JP2862322B2 - Power supply - Google Patents

Power supply

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JP2862322B2
JP2862322B2 JP7681290A JP7681290A JP2862322B2 JP 2862322 B2 JP2862322 B2 JP 2862322B2 JP 7681290 A JP7681290 A JP 7681290A JP 7681290 A JP7681290 A JP 7681290A JP 2862322 B2 JP2862322 B2 JP 2862322B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は交流電源より直流出力を生成する直流電源回
路、および上記直流出力により電動機を駆動する電動機
駆動回路に関わり、とくに、入力交流電力の力率を改善
し、同時に、直流出力電圧、同電流、同電力等を指令値
に基づいて制御して安定化する直流電源回路、および、
電動機電圧を電動機の速度指令値に基づいて制御する電
動機駆動回路に係る。
The present invention relates to a DC power supply circuit that generates a DC output from an AC power supply, and a motor drive circuit that drives a motor with the DC output. In particular, the present invention relates to an input AC power supply. A DC power supply circuit that improves the power factor and simultaneously controls and stabilizes the DC output voltage, the same current, the same power, and the like based on the command value, and
The present invention relates to a motor drive circuit that controls a motor voltage based on a speed command value of the motor.

[従来技術] 従来の直流電源回路では特開昭59−198873号公報に記
載のように、交流電源を整流回路により整流して得られ
る整流電圧をチョークコイルを介してスイッチング素子
によりスイッチングし、上記スイッチング素子端電圧を
ダイオードを介して平滑回路に供給する昇圧チョッパ回
路を採用し、さらに、出力直流電圧を基準電圧と比較し
て得られる誤差電圧に上記整流電圧を乗じて得られる信
号により、上記スイッチング素子の時比率を変調して、
出力直流を安定化し、同時に力率を改善するようにして
いた。
[Prior Art] In a conventional DC power supply circuit, as described in JP-A-59-198873, a rectified voltage obtained by rectifying an AC power supply by a rectifier circuit is switched by a switching element via a choke coil. A step-up chopper circuit that supplies a switching element end voltage to a smoothing circuit via a diode is employed, and a signal obtained by multiplying an error voltage obtained by comparing an output DC voltage with a reference voltage by the rectified voltage, By modulating the duty ratio of the switching element,
The output DC was stabilized and the power factor was improved at the same time.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術では、上記整流電圧に上記交流電圧に重
畳する各種の雑音、および整流に伴うサージ電圧等の成
分が、上記誤差電圧に混入して回路を誤動作させるとい
う問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional technology, various noises superimposed on the AC voltage on the rectified voltage and components such as surge voltage due to rectification are mixed in the error voltage to cause a circuit to malfunction. There was a problem.

本発明の目的は、上記整流電圧を検出することなく力
率を改善し、同時に出力電圧、同電流、同電力等を制御
し、また安定化することのできる電源装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a power supply device capable of improving a power factor without detecting the rectified voltage, and simultaneously controlling and stabilizing an output voltage, a current, a power, and the like.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決するために、上記昇圧チョッ
パ回路においてマイクロコンピュータ等の演算手段によ
り、上記誤差電圧を生成し、さらに上記誤差電圧より上
記スイッチング素子の時比率制御係数を演算し、上記通
流比制御係数を上記整流電流値に乗じて得られる信号に
より上記スイッチング素子の時比率を制御して出力直流
電圧を制御し、力率を改善するようにする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention generates the error voltage by an arithmetic means such as a microcomputer in the boost chopper circuit, and further calculates the error voltage from the error voltage when the switching element is used. A ratio control coefficient is calculated, and a duty ratio of the switching element is controlled by a signal obtained by multiplying the current ratio control coefficient by the rectified current value, thereby controlling an output DC voltage to improve a power factor. .

また、出力電流と電流指令値(基準電流)より誤差電
流を算出し、また、出力電力と電力指令値(基準電力)
より誤差電力を算出して、これらの誤差電流、誤差電力
等を上記誤差電圧に置き換え、同様にして、出力直流電
流、または出力電力を制御し、同時に力率を改善するよ
うにする。
The error current is calculated from the output current and the current command value (reference current), and the output power and the power command value (reference power) are calculated.
Error power is further calculated, and these error currents, error powers, and the like are replaced with the above-described error voltages. Similarly, the output DC current or output power is controlled, and at the same time, the power factor is improved.

さらに上記電源回路の動作を安定化するために、出力
電圧または同電流または同電力の制御ループ内に比例お
よび積分要素を導入して上記時比率制御係数を演算し動
特性を改善するようにする。
Furthermore, in order to stabilize the operation of the power supply circuit, a proportional and integral element is introduced in a control loop of the output voltage or the same current or the same power to calculate the duty ratio control coefficient to improve the dynamic characteristics. .

上記比例および積分要素は、上記演算手段内にて上記
各誤差を上記出力電圧で除算した値に比例する成分P
と、同積分に比例する成分Iとを演算して生成するよう
にする。
The proportional and integral elements are a component P proportional to a value obtained by dividing each error by the output voltage in the arithmetic means.
And a component I proportional to the integral are calculated and generated.

上記時比率制御係数を上記PとIとの加算信号Eの逆
数、または(1−E)に比例するようにして生成し、さ
らに、必要に応じこれに交流電源のピーク電圧、同実効
値等を乗じて生成するようにする。
The duty ratio control coefficient is generated so as to be proportional to the reciprocal of the addition signal E of P and I or (1-E). If necessary, the peak voltage of the AC power supply, the effective value, etc. To be generated.

