一方で、インバ
ータの電圧指令に対する電流の応答を定める応答モデル
回路から電流とその1次微分値と2次微分値とを取出
し、両者の電流同士、1次微分値同士、2次微分値同士
を別個に比較することで得られる両者の偏差を増幅し、
合計して電流調節器の出力に加算したものを、インバー
タに電圧指令値として与えるように回路を構成してい
る。よって、インバータの不感帯特性が抑制されて線形
化される。さらにインバータ出力に含まれるリップル分
を抑制するためのフィルタ回路の振動特性も抑制される
ので、電流値の大小に拘らず良好な電流応答が得られる
効果を発揮する。従って小電流領域においても良好な定
電流特性を得ることができる。さらにフィルタ回路は制
動抵抗を除去しても振動特性を抑制できることから、当
該制動抵抗による不都合、たとえば損失の増大とこれに
伴う発熱や、リップル抑制効果の減少などを回避できる
効果も合わせて有する。
According to the present invention, a current simulation value, a first derivative value and a second derivative value thereof are obtained from a filter circuit and a state observer for estimating a state of the load in a circuit that supplies power converted by the inverter to the load via the filter circuit. On the other hand, the current, its primary differential value and its secondary differential value are extracted from a response model circuit that determines the response of the current to the voltage command of the inverter, and the currents of the two, the primary differential values, and the secondary differential values are extracted. Amplify the deviation of both obtained by comparing each other separately,
The circuit is configured so that the sum obtained by adding the sum to the output of the current regulator is given to the inverter as a voltage command value. Therefore, the dead zone characteristic of the inverter is suppressed and linearized. Further, the oscillation characteristic of the filter circuit for suppressing the ripple component included in the inverter output is also suppressed, so that the effect of obtaining a good current response regardless of the magnitude of the current value is exhibited. Therefore, good constant current characteristics can be obtained even in a small current region. Further, since the filter circuit can suppress the vibration characteristics even if the braking resistor is removed, the filter circuit also has the effect of avoiding disadvantages due to the braking resistor, for example, an increase in loss and accompanying heat generation and a decrease in the ripple suppression effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例をあらわしたブロック図、第2
図は第1図に示す実施例回路に使用している動的補償回
路の構成をあらわしたブロック図、第3図は第2図の動
的補償回路に使用している状態観測器の構成をあらわし
たブロック図、第4図は第2図の動的補償回路に使用し
ている応答モデル回路の構成をあらわしたブロック図、
第5図はインバータからフィルタ回路を介して負荷に供
給する電流を所定値に制御する定電流制御装置の従来例
を示したブロック図、第6図は不感帯を有するインバー
タの入出力特性をあらわしたグラフである。 1……インバータ、2……フィルタリアクトル、3……
制動抵抗、4……フィルタコンデンサ、5……分流器、
6……負荷、7……電流調節器、8……動的補償回路、
9……信号加減算器、11,12,13,14,41,42,43,44,45,46,
61,62,63……加減算要素、15,16,17,18……比例要素、2
0……状態観測器、21,22,23,51,52,53……積分要素、24
……非線形要素、25,26,27,28,29,30,31,54,55,56,57…
…係数要素、50……応答モデル回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a dynamic compensation circuit used in the embodiment circuit shown in FIG. 1. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a state observer used in the dynamic compensation circuit of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a response model circuit used in the dynamic compensation circuit of FIG. 2,
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example of a constant current control device for controlling a current supplied from an inverter to a load via a filter circuit to a predetermined value, and FIG. 6 shows input / output characteristics of an inverter having a dead zone. It is a graph. 1 ... Inverter 2 ... Filter reactor 3 ...
