JP2931023B2 - 電力系統に接続される電圧形インバータの制御装置 - Google Patents
電力系統に接続される電圧形インバータの制御装置Info
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- JP2931023B2 JP2931023B2 JP2052098A JP5209890A JP2931023B2 JP 2931023 B2 JP2931023 B2 JP 2931023B2 JP 2052098 A JP2052098 A JP 2052098A JP 5209890 A JP5209890 A JP 5209890A JP 2931023 B2 JP2931023 B2 JP 2931023B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば自励式電圧形インバータを電力系
統に接続し可変容量の無効電力を発生する無効電力発生
装置のように、直流平滑コンデンサの電圧を所定値に保
ちながら系統連係して運転される電圧形インバータの制
御装置に関するものである。
統に接続し可変容量の無効電力を発生する無効電力発生
装置のように、直流平滑コンデンサの電圧を所定値に保
ちながら系統連係して運転される電圧形インバータの制
御装置に関するものである。
第７図は、例えば平成元年度電気学会全国大会の論文
集（８）の311ページに示された従来の電圧形インバー
タの制御装置を示す概略構成図であり、図において、１
は電力系統、Vsは電力系統１の系統電圧、２は電力系統
１に接続された自励式電圧形インバータ（以下、単にイ
ンバータと称する）、Viはインバータ２の出力電圧、３
はインバータ２に接続された直流平滑コンデンサ、４は
直流平滑コンデンサ３にかかる直流電圧の実際値を検出
する直流電圧検出器、５は直流電圧検出器４で検出した
直流電圧の実際値により、インバータ２の出力電圧Viを
制御する制御信号を算出する直流電圧制御器、６は直流
電圧制御器５で算出した制御信号に基づいてインバータ
２に供給するゲートパルス信号を発生するパルス制御器
である。
集（８）の311ページに示された従来の電圧形インバー
タの制御装置を示す概略構成図であり、図において、１
は電力系統、Vsは電力系統１の系統電圧、２は電力系統
１に接続された自励式電圧形インバータ（以下、単にイ
ンバータと称する）、Viはインバータ２の出力電圧、３
はインバータ２に接続された直流平滑コンデンサ、４は
直流平滑コンデンサ３にかかる直流電圧の実際値を検出
する直流電圧検出器、５は直流電圧検出器４で検出した
直流電圧の実際値により、インバータ２の出力電圧Viを
制御する制御信号を算出する直流電圧制御器、６は直流
電圧制御器５で算出した制御信号に基づいてインバータ
２に供給するゲートパルス信号を発生するパルス制御器
である。
第８図は第７図の直流電圧制御器５の構成図であり、
第７図と同一部分には同一符号が付されている。なお、
この第８図の構成は、上記電圧形インバータの制御装置
を制御する従来の方法として、例えば平成元年度電気学
会全国大会の論文集（８）の311ページに示されてい
る。第８図において、5aは直流電圧の目標値を設定する
設定器、5bは直流電圧検出器４で検出した直流電圧実際
値と上記設定器5aに設定した直流電圧目標値との減算を
行う減算要素、5cは減算要素5bの出力に基づいて制御信
号を作り、この制御信号を上記パルス制御器６に供給す
る位相調節器である。
第７図と同一部分には同一符号が付されている。なお、
この第８図の構成は、上記電圧形インバータの制御装置
を制御する従来の方法として、例えば平成元年度電気学
会全国大会の論文集（８）の311ページに示されてい
る。第８図において、5aは直流電圧の目標値を設定する
設定器、5bは直流電圧検出器４で検出した直流電圧実際
値と上記設定器5aに設定した直流電圧目標値との減算を
行う減算要素、5cは減算要素5bの出力に基づいて制御信
号を作り、この制御信号を上記パルス制御器６に供給す
る位相調節器である。
次に動作について説明する。この装置は、直流電圧検
出器４で検出した直流電圧の実際値を直流電圧制御器５
の設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと
制御する。まず、直流電圧検出器４は直流平滑コンデン
サ３にかかる直流電圧の実際値を検出する。
出器４で検出した直流電圧の実際値を直流電圧制御器５
の設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと
制御する。まず、直流電圧検出器４は直流平滑コンデン
サ３にかかる直流電圧の実際値を検出する。
次に、第８図において、減算要素5bは上記直流電圧実
際値と設定器5aに設定された直流電圧目標値との差を算
出し、この差に応じて位相調節器5cはインバータ２の出