さらに、負荷を上記平滑回路から遮断したときの出力
直流電圧を上記交流電源電圧のピーク電圧として検出
し、交流電源電圧検出回路を省略するようにする。
Further, the output DC voltage when the load is cut off from the smoothing circuit is detected as the peak voltage of the AC power supply voltage, and the AC power supply voltage detection circuit is omitted.

さらに、上記交流電源のピーク電圧、または実効値等
を上記演算回路内の記憶装置に予め設定するようにし
て、上記負荷の遮断回路を省略するようにする。
Further, the peak voltage or the effective value of the AC power supply is set in a storage device in the arithmetic circuit in advance, so that the load cutoff circuit is omitted.

また、上記本発明の電源装置により同期電動機を駆動
する場合、上記同期電動機の転流位置信号より上記同期
電動機の回転速度を演算し、上記回転速度信号と基準速
度指令値間の偏差値に比例及び積分演算を施して得られ
る信号により上記電圧指令値を演算するようにして、上
記同期電動機の回転速度を制御し、同時に力率を改善す
るようにする。
When the synchronous motor is driven by the power supply device of the present invention, the rotational speed of the synchronous motor is calculated from the commutation position signal of the synchronous motor, and is proportional to the deviation between the rotational speed signal and the reference speed command value. And the signal obtained by performing the integral operation is used to calculate the voltage command value, thereby controlling the rotation speed of the synchronous motor and simultaneously improving the power factor.

[作用] 以上のように構成した本発明の電源装置は、整流電流
波形にしたがって昇圧チョッパ型電源回路のスイッチン
グ素子(チョッパ)の時比率を制御し力率を改善する。
[Operation] The power supply device of the present invention configured as described above controls the duty ratio of the switching element (chopper) of the boost chopper type power supply circuit according to the rectified current waveform to improve the power factor.

さらに上記時比率を、出力値と指令値間の偏差値によ
り制御して、電圧、電流、電力等の出力値を安定化す
る。
Further, the duty ratio is controlled by a deviation value between an output value and a command value to stabilize output values such as voltage, current, and power.

さらに、上記偏差値に比例および積分演算を施して応
答特性を安定化する。
Further, the response value is stabilized by performing a proportional and integral operation on the deviation value.

さらに、上記本発明の電源装置に同期電動機を接続す
るときは、同期電動機の回転速度と速度指令値との偏差
により上記時比率を制御して、回転数を安定化する。
Further, when a synchronous motor is connected to the power supply device of the present invention, the duty ratio is controlled by the deviation between the rotational speed of the synchronous motor and the speed command value, thereby stabilizing the rotational speed.

[実施例] まず、第1図を用いて本発明の動作原理につき説明す
る。
Embodiment First, the operation principle of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図の上部に示す回路は、交流電源1を整流回路2
により整流して得られる整流電圧をインダクタ31を介し
てスイッチング素子32によりスイッチングし、上記スイ
ッチング素子端電圧をダイオード33を介して平滑用コン
デンサ4により平滑して負荷5に供給する周知の昇圧チ
ョッパ回路である。なお、61は整流電流検出用の抵抗素
子である。
The circuit shown in the upper part of FIG.
A known step-up chopper circuit that switches a rectified voltage obtained by rectification by a switching element 32 through an inductor 31 and smoothes the switching element end voltage by a smoothing capacitor 4 through a diode 33 and supplies it to a load 5. It is. Incidentally, reference numeral 61 denotes a resistance element for detecting a rectified current.

上記昇圧チョッパ回路において、スイッチング素子32
のスイッチング周期をT,ON時間をT1、OFF時間をT2、イ
ンダクタ31のインダクタンス値をL、交流電源1の電圧
をv1とすると,負荷5に印加される出力電圧をVoは Vo=(T/T2)v1 (1) で与えられる。ただし、上記Tはv1の周期に対して十分
に短いものとする。
In the boost chopper circuit, the switching element 32
Assuming that the switching period is T, the ON time is T 1 , the OFF time is T 2 , the inductance value of the inductor 31 is L, and the voltage of the AC power supply 1 is v 1 , the output voltage applied to the load 5 is Vo = Vo (T / T 2 ) v 1 (1) However, the T is made sufficiently shorter than the period of v 1.

整流電流すなわち抵抗素子61により検出される電流を
iとし、上記OFF時比率(T2/T)を式(2)に示すよう
に電流iに比例するようにすると出力電圧Voは T2/T=A1i (2) A1=比例係数 Vo=v1/(A1i) (3) となる。
When the rectified current, that is, the current detected by the resistance element 61 is defined as i and the OFF ratio (T 2 / T) is made proportional to the current i as shown in Expression (2), the output voltage Vo becomes T 2 / T = A 1 i (2) A 1 = proportional coefficient Vo = v 1 / (A 1 i) (3)

式(3)より、Voは時間変動の無視できる直流電圧で
あるから (v1/i)=一定 (4) となる。
From equation (3), Vo is a DC voltage with a negligible time variation, and thus (v 1 / i) = constant (4).

これより、電流iと電圧v1(例えば商用周波数の交流
電圧)と波形が相似し、位相が同相となることがわか
る。すなわち、OFF時比率(T2/T)を整流電流iに比例
するようにすると最良の力率1が得られるのである。
From this, it can be seen that the waveforms of the current i and the voltage v 1 (for example, a commercial frequency AC voltage) are similar, and the phases are in phase. That is, the best power factor 1 can be obtained by making the OFF ratio (T 2 / T) proportional to the rectified current i.

