JP2874212B2 - Input current control method for PWM converter - Google Patents

Input current control method for PWM converter

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JP2874212B2
JP2874212B2 JP25707189A JP25707189A JP2874212B2 JP 2874212 B2 JP2874212 B2 JP 2874212B2 JP 25707189 A JP25707189 A JP 25707189A JP 25707189 A JP25707189 A JP 25707189A JP 2874212 B2 JP2874212 B2 JP 2874212B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PWMコンバータに関し、特にPWMコンバータ
の入力電流制御方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a PWM converter, and more particularly to an input current control method for a PWM converter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図はPWMコンバータの構成図、第3図は第2図の
3相の主スイッチング回路のうちの1相分の入力電流制
御回路の従来例のブロック線図、第4図は入力電流制御
ベクトル図で、第4図(a)は順変換動作時、第4図
(b)は逆変換動作時のベクトル図である。
2 is a block diagram of a PWM converter, FIG. 3 is a block diagram of a conventional example of an input current control circuit for one phase of the three-phase main switching circuit of FIG. 2, and FIG. 4 is input current control. FIG. 4A is a vector diagram at the time of a forward conversion operation, and FIG. 4B is a vector diagram at the time of an inverse conversion operation.

第2図において、PWMコンバータの主スイッチング回
路1は、3相交流電源の各相電源と負荷との接続をオン
・オフするU,V,W相スイッチング回路をもち、各相スイ
ッチング回路の入力端子は入力リアクトル3を介してそ
れぞれ交流電源2のU,V,W相端子に接続されている。ま
た、主スイッチング回路1の出力端子には平滑コンデン
サ4が接続されている。U,V,W相スイッチング回路は、
それぞれトランジスタスイッチング素子(以下、スイッ
チング素子と記す)S1とS2,S3とS4,S5とS6がカスケード
接続され、さらにフリーホイーリングダイオードD1,D2,
・・・,D6がそれぞれスイッチング素子S1〜S6に並列に
接続されている。
In FIG. 2, a main switching circuit 1 of the PWM converter has U, V, and W phase switching circuits for turning on and off the connection between each phase power supply of a three-phase AC power supply and a load, and input terminals of each phase switching circuit. Are connected to the U, V, and W phase terminals of the AC power supply 2 via the input reactor 3, respectively. Further, a smoothing capacitor 4 is connected to an output terminal of the main switching circuit 1. U, V, W phase switching circuit
Each transistor switching element (hereinafter, referred to as switching elements) S 1 and S 2, S 3 and S 4, S 5 and S 6 are cascaded, further freewheeling diodes D 1, D 2,
· · ·, D 6 is connected in parallel to the switching element S 1 to S 6, respectively.

各相スイッチング回路は、第3図のブロック線図に示
されるパワー変換回路によってオン・オフ制御される。
第3図において、PWMコンバータの出力電圧を指定する
直流電圧指令VCOMと実際の出力電圧VDCの検出値との偏
差(以下、電圧偏差と記す)ΔVは、電圧増幅器6に入
力され、有効電流振幅指令▲I* r▼が生成される。以下
にU相1相分の動作について説明する。サインテーブル
(正弦波発生器)10はU相電源相電圧Vmを入力し、単位
正弦波sinMを生成する。有効電流振幅指令▲I* r▼は単
位正弦波sinMと乗算され、有効電流指令Irが生成され
る。さらに、後述する理由によって、電源電圧補償電流
振幅指令(以下、電源補償振幅指令と記す)▲I* CEMF
▼を設定し、該指令▲I* CEMF▼と単位正弦波sinMが乗
算されて電源電圧補償電流指令(以下、電源補償電流指
令と記す)ICEMFが生成される。前記有効電流指令I
rは、電源補償電流指令ICEMFをベクトル減算され、電流
指定Irefが生成される。減算器9は電流指令Irefと、PW
Mコンバータに入力される実際の電流(以下、コンバー
タ入力電流と記す)ICとをベクトル的に比較し、電流偏
差ΔIを生成する。電流増幅器7は電流偏差ΔIを入力
してコンバータ入力電圧指令(以下、電圧指令と記す)
Vrefを生成する。
The on / off control of each phase switching circuit is performed by a power conversion circuit shown in the block diagram of FIG.
In FIG. 3, the deviation between the detected value of the actual output voltage V DC and the DC voltage command V COM specifying the output voltage of the PWM converter (hereinafter, referred to as voltage deviation) [Delta] V is inputted to the voltage amplifier 6, effective A current amplitude command II * r is generated. The operation for one U-phase will be described below. Sine table (sine wave generator) 10 inputs a U-phase power supply phase voltage V m, to produce a unit sine wave sinm. Active current amplitude command ▲ I * r ▼ is multiplied by a unit sinusoid sinm, active current command I r is generated. Further, for the reason described later, the power supply voltage compensation current amplitude command (hereinafter, referred to as a power supply compensation amplitude command) I * CEMF
▼ is set, and the command II * CEMF ▼ is multiplied by the unit sine wave sinM to generate a power supply voltage compensation current command (hereinafter referred to as a power supply compensation current command) I CEMF . The effective current command I
r is vector-subtracted from the power supply compensation current command I CEMF to generate a current designation I ref . The subtractor 9 outputs the current command I ref and PW
An actual current (hereinafter, referred to as a converter input current) I C input to the M converter is vector-wise compared to generate a current deviation ΔI. The current amplifier 7 receives the current deviation ΔI and receives a converter input voltage command (hereinafter referred to as a voltage command).
Generate V ref .