力電圧Viの位相を制御する制御信号を算出する。この制
御信号に基づいてパルス制御器６はインバータ２を直接
に制御するゲートパルス信号を発生する。
際値と設定器5aに設定された直流電圧目標値との差を算
出し、この差に応じて位相調節器5cはインバータ２の出
力電圧Viの位相を制御する制御信号を算出する。この制
御信号に基づいてパルス制御器６はインバータ２を直接
に制御するゲートパルス信号を発生する。
これによってインバータ２の出力電圧Viは、直流電圧
実際値が直流電圧目標値に一致するように制御される。
系統電圧Vsと出力電圧Viとの位相差を変えることによ
り、直流平滑コンデンサ３にかかる直流電圧を制御する
原理については、例えば特許出願公告平１−32740に詳
しく述べられている。
実際値が直流電圧目標値に一致するように制御される。
系統電圧Vsと出力電圧Viとの位相差を変えることによ
り、直流平滑コンデンサ３にかかる直流電圧を制御する
原理については、例えば特許出願公告平１−32740に詳
しく述べられている。
第９図（ａ）乃至（ｃ）は上記電力系統１の三相電圧
が平衡している時における電圧形インバータの制御装置
の動作を説明する図であり、Vsは電力系統１の系統電
圧、Viはインバータ２の出力電圧、φは出力電圧Viの系
統電圧Vsに対する位相差、Iiはインバータ２の出力電流
である。出力電圧Viは系統電圧Vsと大きさを等しくし、
その位相差φのみ制御される。
が平衡している時における電圧形インバータの制御装置
の動作を説明する図であり、Vsは電力系統１の系統電
圧、Viはインバータ２の出力電圧、φは出力電圧Viの系
統電圧Vsに対する位相差、Iiはインバータ２の出力電流
である。出力電圧Viは系統電圧Vsと大きさを等しくし、
その位相差φのみ制御される。
位相差φ＞０のときは、（ｂ）のごとく出力電流Iiは
系統電圧Vsと同位相となり、インバータ２から系統へ電
力が供給され、直流平滑コンデンサ３は放電して直流電
圧が減少する。逆に位相差φ＜０のときは、（ｃ）のご
とく出力電流Iiは系統電圧Vsと逆位相となり、系統から
インバータ２へ電力が供給され、直流平滑コンデンサ３
は充電して直流電圧が増加する。
系統電圧Vsと同位相となり、インバータ２から系統へ電
力が供給され、直流平滑コンデンサ３は放電して直流電
圧が減少する。逆に位相差φ＜０のときは、（ｃ）のご
とく出力電流Iiは系統電圧Vsと逆位相となり、系統から
インバータ２へ電力が供給され、直流平滑コンデンサ３
は充電して直流電圧が増加する。
従って、直流電圧実際値Edが直流電圧目標値Ed0より
小さいときは、インバータ２の出力電圧Viの系統電圧Vs
に対する位相差を減少するような制御信号を位相調節器
5cから発生して直流電圧実際値Edを増加させ、逆に、直
流電圧実際値Edが直流電圧目標値Ed0より大きいとき
は、位相差φを増加させて直流電圧実際値Edを減少させ
る。
小さいときは、インバータ２の出力電圧Viの系統電圧Vs
に対する位相差を減少するような制御信号を位相調節器
5cから発生して直流電圧実際値Edを増加させ、逆に、直
流電圧実際値Edが直流電圧目標値Ed0より大きいとき
は、位相差φを増加させて直流電圧実際値Edを減少させ
る。
以上は、電力系統の三相電圧が平衡している場合であ
るが、電力系統は事故等により電圧不平衡が生じる場合
がある。第７図の装置において、電力系統の三相電圧に
不平衡が生じた場合は、インバータ２の出力電流Iiの三
相各電流の大きさに不平衡が生じ、その結果、ある相の
電流の大きさが許容値以上となり、電圧形インバータの
制御装置の運転継続が不可能となる。また、インバータ
２の出力電流Iiに不平衡が生じたことにより、直流平滑
コンデンサ３の充放電が行われ、この直流平滑コンデン
サ３の両端にかかる直流電圧Edが変動して許容値以上と
なり、電圧形インバータの制御装置の運転継続が不可能
となる。
るが、電力系統は事故等により電圧不平衡が生じる場合
がある。第７図の装置において、電力系統の三相電圧に
不平衡が生じた場合は、インバータ２の出力電流Iiの三
相各電流の大きさに不平衡が生じ、その結果、ある相の
電流の大きさが許容値以上となり、電圧形インバータの
制御装置の運転継続が不可能となる。また、インバータ
２の出力電流Iiに不平衡が生じたことにより、直流平滑
コンデンサ３の充放電が行われ、この直流平滑コンデン
サ３の両端にかかる直流電圧Edが変動して許容値以上と
なり、電圧形インバータの制御装置の運転継続が不可能
となる。
従来の電圧形インバータの制御装置は以上のように構
成されているので、電力系統１の三相電圧に不平衡が生
じた場合においては、インバータ２の三相出力電流のあ
る相の電流の大きさが許容値以上となり、あるいは直流
平滑コンデサ３の両端にかかる直流電圧Edが変動して許
容値以上となり、電圧形インバータの運転継続が不可能
となる問題点があった。また、この直流電圧Edの変動を