次に出力電圧Voの制御原理について説明する。 Next, the control principle of the output voltage Vo will be described.

式(1)より出力電圧VoはOFF時比率の逆数(T/T2
に比例するので、これを出力電圧Voを基準電圧Vrと比較
して得られる誤差電圧eにより制御するようにする。
From equation (1), the output voltage Vo is the reciprocal of the OFF ratio (T / T 2 )
Therefore, the output voltage Vo is controlled by an error voltage e obtained by comparing the output voltage Vo with the reference voltage Vr.

e=Vr−Vo (5) すなわち、式(2)より T/T2=1/(A1i) であるから、これを T/T2=A2e/(A1i) (6) に変更すると式(1)より Vo=(v1/i)(A2/A1)(Vr−Vo) が得られ、これより となる。A2は定数であり、一般的には誤差増幅回路の利
得に相当する。また、 は一巡利得に相当し、これが十分に大きいと式(7)は Vo=Vr (8) となり、出力電圧Voは基準電圧Vrに固定されることにな
る。
e = Vr−Vo (5) That is, since T / T 2 = 1 / (A 1 i) according to the equation (2), this is calculated as T / T 2 = A 2 e / (A 1 i) (6) Equation (1) gives Vo = (v 1 / i) (A 2 / A 1 ) (Vr−Vo). Becomes A 2 is a constant, typically corresponds to the gain of the error amplifier. Also, Corresponds to a loop gain, and if this is sufficiently large, equation (7) becomes Vo = Vr (8), and the output voltage Vo is fixed to the reference voltage Vr.

第1〜3図は上記制御原理に基づく本発明の第1の実
施例を示す図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams showing a first embodiment of the present invention based on the above control principle.

第1図において、上記整流電流は電流検出回路6によ
り検出され、また、出力直流電圧は電圧検出回路8によ
り検出され、マイクロコンピュータ9に入力される。
In FIG. 1, the rectified current is detected by a current detection circuit 6, and the output DC voltage is detected by a voltage detection circuit 8 and input to a microcomputer 9.

マイクロコンピュータ9は出力Voと直流電圧指令値Vr
とを比較して得られる誤差電圧eより比例係数Kを生成
すし、これを乗算回路63に送出する。
The microcomputer 9 has an output Vo and a DC voltage command value Vr.
The proportional coefficient K is generated from the error voltage e obtained by comparing

乗算回路63はこの他、抵抗素子61により検出され、増
幅器62により増幅された整流電流信号A1iが入力され、
これに上記比例係数Kを乗じ信号を出力する。すなわ
ち、乗算回路63の出力V2は V2=KA1i (9) で与えられる。
In addition, the multiplication circuit 63 receives the rectified current signal A 1 i detected by the resistance element 61 and amplified by the amplifier 62,
This is multiplied by the proportional coefficient K to output a signal. That is, the output V 2 of the multiplication circuit 63 is given by V 2 = KA 1 i (9).

上記V2は式(6)の逆数、すなわち、OFF時比率(T2/
T)に比例する。
V 2 is the reciprocal of equation (6), that is, the OFF ratio (T 2 /
T).

周知のようにフィードバック制御系ではPIDと称し、
誤差電圧e(=Vo−Vr)に対して比例(P),積分
(I),微分(D)等の処理を加え、これらを必要に応
じて合成してフィードバックし、系の応答性を改善する
ことが行われる。
As is well known, the feedback control system calls it PID,
Processes such as proportional (P), integral (I), and derivative (D) are added to the error voltage e (= Vo−Vr), and these are combined as necessary and fed back to improve the responsiveness of the system. Is done.

上記Pのみを施した場合、上記Kの値は K=1/(A2e) (10) となり、上記eの比例成分Pと同積分成分Iを用いる場
合には K=1/(P+I) (11) となる。
When only P is applied, the value of K becomes K = 1 / (A 2 e) (10), and when the proportional component P and the same integral component I of e are used, K = 1 / (P + I) (11)

なお、上記(P+I)を仮想誤差Eと呼ぶことにす
る。
Note that (P + I) is referred to as a virtual error E.

一方、式(7)に示したループゲイン(v1/i)(A2/A
1)は交流電圧v1の大きさにより変動するので、この変
動の影響を取り除くためには式(12)(13)に示すよう
に、上記Kに交流電圧v1の振幅V1あるいは実効値等を乗
じておけばよいことになる。
On the other hand, the loop gain (v 1 / i) (A 2 / A
1) Since varies depending on the size of the AC voltage v 1, as shown in equation in order to remove the influence of this variation (12) (13), the amplitude V 1 or the effective value of the AC voltage v 1 in the K It should be good to multiply by.

K=V1/(A2e) (12) K=V1/(P+I) (13) 上記乗算回路63の処理V2はスイッチング信号回路7内
のコンパレータ72に印加されて三角波発生器73の出力と
比較され、これによりスイッチング用の矩形波信号が生
成される。上記矩形信号はドライバ71を介してスイッチ
ング用のトランジスタ32に印加される。
K = V 1 / (A 2 e) (12) K = V 1 / (P + I) (13) The processing V 2 of the multiplier 63 is applied to the comparator 72 in the switching signal circuit 7 and The output is compared with the output to generate a rectangular wave signal for switching. The rectangular signal is applied to the switching transistor 32 via the driver 71.