以下、交流電源電圧の中性点に対する、PWMコンバー
タの各相入力端子の電位をコンバータ入力電圧VCと記
す。交流電源は、交流電源相電圧(以下、交流電圧と記
す)Vmとコンバータ入力電圧VCとのベクトル差VL(リア
クトル電圧)に対応してコンバータ入力電流ICを出力す
る。入力リアクトルのインダクタンスをLとすると、リ
アクトル電圧VLからコンバータ入力電流ICを生成する伝
達関数は1/(Ls)である。
Hereinafter, for the neutral point of the AC power supply voltage, it referred to the potential of each phase input terminal of the PWM converter and the converter input voltage V C. AC power supply, AC power supply phase voltage (hereinafter, referred to as an AC voltage) corresponding to the vector difference between V m and the converter input voltage V C V L (reactor voltage) to the converter input current I C. When the inductance of the input reactor is L, the transfer function for generating a converter input current I C from the reactor voltage V L is 1 / (Ls).

この入力電流IC(s)は減算器9に帰還され、電流偏
差ΔIを補償するように、電圧指令Vrefが生成される。
第3図のブロック線図においては、PWMコンバータ入力
電圧VCからリアクトル電圧VLを生成するとき、交流電圧
Vmが外乱として作用し、その分だけ有効電流指令Irとコ
ンバータ入力電流ICとの間に差を生ずる。この外乱を打
消すために、前記したように、有効電流指令に電源補償
電流指令ICEMFがベクトル減算される。負荷電流IL>0
(第2図矢印の方向)のとき平滑コンデンサ4は放電す
るので出力電圧VDCは減少に向い、その結果直流電圧指
令VCOM>VDCとなり電圧偏差ΔV=VCOM−VDC>0となり
結果として▲I* r▼>0となる。有効電流振幅指令▲I
* r▼は、交流電圧Vmと同相の単位正弦波と乗算されて有
効電流指令Irとなる。コンバータ入力電流ICはこの有効
電流指令Irに追従するように制御されるため、交流電圧
Vmとほぼ同相となり順変換動作となる。この順変換動作
時のベクトル図を第4図(a)に示す。
This input current I C (s) is fed back to the subtractor 9 to generate a voltage command Vref so as to compensate for the current deviation ΔI.
In the block diagram of FIG. 3, when generating a reactor voltage V L from the PWM converter input voltage V C, the AC voltage
V m acts as a disturbance occurs a difference between the amount corresponding active current command I r and the converter input current I C. In order to cancel this disturbance, as described above, the power compensation current command ICEMF is vector-subtracted from the effective current command. Load current I L > 0
In the case of (in the direction of the arrow in FIG. 2), the smoothing capacitor 4 discharges, and the output voltage VDC tends to decrease. As a result, the DC voltage command V COM > V DC , and the voltage deviation ΔV = V COM −V DC > 0. ▲ I * r ▼> 0. Effective current amplitude command ▲ I
* R ▼ becomes active current command I r is multiplied by a unit sine wave of the AC voltage V m in phase. Since the converter input current I C is controlled so as to follow the active current command I r, the AC voltage
V m is substantially in phase, and a forward conversion operation is performed. FIG. 4A shows a vector diagram at the time of this forward conversion operation.