小さくしようとすると、直流平滑コンデンサ３の容量を
大きくする必要がある等の課題があった。
成されているので、電力系統１の三相電圧に不平衡が生
じた場合においては、インバータ２の三相出力電流のあ
る相の電流の大きさが許容値以上となり、あるいは直流
平滑コンデサ３の両端にかかる直流電圧Edが変動して許
容値以上となり、電圧形インバータの運転継続が不可能
となる問題点があった。また、この直流電圧Edの変動を
小さくしようとすると、直流平滑コンデンサ３の容量を
大きくする必要がある等の課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、電力系統１の三相電圧に不平衡が生じた場合
に、インバータ２の出力電流Iiの三相不平衡を抑制でき
ると共に、直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edの変動を小さくし、直流平滑コンデンサ３の容量を
小さくすることのできる電圧形インバータの制御装置を
得ることを目的とする。
たもので、電力系統１の三相電圧に不平衡が生じた場合
に、インバータ２の出力電流Iiの三相不平衡を抑制でき
ると共に、直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edの変動を小さくし、直流平滑コンデンサ３の容量を
小さくすることのできる電圧形インバータの制御装置を
得ることを目的とする。
請求項（１）記載の発明に係る電圧形インバータの制
御装置は、電力系統に接続され直流平滑コンデンサの直
流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換する自励式
電圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流電
圧実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号を
得る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧と前記
電圧位相とから系統位相に直交する瞬時系統電圧無効成
分VQを算出する無効成分演算器と、前記瞬時系統電圧無
効成分VQに所定の定数を乗算する乗算器からの出力信号
と前記直流電圧制御器からの制御信号とを加算し、その
加算出力信号を補正制御信号とする加算器と、前記補正
制御信号に比例して前記自励式電圧形インバータの出力
電圧位相を制御するパルス制御器とを具備したものであ
る。
御装置は、電力系統に接続され直流平滑コンデンサの直
流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換する自励式
電圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流電
圧実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号を
得る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧と前記
電圧位相とから系統位相に直交する瞬時系統電圧無効成
分VQを算出する無効成分演算器と、前記瞬時系統電圧無
効成分VQに所定の定数を乗算する乗算器からの出力信号
と前記直流電圧制御器からの制御信号とを加算し、その
加算出力信号を補正制御信号とする加算器と、前記補正
制御信号に比例して前記自励式電圧形インバータの出力
電圧位相を制御するパルス制御器とを具備したものであ
る。
請求項（２）記載の発明に係る電圧形インバータの制
御装置は、電力系統に接続され直流平滑コンデンサの直
流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換するPWM電
圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流電圧
実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号を得
る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧と前記電
圧位相とから系統位相と同相の瞬時系統電圧有効成分VP
を算出する有効成分演算器および直交する瞬時系統電圧
無効成分VQを算出する無効成分演算器と、前記瞬時系統
電圧無効成分VQに所定の定数を乗算する第１の乗算器か
らの出力信号と前記直流電圧制御器からの制御信号とを
加算し、その加算出力信号を補正制御信号とする第１の
加算器と、前記瞬時系統電圧有効成分VPに所定の定数を
乗算する第２の乗算器からの出力信号とパルス幅制御器
からの制御信号とを加算し、その加算信号を補正制御信
号とする第２の加算器と、前記第１の乗算器からの補正
制御信号に比例して前記PWM電圧形インバータの出力電
圧位相を制御し、前記第２の乗算器からの補正制御信号