乗算回路63の出力電圧V2の最大値を三角波発生器73の
出力の最大値VHと等しく設定すると、トランジスタ32の
OFF時比率(T2/T)は T2/T=V2/VH (14) となる。
When the maximum value of the output voltage V 2 of the multiplier circuit 63 is set equal to the maximum value V H of the output of the triangular wave generator 73, the transistor 32
The OFF ratio (T 2 / T) is T 2 / T = V 2 / V H (14).

上記OFF時比率は整流電流iに比例して変化し、ま
た、その大きさは上記誤差電圧や仮想誤差電圧等に比例
して制御されるので、出力直流電圧Voは安定化され、同
時に略1の力率値が得られるのである。
The OFF ratio changes in proportion to the rectified current i, and its magnitude is controlled in proportion to the error voltage, the virtual error voltage, etc., so that the output DC voltage Vo is stabilized, and Power factor value is obtained.

また第1図より、上記V2、即ちオフ時比率(T2/T)
は、増幅器62の出力(A1i)とマイクロコンピュータ9
の出力kとの積に比例するから、 T2/T=A1ik (15) となる。これを式(1)に代入すると Vo=v1/(A1ik) (16) となり、これよりkを求めると k=v1/(A1iVo) (17) となる。
Also, from FIG. 1, the above V 2 , that is, the off-time ratio (T 2 / T)
Is the output (A 1 i) of the amplifier 62 and the microcomputer 9
T 2 / T = A 1 ik (15) Substituting this into equation (1) gives Vo = v 1 / (A 1 ik) (16), and obtaining k from this gives k = v 1 / (A 1 iVo) (17).

式(17)を式(12)または(13)と比較すれば、式
(17)のiを誤差信号eや(P+I)に比例する仮想的
な電流に置き換えれても良いことがわかる。ただし、こ
のときは、v1を入力電圧の振幅値のような脈動の無い電
圧に同時に置き換えるようにする。マイクロコンピュー
タ9は上記誤差信号より上記仮想電流を算出し、さらに
上記仮想電流と入力電圧の振幅および出力電圧等から上
記kを算出する。
Comparing equation (17) with equation (12) or (13) shows that i in equation (17) may be replaced with a virtual current proportional to the error signal e or (P + I). However, in this case, v 1 is simultaneously replaced with a voltage having no pulsation such as the amplitude value of the input voltage. The microcomputer 9 calculates the virtual current from the error signal, and further calculates k from the virtual current, the amplitude of the input voltage, the output voltage, and the like.

第2図はマイクロコンピュータ9が行う式(13)のK
の演算手段を示すフローチャートである。
FIG. 2 shows K of the equation (13) performed by the microcomputer 9.
5 is a flowchart showing the calculation means.

ステップS1においてマイクロコンピュータ9は出力直
流電圧Voと直流電圧指令値(基準電圧)Vrを取り込み、
ステップS2において、誤差電圧(Vr−Vo)より比例項P
と積分項Iとを生成し、この両者を加算して仮想誤差E
を生成する。ただし、比例項PはKP(Vr−Vo)で与えら
れる。また、Iはその時点の積分項I1にKI(Vr−Vo)を
加算して生成する。KP、KIは比係計数である。
In step S1, the microcomputer 9 takes in the output DC voltage Vo and the DC voltage command value (reference voltage) Vr,
In step S2, the proportional term P is calculated from the error voltage (Vr−Vo).
And an integral term I are generated, and the two are added to produce a virtual error E
Generate Here, the proportional term P is given by K P (Vr−Vo). I is generated by adding K I (Vr−Vo) to the integral term I 1 at that time. K P and K I are ratio coefficients.

ステップS3においては上記Eを用いて比例係数Kを算
出する。
In step S3, the proportional coefficient K is calculated using the above E.

K=V1/E (18) ただし、V1は交流電源1のピーク電圧である。また、
この比例係数Kは式(17)から求めても良い。
K = V 1 / E (18) where V 1 is the peak voltage of the AC power supply 1. Also,
This proportional coefficient K may be obtained from equation (17).

上記V1はトランジスタ32を遮断し、負荷5を除去、ま
たは軽くした時の出力直流電圧Voより検知することがで
きる。
It said V 1 was able to detect the output DC voltage Vo when blocks the transistor 32, the load 5 is removed, or lightly.

次のステップS4にてマイクロコンピュータ9は上記K
を出力する。
In the next step S4, the microcomputer 9 sets the K
Is output.

式(18)は仮想誤差Eによる除算を含むので、マイク
ロコンピュータ9における処理ステップ数が多いという
問題があり、実用的には上記除算を排除した演算で間に
あわせたい。
Since the equation (18) includes the division by the virtual error E, there is a problem that the number of processing steps in the microcomputer 9 is large, and practically, it is desired to make an operation excluding the above division.

第3図は上記式(18)の1/を式(19)のように直線近
似した場合のフローチャートであり、ステップS5におい
てこの近似を実行して比例係数Kを出力する。
FIG. 3 is a flowchart in the case where 1 / in the above equation (18) is linearly approximated as in equation (19).

1/E≒1−E (19) 第4図は本発明の第2の実施例の構成を示す図であ
る。
1 / E ≒ 1-E (19) FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.