Braking resistance, 4 ... Filter capacitor, 5 ... Shunt,
6 ... Load, 7 ... Current regulator, 8 ... Dynamic compensation circuit,
9 ... Signal adder / subtracter, 11, 12, 13, 14, 41, 42, 43, 44, 45, 46,
61,62,63 …… Addition / subtraction element, 15,16,17,18 …… Proportional element, 2
0 …… State observer, 21,22,23,51,52,53 …… Integral element, 24
…… non-linear elements, 25,26,27,28,29,30,31,54,55,56,57…
... coefficient element, 50 ... response model circuit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アームの短絡を防止するべく、上側アーム
の動作と下側アームの動作との間に不感帯を設けて電力
変換を行うインバータと、このインバータから電力の供
給を受ける誘導性負荷と、これらインバータと負荷との
間に接続しているフィルタリアクトルおよびフィルタコ
ンデンサと、前記負荷に流れる電流実際値を電流指令値
に一致させるための電圧指令値を出力して、この電圧指
令値を前記インバータに与える電流調節手段とを備えて
いるインバータの定電流制御装置において、前記負荷に
流れる電流実際値ならびに前記インバータに与える電圧
指令値とを入力して、電流実際値の模擬値と、その1次
微分値ならびに2次微分値とを出力する状態観測器と、
前記電流調節手段の出力を入力して、電流の時間応答を
定めるモデル電流とその1次微分値ならびに2次微分値
とを出力する応答モデル回路と、状態観測器が出力する
電流模擬値と応答モデル回路が出力するモデル電流との
偏差を演算する第1加減算要素と、これらが出力する電
流模擬値の一次微分値とモデル電流の1次微分値との偏
差を演算する第2加減算要素と、同様にこれらが出力す
る電流模擬値の2次微分値とモデル電流の2次微分値と
の偏差を演算する第3加減算要素と、これら第1、第2
ならびに第3加減算要素の出力に別個の比例ゲインを乗
算する第1、第2ならびに第3比例要素と、これら第
1、第2ならびに第3比例要素の出力を相互に加減算す
る第4加減算要素と、この第4加減算要素の出力に比例
ゲインを乗算してその乗算結果を外部へ出力する第4比
例要素とで動的補償回路を構成し、この動的補償回路の
出力と前記電流調節手段の出力とを加減算した結果を、
前記インバータへ電圧指令値として入力させる信号加減
算器とを備えていることを特徴とするインバータの定電
流制御装置。
An inverter for performing power conversion by providing a dead zone between the operation of an upper arm and the operation of a lower arm to prevent a short circuit of an arm, and an inductive load receiving power supply from the inverter. A filter reactor and a filter capacitor connected between the inverter and the load, and a voltage command value for matching the actual value of the current flowing through the load to the current command value, and outputting the voltage command value as In a constant current control device for an inverter, comprising a current adjusting means for giving an inverter, a current actual value flowing to the load and a voltage command value given to the inverter are inputted to simulate a current actual value, A state observer that outputs a second derivative value and a second derivative value,
A response model circuit that receives the output of the current adjusting means and outputs a model current that determines the time response of the current, and its first and second derivatives, a current simulation value and a response that the state observer outputs A first addition / subtraction element for calculating a deviation from a model current output from the model circuit, a second addition / subtraction element for calculating a deviation between a first derivative of a model model current and a first derivative of the model current output from the model circuit, Similarly, a third addition / subtraction element for calculating a deviation between a second derivative value of the current simulation value output from the above and a second derivative value of the model current;
A first, a second, and a third proportional element for multiplying the output of the third adder / subtractor element by a separate proportional gain, and a fourth adder / subtractor element for mutually adding and subtracting the outputs of the first, second, and third proportional elements. A dynamic compensation circuit is formed by multiplying the output of the fourth addition / subtraction element by a proportional gain and outputting the result of the multiplication to the outside. The result of addition and subtraction with the output is
A constant current control device for an inverter, comprising: a signal adder / subtractor that inputs the voltage command value to the inverter.
【請求項2】アームの短絡を防止するべく、上側アーム
の動作と下側アームの動作との間に不感帯を設けて電力
変換を行うインバータと、このインバータから電力の供
給を受ける誘導性負荷と、これらインバータと負荷との
間に接続しているフィルタリアクトルおよびフィルタコ
ンデンサと、前記負荷に流れる電流実際値を電流指令値
に一致させるための電圧指令値を出力して、この電圧指
令値を前記インバータに与える電流調節手段とを備えて
いるインバータの定電流制御装置において、前記電流調
節手段の出力と電流4実際値ならびに電圧指令値とを入
力する動的補償回路を設け、この動的補償回路の構成要
素である状態観測器は、電流実際値の模擬値を出力する
第1積分要素と、この電流模擬値の1次微分値を出力す
る第2積分要素と、この電流模擬値の2次微分値を出力
する第3積分要素と、前記第1積分要素の出力を所定数
倍する第1係数要素と、前記電流実際値とこの第1係数
要素の出力との偏差を演算する第5加減算要素と、この
第5加減算要素の出力を別個に所定数倍する第2、第3
ならびに第4係数要素と、前記第1、第2ならびに第3
積分要素の出力を別個に所定数倍する第5、第6ならび
に第7係数要素と、前記電圧指令値を入力してアーム短
絡防止用の前記不感帯の特性を出力する非線形要素と、
前記第5係数要素の出力と第6係数要素の出力とを加減
算する第6加減算要素と、この第6加減算要素の出力と
前記第7係数要素の出力とを加減算する第7加減算要素
と、前記第2積分要素の出力と第2係数要素の出力との
加減算結果を前記第1積分要素に入力させる第8加減算
要素と、前記第3積分要素の出力と第3係数要素の出力
との加減算結果を前記第2積分要素に入力させる第9加
減算要素と、前記非線形要素の出力と第4係数要素の出
力ならびに第7加減算要素の出力とを相互に加減算した
結果を前記第3積分要素に入力させる第10加減算要素と
で構成し、かつ、前記動的補償回路の構成要素である応
答モデル回路は、電流の時間応答を定めるモデル電流を
出力する第4積分要素と、このモデル電流の1次微分値
を出力し、かつこれを第4積分要素に入力させている第
5積分要素と、前記モデル電流の2次微分値を出力し、
かつこれを第5積分要素に入力させている第6積分要素
と、前記第4積分要素の出力を別個に所定数倍する第8