に比例してPWM電圧形インバータの出力パルス幅を制御
するパルス幅制御器とを具備したものである。
御装置は、電力系統に接続され直流平滑コンデンサの直
流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換するPWM電
圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流電圧
実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号を得
る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧と前記電
圧位相とから系統位相と同相の瞬時系統電圧有効成分VP
を算出する有効成分演算器および直交する瞬時系統電圧
無効成分VQを算出する無効成分演算器と、前記瞬時系統
電圧無効成分VQに所定の定数を乗算する第１の乗算器か
らの出力信号と前記直流電圧制御器からの制御信号とを
加算し、その加算出力信号を補正制御信号とする第１の
加算器と、前記瞬時系統電圧有効成分VPに所定の定数を
乗算する第２の乗算器からの出力信号とパルス幅制御器
からの制御信号とを加算し、その加算信号を補正制御信
号とする第２の加算器と、前記第１の乗算器からの補正
制御信号に比例して前記PWM電圧形インバータの出力電
圧位相を制御し、前記第２の乗算器からの補正制御信号
に比例してPWM電圧形インバータの出力パルス幅を制御
するパルス幅制御器とを具備したものである。
請求項（１）記載の発明に係る電圧形インバータの制
御装置は、無効成分演算器で演算した電力系統の瞬時系
統電圧無効成分の実際値に比例してインバータの出力電
圧の位相が補正制御されるので、電力系統の電圧不平衡
時における出力電流三相アンバランスが抑制されて直流
平滑コンデンサの充放電も抑制され、この直流平滑コン
デンサにかかる直流電圧変動が低減し、電圧形インバー
タの制御装置の運転継続が可能となる。
御装置は、無効成分演算器で演算した電力系統の瞬時系
統電圧無効成分の実際値に比例してインバータの出力電
圧の位相が補正制御されるので、電力系統の電圧不平衡
時における出力電流三相アンバランスが抑制されて直流
平滑コンデンサの充放電も抑制され、この直流平滑コン
デンサにかかる直流電圧変動が低減し、電圧形インバー
タの制御装置の運転継続が可能となる。
請求項（２）記載の発明に係るPWM電圧形インバータ
の制御装置は、無効成分演算器で演算した電力系統の瞬
時系統電圧無効成分の実際値に比例してPWMインバータ
の出力パルス位相が補正制御され、電力系統の瞬時系統
電圧有効成分の実際値に比例してPWMインバータの出力
パルス幅が制御されるので、電力系統の電圧不平衡時に
おける出力電流三相アンバランスが抑制されて直流平滑
コンデンサの充放電も抑制され、この直流平滑コンデン
サにかかる直流電圧変動が低減し、PWMインバータの制
御装置の運転継続が可能となる。
の制御装置は、無効成分演算器で演算した電力系統の瞬
時系統電圧無効成分の実際値に比例してPWMインバータ
の出力パルス位相が補正制御され、電力系統の瞬時系統
電圧有効成分の実際値に比例してPWMインバータの出力
パルス幅が制御されるので、電力系統の電圧不平衡時に
おける出力電流三相アンバランスが抑制されて直流平滑
コンデンサの充放電も抑制され、この直流平滑コンデン
サにかかる直流電圧変動が低減し、PWMインバータの制
御装置の運転継続が可能となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。ま
ず、請求項（１）記載の発明について説明する。第１図
において前記第７図と対応する部分には同一符号を付し
て説明を省略する。７は電力系統１の瞬時電圧の実際値
を検出する電圧検出器、８は電力系統１の電圧位相を検
出する位相検出器、９は電圧検出器７で検出した系統電
圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相とから、
瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を算出する無効成分演
算器である。この無効成分演算器９と電圧検出器７、位
相検出器８により瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を検
出する検出手段が構成されている。10は直流電圧制御器
５から得られる制御信号を上記瞬時系統電圧無効成分の
実際値に応じて補正し、この補正制御信号をパルス制御
器９に供給する補正手段で、この実施例では位相補正器
10が用いられている。
ず、請求項（１）記載の発明について説明する。第１図
において前記第７図と対応する部分には同一符号を付し
て説明を省略する。７は電力系統１の瞬時電圧の実際値
を検出する電圧検出器、８は電力系統１の電圧位相を検