第4図の回路は第1図に比べ、制御回路7内に最大通
流比指令発生回路75および演算増幅器74が追加されてい
る点が異なっている。第4図において、抵抗61の抵抗値
をR、抵抗61を流れる電流をi、乗算回路63の出力電圧
をV2、最大通流比指令発生回路75の出力電圧をVcとする
と、演算増幅器74の出力V74は V74=Vc−V2 となる。
4 is different from FIG. 1 in that a maximum current ratio command generating circuit 75 and an operational amplifier 74 are added to the control circuit 7. In FIG. 4, if the resistance value of the resistor 61 is R, the current flowing through the resistor 61 is i, the output voltage of the multiplying circuit 63 is V 2 , and the output voltage of the maximum current ratio command generating circuit 75 is Vc, the operational amplifier 74 The output V 74 is V 74 = Vc−V 2 .

ここで、上記Vcと三角波発生器73の最大出力VHを等し
くするとON流通比D1は D1=V74/VH であたえられる。
Here, the maximum and the output V H equal ON distribution ratio D 1 of the above Vc and the triangular wave generator 73 is given by D 1 = V 74 / V H .

上記の演算に必要なプログラムは第1図の場合と同様
にマイクロコンピュータ9に格納され、これにより出力
直流電圧が安定化され、同時に力率を略1に保つように
動作する。
The program necessary for the above calculation is stored in the microcomputer 9 as in the case of FIG. 1, whereby the output DC voltage is stabilized, and at the same time, it operates so as to keep the power factor at substantially 1.

第5図は第4図の回路構成を圧縮機19を駆動する3相
の同期電動機18の速度制御に適用した本発明の第3の実
施例である。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention in which the circuit configuration of FIG. 4 is applied to speed control of a three-phase synchronous motor 18 for driving a compressor 19.

第5図においては直流出力電圧Voおよび力率は第4図
と同様にして制御される。
In FIG. 5, the DC output voltage Vo and the power factor are controlled in the same manner as in FIG.

3相同期電動機18はスイッチングトランジスタTR1〜T
R6よりなるインバータ回路により駆動される。位置検出
回路21は同期電動機18のロータの回転位置を検出し、上
記3相のそれぞれに対応する位置信号22を生成してマイ
クロコンピュータ9に入力する。
The three-phase synchronous motor 18 has switching transistors TR1 to TR
Driven by an inverter circuit consisting of R6. The position detection circuit 21 detects the rotational position of the rotor of the synchronous motor 18, generates position signals 22 corresponding to each of the three phases, and inputs the position signals 22 to the microcomputer 9.

マイクロコンピュータ9は位置信号22より同期電動機
18の駆動用信号を生成して上記インバータ回路のドライ
バ17に入力する。同時に、位置信号22より同期電動機18
の回転速度を算出して速度指令24と比較し、比較結果に
応じて比例係数Kを演算して直流出力電圧Voを制御し、
これにより同期電動機19の出力を制御するようにする。
The microcomputer 9 is a synchronous motor based on the position signal 22.
A drive signal 18 is generated and input to the driver 17 of the inverter circuit. At the same time, the synchronous motor 18
Is calculated and compared with the speed command 24, the proportional coefficient K is calculated according to the comparison result to control the DC output voltage Vo,
Thereby, the output of the synchronous motor 19 is controlled.

第6図は位置信号22の上記3相成分の波形例であり、
3相の各成分は相互に1周期を360゜として60゜づつず
れている。同期電動機18の回転速度に対応する周期Tを
上記各60゜に対応する時間t1〜t6を測定して算出するよ
うにしている。
FIG. 6 is a waveform example of the three-phase component of the position signal 22,
The components of the three phases are mutually shifted by 60 ° with one cycle being 360 °. The period T corresponding to the rotation speed of the synchronous motor 18 is calculated by measuring the times t 1 to t 6 corresponding to the above-mentioned 60 °.

第7図はマイクロコンピュータ9が行う上記速度制御
処理を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the speed control processing performed by the microcomputer 9.

ステップS7においてマイクロコンピュータ9は速度指
令から指令速度Nrを算出し、ステップS8において位置信
号22から周期Tを算出し、ステップS9において速度の換
算係数Kyを用いて速度Nを算出する。
In step S7, the microcomputer 9 calculates the command speed Nr from the speed command, calculates the cycle T from the position signal 22 in step S8, and calculates the speed N using the speed conversion coefficient Ky in step S9.

次にステップS10において、速度誤差ΔN(=Nr−
N)より比例項PNと積分項INとを生成し、この両者を加
算して直流電圧指令値Vrを生成する。ただし、比例項P
は PN=KPΔN (20) で与えられる。また、INはその時点の積分項にKIΔNを
加算して生成する。KP、KIは比例係数である。
Next, in step S10, the speed error ΔN (= Nr−
Generates a proportional term P N and the integral term I N than N), the generating a DC voltage command value Vr by adding both. Where the proportional term P
Is given by P N = K P ΔN (20) Also, I N is generated by adding the K I .DELTA.N the integral term of the time. K P and K I are proportional coefficients.

ステップS11においては上記直流電圧指令値Vrと出力
直流電圧Voの偏差(Vr−Vo)より比例項Pと積分項Iと
を生成し、この両者を加算して仮想誤差Eを生成する。
ただし、比例項Pは P=KP(Vr−Vo) (21) で与えられる。また、Iはその時点の積分項にKI(Vr−
Vo)を加算して生成する。KP、KIは比例係数である。
In step S11, a proportional term P and an integral term I are generated from the deviation (Vr-Vo) between the DC voltage command value Vr and the output DC voltage Vo, and the two are added to generate a virtual error E.
Here, the proportional term P is given by P = K P (Vr−Vo) (21) Also, I is K I (Vr−
Vo) is generated. K P and K I are proportional coefficients.