負荷電流IL<0のとき平滑コンデンサ4は充電するの
で出力電圧VDCは増加に向い、その結果直流電圧指令V
COM<VDCとなり電圧偏差ΔV=VCOM−VDC<0となり、
結果として有効電流振幅指令▲I* r▼<0となる。有効
電流振幅指令▲I* r▼は、交流電圧Vmと同相の単位正弦
波と乗算されて、有効電流指令Irとなる。コンバータ入
力電流ICはこの有効電流指令Irに追従するように制御さ
れるため交流電圧Vmとほぼ逆相となり、逆変換動作とな
る。この逆変換動作時のベクトル図を第4図(b)に示
す。このようにPWMコンバータは順逆電力変換が可能で
ある。
When the load current I L <0, the smoothing capacitor 4 is charged, and the output voltage VDC tends to increase. As a result, the DC voltage command V
COM <V DC and the voltage deviation ΔV = V COM− V DC <0,
As a result, the effective current amplitude command II * r ▼ <0. Active current amplitude command ▲ I * r ▼ is multiplied with a unit sine wave of the AC voltage V m in phase, the active current command I r. Converter input current I C becomes almost reverse phase with the AC voltage V m to be controlled so as to follow the active current command I r, the inverse transform operation. FIG. 4B shows a vector diagram at the time of this inverse conversion operation. Thus, the PWM converter can perform forward and reverse power conversion.

第4図においては、説明を簡単にするため、順変換動
作の場合(第4図(a))、コンバータ入力電流ICと交
流電圧Vmは同相に示されているが、以下に示すように、
一般にVmとICとは位相差がある。同様に逆変換動作の場
合(第4図(b))、VmとICとの位相差は180゜にはな
らない。したがって、力率の絶対値は一般に厳密には1
にならない。
In Figure 4, for simplicity of explanation, the case of the forward transform operation (FIG. 4 (a)), but the converter input current I C and the AC voltage V m is shown in phase, as shown below To
In general there is a phase difference between V m and I C. Similarly, if the inverse transformation operation (FIG. 4 (b)), the phase difference between V m and I C is not 180 °. Therefore, the absolute value of the power factor is generally strictly 1
do not become.

第3図の入力電流制御回路の動作は次のようになる。 The operation of the input current control circuit of FIG. 3 is as follows.

第3図のブロック線図から、コンバータ入力電流IC
有効電流指令Irとの関係を計算すると次式のようにな
る。
From the block diagram of Figure 3, when calculating the relationship between the converter input current I C and the active current command I r becomes as follows.

ここで電流増幅器7の伝達関数を−GI(s)とし、電
圧指令Vrefからコンバータ入力電圧VCを生成する伝達関
数(第3図のPWM制御回路8と、PWM信号を入力してコン
バータ入力電圧VCを生成する各相スイッチング回路とを
一括してパワー変換回路5としたとき、その伝達関数)
をGPWMとする。ここでGPWMはスカラ量である。(実際は
主スイッチング回路素子の上下短絡防止期間の影響など
があるため電圧指令Vrefをコンバータ入力電圧VCに完全
に線形に変換するのは難しいが、高速スイッチング素子
を用い、上下短絡防止期間を極力短くし、またキャリア
周波数が十分高いと仮定し、VrefからVCにほぼ線形に変
換されるものとしPWM変換の遅れはないものとする。) 式(5)の右辺第1項,第2項、すなわち はそれぞれ有効電流指令Irおよび電源補償電流指令I
CEMFに対応する電流成分である。
Here the transfer function of the current amplifier 7 and -G I (s), the transfer function (FIG. 3 of the PWM control circuit 8 that generates a converter input voltage V C from the voltage command V ref, enter the PWM signal converter The transfer function of each phase switching circuit that generates the input voltage V C when the power conversion circuit 5 is collectively used)
Is G PWM . Here, G PWM is a scalar quantity. (Although actually difficult to completely converted to a linear voltage command V ref because of the influence of the upper and lower short-circuit prevention period of the main switching circuit elements of the converter input voltage V C, using a high-speed switching element, the upper and lower short-circuit prevention period Assuming that the frequency is as short as possible and that the carrier frequency is sufficiently high, it is assumed that the conversion from V ref to V C is almost linear and that there is no delay in PWM conversion.) The first term on the right side of the equation (5) Two terms, ie Each active current command I r and the power supply compensation current command I
This is a current component corresponding to CEMF .

いま、電流増幅器7の比例ゲインをgIとし、一次遅れ
時定数をTとすると伝達関数GI(s)は次式で表わされ
る。
Now, assuming that the proportional gain of the current amplifier 7 is g I and the first-order lag time constant is T, the transfer function G I (s) is expressed by the following equation.

また、前記したように、電源補償電流指令ICEMFは、
外乱として作用する交流電圧Vmを補償するために入力さ
れる信号であって力率1制御(交流電圧とコンバータ入
力電流との位相差を0゜または180゜に制御する)の場
合には交流電圧Vmと同相に与えられるので、次式が成立
つように設定される。
As described above, the power supply compensation current command I CEMF is
AC in the case of a signal input to compensate for the AC voltage V m power factor 1 control (the phase difference between the AC voltage and the converter input current control 0 ° or 180 °) acting as a disturbance since given voltage V m in phase, is set so it holds the following equation.