出する位相検出器、９は電圧検出器７で検出した系統電
圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相とから、
瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を算出する無効成分演
算器である。この無効成分演算器９と電圧検出器７、位
相検出器８により瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を検
出する検出手段が構成されている。10は直流電圧制御器
５から得られる制御信号を上記瞬時系統電圧無効成分の
実際値に応じて補正し、この補正制御信号をパルス制御
器９に供給する補正手段で、この実施例では位相補正器
10が用いられている。
第２図は位相補正器10の構成と他の関連部分を示し、
第２図において前記第１図および第８図と同一部分には
同一符号を付している。10aは無効成分演算器９から得
られる瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を所定の定数ｋ
倍する乗算器、10bは乗算器10aの出力信号と位相調節器
5cから得られる制御信号とを加算し、その加算信号を補
正制御信号としてパルス制御器６に供給する加算器であ
る。
第２図において前記第１図および第８図と同一部分には
同一符号を付している。10aは無効成分演算器９から得
られる瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を所定の定数ｋ
倍する乗算器、10bは乗算器10aの出力信号と位相調節器
5cから得られる制御信号とを加算し、その加算信号を補
正制御信号としてパルス制御器６に供給する加算器であ
る。
次に動作について説明する。この装置は、従来装置と
同様に、直流電圧検出器４で検出した直流電圧の実際値
を設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと
制御する。このために位相調節器5cからは直流電圧実際
値が直流電圧目標値に一致するような制御信号が得られ
る。一方、無効成分乗算器９は電圧検出器７で検出した
系統電圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相ω
ｔとから、瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を次式によ
り算出する。
同様に、直流電圧検出器４で検出した直流電圧の実際値
を設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと
制御する。このために位相調節器5cからは直流電圧実際
値が直流電圧目標値に一致するような制御信号が得られ
る。一方、無効成分乗算器９は電圧検出器７で検出した
系統電圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相ω
ｔとから、瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を次式によ
り算出する。
VQ＝EA.SIN（ωｔ）＋EB.SIN（ωｔ−2/3・π） ＋EC.SIN（ωｔ−4/3・π） 但し、EA,EB,ECはA,B,C各相の系統電圧 算出した瞬時系統電圧無効成分VQの実際値は第２図の
乗算器10aに加えられる。乗算器10aは上記瞬時系統電圧
無効成分の実際値に所定の定数ｋを乗算し、その積値が
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算されることにより、この制御信号が補正され
る。この補正制御信号に応じてパルス制御器６はゲート
パルス信号を発生し、これによりインバータ２の出力電
圧Viの位相差φが制御される。
乗算器10aに加えられる。乗算器10aは上記瞬時系統電圧
無効成分の実際値に所定の定数ｋを乗算し、その積値が
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算されることにより、この制御信号が補正され
る。この補正制御信号に応じてパルス制御器６はゲート
パルス信号を発生し、これによりインバータ２の出力電
圧Viの位相差φが制御される。
上記電力系統１の三相電圧が平衡している時におい
て、電圧形インバータの制御装置は第２図について前述
したように動作し、インバータ２の出力電圧Viの電力系
統１の電圧Vsに対する位相差φを減少させれば直流電圧
実際値Edは増加し、逆に、位相差φを増加させれば直流
電圧実際値Edは減少する。
て、電圧形インバータの制御装置は第２図について前述
したように動作し、インバータ２の出力電圧Viの電力系
統１の電圧Vsに対する位相差φを減少させれば直流電圧
実際値Edは増加し、逆に、位相差φを増加させれば直流
電圧実際値Edは減少する。