ステップS13においては上記Eを用いて比例係数Kを
算出する。
In step S13, the proportional coefficient K is calculated using E.

K=Vs/(IsVr) (22) 次のステップS14にてマイクロコンピュータ9は上記
Kを出力する。
K = Vs / (IsVr) (22) In the next step S14, the microcomputer 9 outputs the above K.

以上の速度制御処理を繰り返すことにより、直流出力
電圧Voが制御され、検出速度Nは指令速度Nrに一致する
ようになる。
By repeating the above speed control processing, the DC output voltage Vo is controlled, and the detected speed N becomes equal to the command speed Nr.

なお、第5〜7図の本発明実施例では速度誤差より直
流電圧指令Vrを求め、直流出力電圧Voを上記Vrに一致せ
しめるように比例係数Kを演算したが、上記速度誤差よ
り仮想誤差を求め、これより直接比例係数Kを算出する
ようにしても良い。
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 to 7, the DC voltage command Vr is obtained from the speed error, and the proportional coefficient K is calculated so that the DC output voltage Vo matches the above Vr. Alternatively, the proportional coefficient K may be directly calculated from the calculated value.

第8図は直流電源装置の負荷電流を制御する本発明の
第4の実施例の構成図である。
FIG. 8 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention for controlling the load current of the DC power supply.

負荷電流は抵抗141により検出され、増幅器142により
増幅後、マイクロコンピュータ9に入力される。
The load current is detected by the resistor 141, amplified by the amplifier 142, and input to the microcomputer 9.

マイクロコンピュータ9は上記直流電流検出値と直流
電流指令との偏差より仮想誤差を生成し、さらに仮想電
流指令より比例係数Kを算出する。さらに、比例係数K
と抵抗61が検出する整流電流検出値とよりトランジスタ
32の時比率を算出する。
The microcomputer 9 generates a virtual error from the deviation between the DC current detection value and the DC current command, and further calculates a proportional coefficient K from the virtual current command. Further, the proportional coefficient K
And the rectified current detection value detected by the resistor 61 and the transistor
Calculate the duty ratio of 32.

上記各演算に必要なプログラムは第1図の場合と同様
にマイクロコンピュータ9に格納され、これにより出力
直流電圧が安定化され、同時に力率を略1に保つように
動作する。
The programs necessary for each of the above operations are stored in the microcomputer 9 as in the case of FIG. 1, whereby the output DC voltage is stabilized, and at the same time, the operation is performed so as to keep the power factor at approximately 1.

第9図は直流電源装置の出力電力を制御する本発明の
第4の実施例の構成図である。
FIG. 9 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention for controlling the output power of a DC power supply.

第9図において出力電力を検出するために、抵抗141
と増幅器142よりなる直流電流検出回路14により検出さ
れる出力電流と、直流電圧検出回路8により検出される
出力電圧とをマイクロコンピュータ9に入力して両者を
乗算し、出力電力を算出する。
In order to detect the output power in FIG.
The microcomputer 9 receives the output current detected by the DC current detection circuit 14 including the amplifier 142 and the output voltage detected by the DC voltage detection circuit 8 and multiplies the two by the two to calculate the output power.

マイクロコンピュータ9は上記出力電力と直流電力指
令値との偏差より仮想誤差を生成し、さらに仮想誤差よ
り比例係数Kを算出してこれを乗算回路6に入力する等
の処理を実行する。第9図の他の部分は第1図と同様に
動作する。
The microcomputer 9 executes processing such as generating a virtual error from the deviation between the output power and the DC power command value, further calculating a proportional coefficient K from the virtual error, and inputting this to the multiplication circuit 6. The other parts in FIG. 9 operate in the same manner as in FIG.

以上の動作により出力電力を制御し、同時に力率を改
善することができる。
With the above operation, the output power can be controlled, and at the same time, the power factor can be improved.

[発明の効果] 本発明により、昇圧チョッパ型電源回路の力率を、入
力交流電源電圧を検出することなく、理想値である1に
近付けることができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the power factor of the step-up chopper type power supply circuit can be made close to the ideal value of 1, without detecting the input AC power supply voltage.

また、上記力率改善と同時に電圧、電流、電力等の出
力値を指令値に従って制御し安定化することができる。
Further, simultaneously with the improvement of the power factor, the output values of the voltage, current, power and the like can be controlled and stabilized according to the command value.

さらに、制御偏差に比例および積分演算を施すことに
より応答特性を安定化することができる。
Further, the response characteristics can be stabilized by performing the proportional and integral operations on the control deviation.

さらに、上記本発明の電源装置により同期電動機を駆
動して、上記時比率を改善すると同時に同期電動機の回
転速度を速度指令値に従って制御し安定化することがで
きる。
Furthermore, the synchronous motor can be driven by the power supply device of the present invention to improve the duty ratio and at the same time control and stabilize the rotational speed of the synchronous motor according to the speed command value.