Vm(s)=gIGPWMICEMF (9) 式(8)を式(6)に、また、式(8),(9)を式
(7)にそれぞれ代入し、さらにs=jωとおくと、 通常、GPWM、gIはいずれも数十程度、Tは数百μsec
程度、Lは数mH程度で、ω=2π・60であるので、 TLω≪GPWM・gI (12) になる。したがって、次式が成立つ。
V m (s) = g I G PWM I CEMF (9) Substituting equation (8) into equation (6), and substituting equations (8) and (9) into equation (7), and furthermore, s = jω After all, Normally, G PWM and g I are both about several tens, and T is several hundred μsec.
And L is about several mH and ω = 2π · 60, so that TLω 2 ≪G PWM · g I (12) Therefore, the following equation holds.

したがって、Irに対するIC1のゲインG1および位相差
ψは次式で表わされる。
Therefore, the gain G 1 and the phase difference [psi 1 of I C1 for I r is represented by the following equation.

同様に、ICEMFに対するIC2のゲインG2および位相差ψ
は次式で表わされる。
Similarly, gain G 2 and phase difference I of I C2 with respect to I CEMF
2 is represented by the following equation.

式(16),(18)の右辺の逆正接関数の独立変数に該
当する部分が相互に逆数で逆符号であるので三角関数の
公式から明らかなように、ψ(ω)とψ(ω)の差
は、ωの如何にかかわらず常に90゜である。ここで理想
的状態 ωL≪GPWM・gI (19) T=0 (19a) の場合には、G1=1,ψ=0,G2=0になり、コンバータ
入力電流ICの有効電流指令Irとの位相差は0゜になる。
力率1制御の場合は、力行時には交流電圧Vmと有効電流
指令Irは同相である。したがって、交流電圧Vmとコンバ
ータ入力電流ICとは同相になる。第4図(a)は、この
ような場合のベクトル図である。また、力率1制御の場
合において回生時には、有効電流指令Irと交流電圧Vm
逆相である。したがって、コンバータ入力電流ICは交流
電圧Vmに対して逆相である。第4図(b)は、このよう
な場合のベクトル図である。しかし、式(19),(19
a)で表わされている条件が満たされていない場合に
は、コンバータ入力電流ICの各電流成分IC1,IC2と交流
電圧Vmとの間には式(16),(18)で示される位相差が
生ずる。このように、力率1制御の場合、有効電流指令
Irは交流電圧Vmに対して、同相(力行時)または逆相
(回生時)で変化するので、ベクトル図は第5図に表わ
されるようになる。
Since the parts corresponding to the independent variables of the arctangent function on the right side of the equations (16) and (18) are mutually reciprocal and opposite signs, as is clear from the formula of the trigonometric function, ψ 1 (ω) and ψ 2 ( ω) is always 90 ° regardless of ω. Here, in the ideal state ωL≪G PWM · g I (19) In the case of T = 0 (19a), G 1 = 1, ψ 1 = 0, G 2 = 0, and the converter input current I C becomes effective. the phase difference between the current command I r becomes 0 °.
If the power factor 1 control, active current command I r is the power running and the AC voltage V m are in phase. Therefore, in phase from the AC voltage V m and the converter input current I C. FIG. 4A is a vector diagram in such a case. In addition, the regeneration time in the case of power factor 1 control, the AC voltage V m and active current command I r are opposite phase. Therefore, the converter input current I C is a phase opposite to the alternating voltage V m. FIG. 4B is a vector diagram in such a case. However, equations (19) and (19
If the condition represented by a) is not satisfied, the equations (16) and (18) are used between the current components I C1 and I C2 of the converter input current I C and the AC voltage V m. The phase difference represented by Thus, in the case of the power factor 1 control, the effective current command
Against I r is the AC voltage V m, since changes in phase (power running) or reverse phase (during regeneration), so that the vector diagram represented in FIG. 5.

第5図(a)は力行時のベクトル図、第5図(b)は
回生時のベクトル図である。力行時には、コンバータ入
力電流ICの位相は有効電流指令Irに対し、遅れまたは進
む。回生時にはコンバータ入力電流ICの位相は有効電流
指令Irに対して常に遅れる。
FIG. 5A is a vector diagram during power running, and FIG. 5B is a vector diagram during regeneration. During power running, the converter input current I C of the phase with respect to the active current command I r, delay or advances. During regeneration converter input current I C of the phase to always delayed with respect to the active current command I r.