しかし、電力系統１の三相電圧に不平衡が生じた場
合、この系統電圧不平衡期間において瞬時系統電圧無効
成分VQは第３図（ａ）に示すように変動する。一方、イ
ンバータ２の出力電圧が三相平衡状態であれば、インバ
ータ出力電圧の無効成分VIQ＝０となり、この差分によ
り、インバータの出力電流Iiの三相各電流の大きさに不
平衡が生じ、その結果、ある相の電流の大きさが許容値
以上となり、電圧形インバータの制御装置の運転継続が
不可能となる。また、インバータ出力電流Iiに不平衡が
生じたことにより、直流平骨コンデンサ３の充放電が行
われ、この直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edが変動して許容値以上となり、電圧形インバータの
制御装置の運転継続が不可能となる。
合、この系統電圧不平衡期間において瞬時系統電圧無効
成分VQは第３図（ａ）に示すように変動する。一方、イ
ンバータ２の出力電圧が三相平衡状態であれば、インバ
ータ出力電圧の無効成分VIQ＝０となり、この差分によ
り、インバータの出力電流Iiの三相各電流の大きさに不
平衡が生じ、その結果、ある相の電流の大きさが許容値
以上となり、電圧形インバータの制御装置の運転継続が
不可能となる。また、インバータ出力電流Iiに不平衡が
生じたことにより、直流平骨コンデンサ３の充放電が行
われ、この直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edが変動して許容値以上となり、電圧形インバータの
制御装置の運転継続が不可能となる。
これを解決する対策としては、瞬時系統電圧無効成分
VQの変動に対応した電圧VIをインバータから出力させれ
ば良い。第３図（ｂ）は、瞬時系統電圧無効成分VQの変
動に対応した瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQを
示している。瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQは
インバータ出力電圧VIに直交する成分であるので、第３
図（ｃ）に示すように出力電圧Viの位相差φを変動させ
ることにより、瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQ
を瞬時系統電圧無効成分VQに対応して変動させることが
できる。
VQの変動に対応した電圧VIをインバータから出力させれ
ば良い。第３図（ｂ）は、瞬時系統電圧無効成分VQの変
動に対応した瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQを
示している。瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQは
インバータ出力電圧VIに直交する成分であるので、第３
図（ｃ）に示すように出力電圧Viの位相差φを変動させ
ることにより、瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQ
を瞬時系統電圧無効成分VQに対応して変動させることが
できる。
そこで、瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を無効成分
演算器９で算出して所定の定数ｋを乗算し、その積値を
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算して、この制御信号を補正する。その結果、瞬
時インバータ出力電圧の無効成分VIQは瞬時系統電圧無
効成分VQに等しく制御され、インバータ出力電流Iiの三
相不平衡が抑制され、各相の大きさが許容値以下とな
り、電圧形インバータの制御装置の運転継続が可能とな
る。また、インバータ２の出力電流Iiの不平衡が抑制さ
れることにより、直流平滑コンデンサ３の充放電も抑制
され、この直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edが変動しなくなるため、電圧形インバータの運転継
続が可能となる。
演算器９で算出して所定の定数ｋを乗算し、その積値を
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算して、この制御信号を補正する。その結果、瞬
時インバータ出力電圧の無効成分VIQは瞬時系統電圧無
効成分VQに等しく制御され、インバータ出力電流Iiの三
相不平衡が抑制され、各相の大きさが許容値以下とな
り、電圧形インバータの制御装置の運転継続が可能とな
る。また、インバータ２の出力電流Iiの不平衡が抑制さ
れることにより、直流平滑コンデンサ３の充放電も抑制
され、この直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電
圧Edが変動しなくなるため、電圧形インバータの運転継