ならびに第9係数要素と、前記第5積分要素の出力を所
定数倍する第10係数要素と、前記第6積分要素の出力を
所定数倍する第11係数要素と、前記第9係数要素の出力
と第10係数要素の出力とを加減算する第11加減算要素
と、この第11加減算要素の出力と前記第11係数要素の出
力とを加減算する第12加減算要素と、この第12加減算要
素の出力と前記電流調節手段の出力との加減算結果を前
記第6積分要素に入力させる第13加減算要素とで構成し
ていることを特徴とするインバータの定電流制御装置。
2. An inverter for performing power conversion by providing a dead zone between the operation of the upper arm and the operation of the lower arm to prevent a short circuit of the arm, and an inductive load receiving power supply from the inverter. A filter reactor and a filter capacitor connected between the inverter and the load, and a voltage command value for matching the actual value of the current flowing through the load to the current command value, and outputting the voltage command value as In a constant current control device for an inverter, comprising a current adjusting means provided to an inverter, a dynamic compensation circuit for inputting an output of the current adjusting means and an actual current 4 and a voltage command value is provided. The state observer, which is a component of the above, has a first integral element that outputs a simulated value of the actual current value, a second integral element that outputs a first derivative of the simulated current value, and A third integral element for outputting a second derivative value of the current simulation value, a first coefficient element for multiplying the output of the first integral element by a predetermined number, and an actual current value of the current and an output of the first coefficient element. A fifth addition / subtraction element for calculating the deviation, and second and third elements for separately multiplying the output of the fifth addition / subtraction element by a predetermined number.
And a fourth coefficient element and the first, second and third coefficients
A fifth, a sixth, and a seventh coefficient element for separately multiplying the output of the integral element by a predetermined number; a non-linear element for inputting the voltage command value and outputting the characteristic of the dead zone for preventing an arm short circuit;
A sixth addition / subtraction element for adding / subtracting the output of the fifth coefficient element and the output of the sixth coefficient element, a seventh addition / subtraction element for adding / subtracting the output of the sixth addition / subtraction element and the output of the seventh coefficient element, An eighth addition / subtraction element for inputting the result of addition / subtraction between the output of the second integration element and the output of the second coefficient element to the first integration element, and the addition / subtraction result of the output of the third integration element and the output of the third coefficient element Is input to the second integration element, and the result of mutually adding and subtracting the output of the nonlinear element, the output of the fourth coefficient element, and the output of the seventh addition / subtraction element is input to the third integration element. A response model circuit comprising a tenth addition / subtraction element, and being a component of the dynamic compensation circuit, a fourth integration element for outputting a model current that determines a time response of the current, and a first derivative of the model current Output the value and The output of the fifth integrator element that is input into the fourth integral element, the second derivative of the model current,
And a sixth integral element for inputting this to the fifth integral element and an eighth integral for separately multiplying the output of the fourth integral element by a predetermined number.
A ninth coefficient element, a tenth coefficient element for multiplying the output of the fifth integration element by a predetermined number, an eleventh coefficient element for multiplying the output of the sixth integration element by a predetermined number, and an output of the ninth coefficient element An eleventh addition / subtraction element for adding and subtracting the output of the tenth coefficient element and a twelfth addition / subtraction element for adding / subtracting the output of the eleventh addition / subtraction element and the output of the eleventh coefficient element, A constant current control device for an inverter, comprising: a thirteenth addition / subtraction element for inputting a result of addition / subtraction with an output of the current adjusting means to the sixth integration element.
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