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

上記の従来のPWMコンバータの入力電流制御方法は、
コンバータ入力電流ICの位相が有効電流指令Irに対して
ずれてしまうので、コンバータ入力電流ICの位相が交流
電圧Vmに対して、力行時には同相でなく、回生時には逆
相でなくなり、力率が低下するという問題点がある。
The input current control method of the above-mentioned conventional PWM converter
Since the phase of the converter input current I C is shifted relative to the active current command I r, the phase of the converter input current I C AC voltage V m, during power running not in phase, the longer opposite phases at the time of regeneration, There is a problem that the power factor decreases.

このようなIC1そのものの遅れ、およびIC1から90゜進
みのベクトルIC2に起因する位相ずれのうち、IC1のIr
対する遅れψについては式(16)から明らかなよう
に、入力リアクトル3のインダクタンスLが大きく、G
PWM・gIが小さい程大きくなり、また、IC1から90゜進み
ベクトルIC1の大きさG2は、式(17)から明らかなよう
に電流増幅器7の一次遅れ時定数Tが大きい程大きくな
る。
Such I C1 itself delays, and among the phase shift caused by the I C1 vector I C2 of the advance 90 °, as the delay [psi 1 for I r of I C1 is apparent from equation (16), the input The inductance L of reactor 3 is large and G
As the value of PWM · g I is smaller, the magnitude G 2 of the 90 ° advance vector I C1 from I C1 is larger as the first order lag time constant T of the current amplifier 7 is larger, as is apparent from the equation (17). Become.

本発明の目的はインダクタンスL、一次遅れ時定数T
が大きく、GPWM・gIが小さい場合においても、コンバー
タ入力電流ICが有効電流指令Irに位相差なく追従し、そ
れにより、交流電圧Vmと、コンバータ入力電流ICの位相
ずれによる力率の低下を生じないPWMコンバータの入力
電流制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an inductance L and a first-order lag time constant T.
By large, even when the G PWM · g I is small, the converter input current I C is followed without phase difference to active current command I r, whereby the AC voltage V m, the phase shift of converter input current I C An object of the present invention is to provide a PWM converter input current control method that does not cause a reduction in power factor.

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

本発明のPWMコンバータの入力電流制御方法は、 PWMコンバータが出力する直流電圧の、設定電圧に対
する電圧偏差に対応する第1の電流振幅指令と交流電源
の交流電圧と同一の周波数をもつ第1の正弦波信号を乗
算して第1の電流指令を生成し、外乱として作用する前
記交流電圧を補償するように設定された第2の電流振幅
指令と前記交流電圧と同一の周波数をもつ第2の正弦波
信号を乗算して第2の電流指令を生成し、前記第1,第2
の電流指令を合成して成る第3の電流指令に対する、PW
Mコンバータの入力電流の電流偏差を補償するように、
該電流偏差に対応してPWM制御されたPWMコンバータの入
力電圧を生成し、該入力電圧に対応して前記交流電源か
ら入力リアクトルを経てPWMコンバータに入力される前
記入力電流を制御するPWMコンバータの入力電流制御方
法であって、 前記入力電流を構成する電流成分のうち、前記第1の
電流指令に対応する成分と前記交流電圧との位相差を補
償するように該第1の電流指令の位相を移し、 前記入力電流制御方法に含まれている電流制御ループ
に外乱として入力される前記交流電圧に対応する前記電
流成分を0にするように、前記第2の電流指令の位相を
移す。
The input current control method of the PWM converter according to the present invention includes a first current amplitude command corresponding to a voltage deviation of a DC voltage output from the PWM converter with respect to a set voltage, and a first current amplitude command having the same frequency as the AC voltage of the AC power supply. A second current amplitude command set to compensate for the AC voltage acting as a disturbance by generating a first current command by multiplying the sine wave signal and a second current command having the same frequency as the AC voltage A second current command is generated by multiplying a sine wave signal, and the first and second current commands are generated.
PW for the third current command obtained by combining the current commands
To compensate for the current deviation of the input current of the M converter,
A PWM converter that generates an input voltage of a PWM converter that is PWM-controlled in accordance with the current deviation and controls the input current input to the PWM converter via the input reactor from the AC power supply in accordance with the input voltage. An input current control method, wherein a phase of the first current command is compensated for compensating a phase difference between a component corresponding to the first current command and the AC voltage among current components constituting the input current. The phase of the second current command is shifted so that the current component corresponding to the AC voltage input as a disturbance to the current control loop included in the input current control method becomes zero.