続が可能となる。
次に、請求項（２）記載の発明について説明する。第
４図において前記第１図と対応する部分には同一符号を
付して説明を省略する。11は電圧検出器７で検出した系
統電圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相とか
ら、瞬時系統電圧有効成分VPを実際値を算出する有効成
分演算器であり、この有効成分演算器11と電圧検出器
７、位相検出器８により瞬時系統電圧有効成分VPの実際
値を検出する検出手段が構成されている。13はパルス幅
制御器12か得られる制御信号を上記瞬時系統電圧有効成
分VPの実際値に応じて補正し、この補正制御信号をパル
ス制御器６に供給する補正手段で、この実施例ではパル
ス幅補正器13が用いられている。
４図において前記第１図と対応する部分には同一符号を
付して説明を省略する。11は電圧検出器７で検出した系
統電圧の実際値と位相検出器８で検出した電圧位相とか
ら、瞬時系統電圧有効成分VPを実際値を算出する有効成
分演算器であり、この有効成分演算器11と電圧検出器
７、位相検出器８により瞬時系統電圧有効成分VPの実際
値を検出する検出手段が構成されている。13はパルス幅
制御器12か得られる制御信号を上記瞬時系統電圧有効成
分VPの実際値に応じて補正し、この補正制御信号をパル
ス制御器６に供給する補正手段で、この実施例ではパル
ス幅補正器13が用いられている。
第５図は位相補正器10およびパルス幅補正器13の構成
と他の関連部分を示し、前記第２図と同一部分には同一
符号を付している。第５図において、13aは有効成分演
算器11から得られる瞬時系統電圧有効成分VPの実際値を
所定の定数ｋ倍する乗算器、13bは乗算器13aの出力信号
とパルス幅制御器12から得られる制御信号とを加算し、
その加算信号を補正制御信号としてパルス制御器６に供
給する加算器である。
と他の関連部分を示し、前記第２図と同一部分には同一
符号を付している。第５図において、13aは有効成分演
算器11から得られる瞬時系統電圧有効成分VPの実際値を
所定の定数ｋ倍する乗算器、13bは乗算器13aの出力信号
とパルス幅制御器12から得られる制御信号とを加算し、
その加算信号を補正制御信号としてパルス制御器６に供
給する加算器である。
次に動作について説明する。この装置は従来装置と同
様に、直流電圧検出器４で検出した直流電圧の実際値を
設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと制
御する。このために位相調節器5cからは直流電圧実際値
が直流電圧目標値に一致するような制御信号が得られ
る。
様に、直流電圧検出器４で検出した直流電圧の実際値を
設定器5aで設定した直流電圧目標値に一致させようと制
御する。このために位相調節器5cからは直流電圧実際値
が直流電圧目標値に一致するような制御信号が得られ
る。
一方、電圧検出器７は電力系統１の電圧の実際値を検
出し、位相検出器８は電力系統１の電圧位相を検出す
る。電圧検出器７で検出した系統電圧の実際値と位相検
出器８で検出した電圧位相ωｔとから、無効成分演算器
９は瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を、また、有効成
分演算器11は瞬時系統電圧有効成分VPの実際値を各々次
式により算出する。
出し、位相検出器８は電力系統１の電圧位相を検出す
る。電圧検出器７で検出した系統電圧の実際値と位相検
出器８で検出した電圧位相ωｔとから、無効成分演算器
９は瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を、また、有効成
分演算器11は瞬時系統電圧有効成分VPの実際値を各々次
式により算出する。
VQ＝EA.SIN（ωｔ）＋EB.SIN（ωｔ−2/3・π） ＋EC.SIN（ωｔ−4/3・π） VP＝EA.COS（ωｔ）＋EB.COS（ωｔ−2/3・π） ＋EC.COS（ωｔ−4/3・π） 但し、EA,EB,ECはA,B,C各相の系統電圧 上式により算出された瞬時系統電圧無効成分VQの実際
値は第５図の乗算器10aに加えられる。乗算器10aは上記
瞬時系統電圧無効成分VQの実際値と所定の定数ｋを乗算
し、その積値が加算器10bにおいて、位相調節器5cから
得られる制御信号に加算されることにより、この位相制
御信号が補正される。
値は第５図の乗算器10aに加えられる。乗算器10aは上記
瞬時系統電圧無効成分VQの実際値と所定の定数ｋを乗算
し、その積値が加算器10bにおいて、位相調節器5cから
得られる制御信号に加算されることにより、この位相制
御信号が補正される。
一方、上式により算出された瞬時系統電圧有効成分VP
の実際値は第５図の乗算器13aに加えられる。乗算器13a
は上記瞬時系統電圧有効成分VPの実際値と所定の定数ｋ
を乗算し、その積値が加算器13bにおいて、パルス幅制