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

第1図は本発明の第1の実施例である電圧制御型電源回
路図、第2図および第3図はそれぞれ第1図の動作を説
明するフローチャート、第4図は本発明の第2の実施例
である電圧制御型電源回路図、第5図は本発明の第3の
実施例である同期電動機制御回路図、第6図は同期電動
機の通電位相図、第7図は第5図の動作を説明するフロ
ーチャート、第8図は本発明の第4の実施例である電流
制御型電源回路図、第9図は本発明の第5の実施例であ
る電力制御型電源回路図である。 1……交流電源、2……整流回路、3……力率改善回
路、31……チョークコイル、32……スイッチング用のタ
ランジスタ、4……コンデンサ、5……負荷、6……電
流検出回路、62……増幅器、63……乗算回路、7……制
御回路、72……コンパレータ、72……三角波発生器、74
……演算増幅器、8……電圧検出回路、9……マイクロ
コンピュータ、14……直流電流検出回路。
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage control type power supply circuit according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are flowcharts each explaining the operation of FIG. 1, and FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a voltage control type power supply circuit diagram of an embodiment, FIG. 5 is a synchronous motor control circuit diagram of a third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a conduction phase diagram of the synchronous motor, and FIG. FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation, FIG. 8 is a current control type power supply circuit diagram according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a power control type power supply circuit diagram according to a fifth embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply 2 ... Rectifier circuit 3 ... Power factor improvement circuit 31 ... Choke coil 32 ... Switching transistor 4 ... Capacitor 5 ... Load 6 ... Current detection circuit 62, an amplifier, 63, a multiplying circuit, 7, a control circuit, 72, a comparator, 72, a triangular wave generator, 74
... operational amplifier, 8 ... voltage detection circuit, 9 ... microcomputer, 14 ... DC current detection circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−166765(JP,A) 特開 平2−241365(JP,A) 特開 平3−277172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/00 - 3/44 H02M 7/00 - 7/40────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-56-166765 (JP, A) JP-A-2-241365 (JP, A) JP-A-3-277172 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H02M 3/00-3/44 H02M 7/00-7/40