〔作用〕[Action]

第1の正弦波信号の位相を交流電圧との位相差を補償
するように進め、その進み位相の第1の電流指令(有効
電流指令)▲IA r▼を本来の第1の電流指令Irの代りに
用いることにより、その進み位相の電流指令▲IA r▼に
対応する、PWMコンバータの入力電流▲IA C1▼の位相を
本来の第1の電流指令Irと同相にすることができる。し
たがって入力電流▲IA C1▼の位相は、力行時時には交
流電圧Vmと同相に、回生時には逆相になり力率1制御に
なる。
It advances the phase of the first sine-wave signal so as to compensate for the phase difference between the alternating voltage, a first current command for the leading phase (active current command) ▲ I A r ▼ the original first current command I by using instead of r, that the advances corresponding to the current command ▲ I a r ▼ phase, to the input current ▲ I a C1 ▼ original first current command I r and phase the phase of the PWM converter Can be. Thus the input current ▲ I A C1 ▼ The phase of the power running when sometimes the AC voltage V m in phase, will be power factor 1 control in opposite phase at the time of regeneration.

また、第2の正弦波信号の位相を進め、その進み位相
の第2の電流指令(電源補償電流指令)▲IA CEMF▼を
本来の第2の電流指令ICEMFの代りに用いることによ
り、進み位相の第2の電流指令▲IA CEMF▼に対応する
入力電流▲IA C2▼を0にすることができる。その結
果、交流電圧Vmに対する、PWMコンバータの入力電流IC
の位相ずれは補償され、力率1制御が実現される。
Also, advances the phase of the second sinusoidal signal, by using in place of the proceeds second current command phase (power compensation current command) ▲ I A CEMF ▼ the original second current command I CEMF, Take input current ▲ I a C2 ▼ corresponding to the second current command ▲ I a CEMF phase ▼ can be made zero. As a result, the input current I C of the PWM converter with respect to the AC voltage V m
Is compensated, and the power factor 1 control is realized.

〔実 施 例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のPWMコンバータの入力電流制御方法
を実施するための1相分の入力電流制御回路のブロック
線図である。
FIG. 1 is a block diagram of an input current control circuit for one phase for implementing an input current control method of a PWM converter according to the present invention.

直流電圧指令VCOMと実際の出力電圧VDCの検出値との
偏差(電圧偏差)ΔVは電圧増幅器6に入力され、有効
電流振幅指令(第1の電流振幅指令)▲I* r▼が生成さ
れる。また、サインテーブル(正弦波発生器)12は交流
電源が出力する交流電圧Vmを入力し、交流電圧Vmと同一
の周波数ωをもち、かつ、角度α=tan-1(ωL/gIG
PWM)だけ位相が進んだ単位正弦波(第1の正弦波信
号)sinM1を生成する。有効電流振幅指令▲I* r▼は単
位正弦波sinM1と乗算され、進み位相の有効電流指令
(進み位相の第1の電流指令)▲IA r▼が生成される。
サインテーブル(正弦波発生器)13は交流電圧Vmを入力
し、該交流電圧と同一の周波数ωをもち、かつ、角度α
=tan-1(ωT)だけ位相が進んだ単位正弦波(第2
の正弦波信号)sinM2が生成される。単位正弦波sinM2
は、設定された電源補償振幅指令(第2の電流振幅指
令)▲I* CEMF▼と乗算され、進み位相の電源補償電流
指令(進み位相の第2の電流指令)▲IA CEMF▼が生成
される。有効電流指令▲IA r▼から電源補償電流指令▲
A CEMF▼をベクトル減算することにより電流指令Iref
が生成される。減算器9は電流指令IrefからPWMコンバ
ータの入力電流ICをベクトル減算し、電流偏差ΔIを生
成する。電流増幅器7は電流偏差ΔIを入力して電圧指
令Vrefを生成する。PWM制御回路8はPWMキャリアを発振
し、該キャリアと電圧指令Vrefを比較することによりPW
M信号を生成し、PWMコンバータの主スイッチング回路1
に出力する。主スイッチング回路1は、PWMコンバータ
の入力端と出力端との接続をオン・オフして、コンバー
タ入力電圧VCを生成する。その結果、リアクトル電圧VL
に対応してコンバータ入力電圧ICが生成される。コンバ
ータ入力電流ICは減算器9に帰還される。
The deviation (voltage deviation) ΔV between the DC voltage command V COM and the detected value of the actual output voltage V DC is input to the voltage amplifier 6 to generate an effective current amplitude command (first current amplitude command) II * r生成. Is done. Further, sine table (sine wave generator) 12 inputs the AC voltage V m output by the AC power source, have the same frequency ω and an AC voltage V m, and the angle α 1 = tan -1 (ωL / g I G
A unit sine wave (first sine wave signal) sinM1 whose phase is advanced by PWM ) is generated. Active current amplitude command ▲ I * r ▼ is multiplied by a unit sinusoid SinM1, leading phase active current command (the first current command advanced phase) ▲ I A r ▼ is generated.
Sine table (sine wave generator) 13 inputs the AC voltage V m, has the same frequency ω and the AC voltage, and the angle α
2 = tan -1 (ωT) unit sine wave advanced in phase (second
Sine wave signal) sinM2 is generated. Unit sine wave sinM2
Is set power compensation amplitude command (second current amplitude command) ▲ I * CEMF ▼ and are multiplied (second current command leading phase) phase lead of the power supply compensation current command ▲ I A CEMF ▼ generation Is done. Active current command ▲ I A r ▼ from the power supply compensation current command ▲
The current command I ref is obtained by subtracting I A CEMF ▼ by vector.
Is generated. Subtractor 9 the input current I C of the PWM converter to vector subtracted from the current command I ref, to produce a current deviation [Delta] I. The current amplifier 7 receives the current deviation ΔI and generates a voltage command Vref . The PWM control circuit 8 oscillates a PWM carrier and compares the carrier with the voltage command Vref to obtain a PW signal.
Generates the M signal, the main switching circuit 1 of the PWM converter
Output to Main switching circuit 1, the connection between the input and output terminals of the PWM converter is turned on and off, to generate a converter input voltage V C. As a result, the reactor voltage V L
Converter input voltage I C is generated corresponding to. Converter input current I C is fed back to the subtractor 9.

次に本実施例の動作を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

まず、 α=tan-1(ωL/gIGPWM) (20) α=tan-1ωT (21) を設定する。 First, α 1 = tan -1 (ωL / g I G PWM) (20) α 2 = tan -1 ωT (21) Set.

第1図のブロック線図からコンバータ入力電流ICを求
めると次式のようになる。
When determining the converter input current I C from the block diagram of Figure 1 is as follows.

ここで、式(8)を式(23)に代入し、s=jωとお
き、かつ、TLω≪gIGPWMとすると、 式(24)の第1項,第2項をそれぞれ▲IA C1▼,▲
A C2▼とすると、▲IA C2▼は次式で表わされる。
Here, substituting the equation (8) into equation (23), s = j [omega] Distant, and, when TLω 2 «g I G PWM, The first term and the second term of the equation (24) are respectively expressed as II A C1 , and そぞ れ
When I A C2 ▼ to, ▲ I A C2 ▼ is expressed by the following equation.

進み位相の有効電流指令▲IA r▼に対応するコンバー
タ入力電流▲IA C1▼は、本来の有効電流指令(交流電
圧Vmと同相の有効電流指令)Irと同相になる。
It advances the phase of the active current command ▲ I A r ▼ the corresponding converter input current ▲ I A C1 ▼ will I r and phase (active current command of the AC voltage V m in phase) actual active current command.

また、▲IA C2▼は次式で表わされる。Further, ▲ I A C2 ▼ is expressed by the following equation.

▲IA C2▼の分子は、式(21)から次のように変形さ
れる。
▲ I A C2 ▼ molecule is modified from equation (21) as follows.

Vm(1+jωT)−▲IA CEMF▼gIGPWM ={Vm(1+ω2T2)1/2−ICEMFgIGPWM)}ejα2 (26a) 通常ω2T2≪1であるので式(22)から したがって、ICはIrと同相となり、コンバータ入力電
流ICは、力行時には交流電圧Vmと同相となり、回生時に
は逆相になるので、本実施例のPWMコンバータは力率1
制御をする。
V m (1 + jωT) − ▲ I A CEMF ▼ g I G PWM = {V m (1 + ω 2 T 2 ) 1/2 −I CEMF g I G PWM )} e jα2 (26a) Normally at ω 2 T 2 ≪1 From equation (22) Therefore, I C becomes I r in phase, the converter input current I C is becomes an AC voltage V m in phase to the power running, since the opposite phase at the time of regeneration, PWM converter of this embodiment is power factor 1
Take control.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、第1,第2の電流指令の
位相を、交流電圧の位相に対してそれぞれ所定量だけず
らせることにより、入力リアクトルのインダクタンス、
および、電流増幅器の第1次遅れ時定数に起因する電流
追従遅れの影響を完全に除去し、力率1制御が達成で
き、さらに、PWMコンバータを力率調整器として使用す
るとき、調整すべき力率が1より小さい場合であって
も、コンバータ入力電流を所定の位相角で交流電圧に追
従させ、力率を所望の値に制御することができる効果が
ある。
As described above, the present invention shifts the phases of the first and second current commands by a predetermined amount with respect to the phase of the AC voltage, thereby reducing the inductance of the input reactor,
In addition, the influence of the current follow-up delay caused by the first-order time constant of the current amplifier is completely removed, and power factor 1 control can be achieved. In addition, when the PWM converter is used as a power factor adjuster, it should be adjusted. Even when the power factor is smaller than 1, there is an effect that the converter input current follows the AC voltage at a predetermined phase angle and the power factor can be controlled to a desired value.