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流電源を整流回路により整流して得られ
る整流電圧をチョークコイルを介してスイッチング素子
によりスイッチングし、上記スイッチング素子端電圧を
ダイオードを介して平滑回路に供給し、上記平滑回路に
負荷を接続する昇圧チョッパ回路において、 上記整流回路の整流電流を検出する手段と、上記負荷の
電圧または電流または電力を検出する手段と、指令値発
生手段と、上記負荷電圧または負荷電流または負荷電力
と上記指令値との偏差値Eを生成する手段と、さらに上
記Eの逆数または(1−E)に比例する上記スイッチン
グ素子の時比率制御係数を演算する演算手段と、上記整
流電流値と上記時比率制御係数との乗算回路と、上記乗
算回路の出力により上記スイッチング素子の時比率を制
御する時比率制御回路とを備えたことを特徴とする電源
装置。
A rectified voltage obtained by rectifying an AC power supply by a rectifier circuit is switched by a switching element via a choke coil, and the switching element terminal voltage is supplied to a smoothing circuit via a diode, and is supplied to the smoothing circuit. In a boost chopper circuit for connecting a load, a means for detecting a rectified current of the rectifier circuit, a means for detecting a voltage, current, or power of the load, a command value generating means, a load voltage, a load current, or a load power Means for generating a deviation value E between the rectified current value and the command value; calculating means for calculating a duty ratio control coefficient of the switching element proportional to the reciprocal of the E or (1-E); A duty ratio control coefficient multiplication circuit; and a duty ratio control circuit that controls the duty ratio of the switching element based on the output of the multiplication circuit. A power supply device characterized by the following.
【請求項2】交流電源を整流回路により整流して得られ
る整流電圧をチョークコイルを介してスイッチング素子
によりスイッチングし、上記スイッチング素子端電圧を
ダイオードを介して平滑回路に供給し、上記平滑回路に
負荷を接続する昇圧チョッパ回路において、 上記整流回路の整流電流を検出する手段と、上記負荷の
電圧または電流または電力を検出する手段と、指令値発
生手段と、上記負荷電圧または負荷電流または負荷電力
と上記指令値との偏差値Eを生成する手段と、上記偏差
値Eに比例する比例項Pと、上記偏差値の積分に比例す
る積分項Iとを演算し、上記PとIとを加算して仮想誤
差E1を生成する手段と、さらに上記E1の逆数または(1
−E1)に比例する上記通流比制御係数を演算する演算手
段と、上記整流電流値と上記時比率制御係数との乗算回
路と、上記乗算回路の出力により上記スイッチング素子
の時比率を制御する時比率制御回路とを備えたことを特
徴とする電源装置。
2. A rectified voltage obtained by rectifying an AC power supply by a rectifier circuit is switched by a switching element via a choke coil, and the switching element terminal voltage is supplied to a smoothing circuit via a diode, and is supplied to the smoothing circuit. In a boost chopper circuit for connecting a load, a means for detecting a rectified current of the rectifier circuit, a means for detecting a voltage, current, or power of the load, a command value generating means, a load voltage, a load current, or a load power Means for generating a deviation value E between the command and the command value, a proportional term P proportional to the deviation value E, and an integral term I proportional to the integral of the deviation value are calculated, and the P and I are added. Means for generating a virtual error E1, and the reciprocal of E1 or (1
-E1) a calculating means for calculating the duty ratio control coefficient, a multiplying circuit of the rectified current value and the duty ratio control coefficient, and a duty ratio of the switching element controlled by an output of the multiplier circuit. A power supply device comprising a duty ratio control circuit.
【請求項3】請求項1または2において、 上記演算手段は、上記通流比制御係数に上記交流電源の
電圧値を乗算し、上記負荷電圧値により除算する手段を
備えたことを特徴とする電源装置。
3. The method according to claim 1, wherein said calculating means includes means for multiplying said current ratio control coefficient by a voltage value of said AC power supply and dividing by said load voltage value. Power supply.
【請求項4】請求項1ないし3において、 上記負荷と上記平滑回路の接続を制御する手段を備え、
上記接続制御手段により前記昇圧チョッパ回路のスイッ
チング動作停止中に上記負荷を遮断して得られる上記平
滑回路出力電圧を上記交流電源電圧として、上記演算回
路に入力するようにしたこと特徴とする電源装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for controlling connection between said load and said smoothing circuit.
A power supply unit configured to input the smoothing circuit output voltage obtained by shutting down the load during the switching operation of the boost chopper circuit by the connection control unit to the arithmetic circuit as the AC power supply voltage; .
【請求項5】請求項1ないし3において、 上記演算回路は上記交流電源電圧値を格納する記憶装置
を備えるようにしたこと特徴とする電源装置。
5. The power supply device according to claim 1, wherein the arithmetic circuit includes a storage device for storing the AC power supply voltage value.
【請求項6】交流電源を整流回路により整流して得られ
る整流電圧をチョークコイルを介してスイッチング素子
によりスイッチングし、上記スイッチング素子端電圧を
ダイオードを介して平滑回路に供給し、上記平滑回路に
同期電動機駆動用インバータ回路を接続した昇圧チョッ
パ回路型の電動機用電源装置において、 上記整流回路の整流電流を検出する手段と、上記平滑回
路出力電圧を検出する手段と、速度指令値発生手段と、
上記同期電動機の転流位置検出回路と上記転流位置検出
回路の出力電圧より直流電圧指令値を演算し、さらに上
記直流電圧指令値と上記平滑回路出力電圧より上記スイ
ッチング素子の時比率制御係数を演算する演算手段と、
上記整流電流値と上記時比率制御係数との乗算回路と、
上記乗算回路の出力により上記スイッチング素子の時比
率を制御する時比率制御回路とを備えたことを特徴とす
る電源装置。
6. A rectification voltage obtained by rectifying an AC power supply by a rectification circuit is switched by a switching element through a choke coil, and the switching element terminal voltage is supplied to a smoothing circuit through a diode, and is supplied to the smoothing circuit. In a step-up chopper circuit type motor power supply device to which a synchronous motor driving inverter circuit is connected, a means for detecting a rectified current of the rectifier circuit, a means for detecting an output voltage of the smoothing circuit, a speed command value generating means,
Calculate the DC voltage command value from the commutation position detection circuit of the synchronous motor and the output voltage of the commutation position detection circuit, and further calculate the duty ratio control coefficient of the switching element from the DC voltage command value and the output voltage of the smoothing circuit. Calculating means for calculating;
A multiplication circuit of the rectified current value and the duty ratio control coefficient,
A power ratio control circuit for controlling a duty ratio of the switching element based on an output of the multiplication circuit.
【請求項7】請求項6において、 上記演算手段は少なくとも、上記同期電動機の転流位置
信号周期より上記同期電動機の回転速度Nを演算する手
段と、上記回転速度Nと上記速度指令値Nrとの偏差値に
比例する比例項Pnと、上記速度偏差値の積分に比例する
積分項Inとを演算し、上記PnとInとを加算して直流電圧
指令Vrを生成する手段と、上記平滑回路出力電圧と上記
直流電圧指令値Vrとの偏差値に比例する比例項Pと、上
記偏差値の積分に比例する積分項Iとを演算し、上記P
とIとを加算して仮想誤差Eを生成する手段と、さらに
上記Eにより上記交流電源電圧を乗算し上記平滑回路電
圧を除算して上記通流比制御係数を生成する手段とを備
えるようにしたこと特徴とする電源装置。
7. The synchronous motor according to claim 6, wherein the calculating means calculates at least a rotational speed N of the synchronous motor from a commutation position signal cycle of the synchronous motor, and calculates the rotational speed N and the speed command value Nr. Means for calculating a proportional term Pn proportional to the deviation value of the above and an integral term In proportional to the integral of the speed deviation value, and adding the Pn and In to generate a DC voltage command Vr; and the smoothing circuit. A proportional term P proportional to a deviation value between the output voltage and the DC voltage command value Vr and an integral term I proportional to the integral of the deviation value are calculated.
And a means for generating a virtual error E by adding I and I, and means for generating the conduction ratio control coefficient by multiplying the AC power supply voltage by E and dividing the smoothing circuit voltage. A power supply device characterized by:
【請求項8】請求項7において、 上記同期電動機駆動用インバータ回路と上記平滑回路間
の接続を制御する手段を備え、上記接続制御手段により
前記昇圧チョッパ回路のスイッチング動作停止中に上記
同期電動機駆動用インバータ回路を遮断して得られる上
記平滑回路出力電圧を上記交流電源電圧として、上記演
算回路に入力するようにしたこと特徴とする電源装置。
8. The synchronous motor driving device according to claim 7, further comprising means for controlling a connection between said synchronous motor driving inverter circuit and said smoothing circuit, wherein said connection control means stops switching operation of said step-up chopper circuit. Wherein the output voltage of the smoothing circuit obtained by cutting off the inverter circuit is input to the arithmetic circuit as the AC power supply voltage.
【請求項9】請求項7において、 上記演算回路は上記交流電源電圧値を格納する記憶装置
を備えるようにしたこと特徴とする電源装置。
9. The power supply device according to claim 7, wherein the arithmetic circuit includes a storage device for storing the AC power supply voltage value.
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