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

第1図は本発明のPWMコンバータの入力電流制御方法を
実施するための1相分の入力電流制御回路のブロック線
図、第2図はPWMコンバータの構成図、第3図は第2図
の3相の主スイッチング回路のうちの1相分の入力電流
制御回路の従来例のブロック線図、第4図は入力電流制
御のベクトル図で、第4図(a)は順変換動作時、第4
図(b)は逆変換動作時のベクトル図、第5図はコンバ
ータ入力電流と交流電圧との位相関係を説明するベクト
ル図で第5図(a)は力行時、第5図(b)は回生時の
ベクトル図である。 1……主スイッチング回路、 2……交流電源、 3……入力リアクトル、 4……平滑コンデンサ、 5……パワー変換回路、 6……電圧増幅器、7……電流増幅器、 8……PWM制御回路、9……減算器、 10,12,13……サインテーブル。
FIG. 1 is a block diagram of an input current control circuit for one phase for implementing an input current control method of a PWM converter according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a PWM converter, and FIG. FIG. 4 is a block diagram of a conventional example of an input current control circuit for one phase of a three-phase main switching circuit, FIG. 4 is a vector diagram of input current control, and FIG. 4
5 (b) is a vector diagram at the time of the inverse conversion operation, FIG. 5 is a vector diagram illustrating the phase relationship between the converter input current and the AC voltage, FIG. 5 (a) is during power running, and FIG. 5 (b) is It is a vector diagram at the time of regeneration. 1 ... main switching circuit, 2 ... AC power supply, 3 ... input reactor, 4 ... smoothing capacitor, 5 ... power conversion circuit, 6 ... voltage amplifier, 7 ... current amplifier, 8 ... PWM control circuit , 9 ... Subtractor, 10,12,13 ... Sine table.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】PWMコンバータが出力する直流電圧の、設
定電圧に対する電圧偏差に対応する第1の電流振幅指令
と交流電源の交流電圧と同一の周波数をもつ第1の正弦
波信号を乗算して第1の電流指令を生成し、外乱として
作用する前記交流電圧を補償するように設定された第2
の電流振幅指令と前記交流電圧と同一の周波数をもつ第
2の正弦波信号を乗算して第2の電流指令を生成し、前
記第1,第2の電流指令を合成して成る第3の電流指令に
対する、PWMコンバータの入力電流の電流偏差を補償す
るように、該電流偏差に対応してPWM制御されたPWMコン
バータの入力電圧を生成し、該入力電圧に対応して前記
交流電源から入力リアクトルを経てPWMコンバータに入
力される前記入力電流を制御するPWMコンバータの入力
電流制御方法において、 前記入力電流を構成する電流成分のうち、前記第1の電
流指令に対応する成分と前記交流電圧との位相差を補償
するように該第1の電流指令の位相を移し、 前記入力電流制御方法に含まれている電流制御ループに
外乱として入力される前記交流電圧に対応する前記電流
成分を0にするように、前記第2の電流指令の位相を移
すことを特徴とするPWMコンバータの入力電流制御方
法。
A first current amplitude command corresponding to a voltage deviation of a DC voltage output from a PWM converter with respect to a set voltage is multiplied by a first sine wave signal having the same frequency as an AC voltage of an AC power supply. A second current command is generated, and a second current command is set to compensate for the AC voltage acting as a disturbance.
And a second sine wave signal having the same frequency as the AC voltage to generate a second current command, and a third current command obtained by combining the first and second current commands. In order to compensate for the current deviation of the input current of the PWM converter with respect to the current command, an input voltage of the PWM converter that is PWM-controlled in accordance with the current deviation is generated, and an input voltage is input from the AC power supply in accordance with the input voltage. In an input current control method for a PWM converter that controls the input current input to a PWM converter via a reactor, among the current components constituting the input current, a component corresponding to the first current command, the AC voltage, The phase of the first current command is shifted so as to compensate for the phase difference, and the current component corresponding to the AC voltage input as a disturbance to the current control loop included in the input current control method is set to 0. You The input current control method for a PWM converter as described above, wherein the phase of the second current command is shifted.
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