御器12から得られる制御信号に加算されることにより、
このパルス幅制御信号が補正される。このパルス幅補正
制御信号と位相補正制御信号に応じてパルス制御器６は
ゲートパルス信号を発生し、これによりPWMインバータ
の出力電圧振幅|Vi|と出力電圧位相差φとが制御され
る。
の実際値は第５図の乗算器13aに加えられる。乗算器13a
は上記瞬時系統電圧有効成分VPの実際値と所定の定数ｋ
を乗算し、その積値が加算器13bにおいて、パルス幅制
御器12から得られる制御信号に加算されることにより、
このパルス幅制御信号が補正される。このパルス幅補正
制御信号と位相補正制御信号に応じてパルス制御器６は
ゲートパルス信号を発生し、これによりPWMインバータ
の出力電圧振幅|Vi|と出力電圧位相差φとが制御され
る。
上記電力系統１の三相電圧が平衡している時におい
て、PWM電圧形インバータの制御装置は第５図について
前述したように動作し、PWMインバータ２の出力電圧Vi
の電力系統１の電圧Vsに対する位相差φを減少させれば
直流電圧実際値Edは増加し、逆に、位相差φを増加させ
れば直流電圧実際値Edは減少する。また、パルス幅は一
定に制御される。
て、PWM電圧形インバータの制御装置は第５図について
前述したように動作し、PWMインバータ２の出力電圧Vi
の電力系統１の電圧Vsに対する位相差φを減少させれば
直流電圧実際値Edは増加し、逆に、位相差φを増加させ
れば直流電圧実際値Edは減少する。また、パルス幅は一
定に制御される。
しかし、電力系統１の三相電圧に不平衡が生じた場
合、この系統電圧不平衡期間において、瞬時系統電圧無
効成分VQは第６図（ａ）に示すように変動し、瞬時系統
電圧有効成分VPは第６図（ｄ）に示すように変動する。
合、この系統電圧不平衡期間において、瞬時系統電圧無
効成分VQは第６図（ａ）に示すように変動し、瞬時系統
電圧有効成分VPは第６図（ｄ）に示すように変動する。
一方、PWMインバータの出力電圧が三相平衡状態であ
れば、インバータ出力電圧の無効成分VIQ＝０、インバ
ータ出力電圧の有効成分VIPは一定となり、この差分に
より、PWMインバータ２の出力電流Iiの三相各電流の大
きさに不平衡が生じ、その結果、ある相の電流の大きさ
が許容値以上となり、PWM電圧形インバータの制御装置
の運転継続が不可能となる。
れば、インバータ出力電圧の無効成分VIQ＝０、インバ
ータ出力電圧の有効成分VIPは一定となり、この差分に
より、PWMインバータ２の出力電流Iiの三相各電流の大
きさに不平衡が生じ、その結果、ある相の電流の大きさ
が許容値以上となり、PWM電圧形インバータの制御装置
の運転継続が不可能となる。
また、インバータ２の出力電流Iiに不平衡が生じたこ
とにより、直流平滑コンデンサ３の充放電が行われ、こ
の直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電圧Edが変
動して許容値以上となり、PWMインバータの制御装置の
運転継続が不可能となる。
とにより、直流平滑コンデンサ３の充放電が行われ、こ
の直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電圧Edが変
動して許容値以上となり、PWMインバータの制御装置の
運転継続が不可能となる。
これを解決する対策としては、瞬時系統電圧無効成分
VQと瞬時系統電圧有効成分VPの変動に対応した電圧VIを
PWMインバータから出力させれば良い。第６図（ｂ）
は、瞬時系統電圧無効成分VQの変動に対応した瞬時イン
バータ出力電圧の無効成分VIQを示している。瞬時イン
バータ出力電圧の無効成分VIQはインバータ出力電圧VI
に直交する成分であるので、第６図（ｃ）に示すように
出力電圧Viの位相差φを変動させることにより、瞬時イ
ンバータ出力電圧の無効成分VIQを瞬時系統電圧無効成
分VQに対応して変動させることができる。
VQと瞬時系統電圧有効成分VPの変動に対応した電圧VIを
PWMインバータから出力させれば良い。第６図（ｂ）
は、瞬時系統電圧無効成分VQの変動に対応した瞬時イン
バータ出力電圧の無効成分VIQを示している。瞬時イン
バータ出力電圧の無効成分VIQはインバータ出力電圧VI
に直交する成分であるので、第６図（ｃ）に示すように
出力電圧Viの位相差φを変動させることにより、瞬時イ
ンバータ出力電圧の無効成分VIQを瞬時系統電圧無効成
分VQに対応して変動させることができる。
一定、第６図（ｅ）は、瞬時系統電圧有効成分VPの変
動に対応した瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPを
示している。瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPは
インバータ出力電圧VIと同相の成分であるので、第６図
（ｆ）に示すように出力電圧Viのパルス幅を変動させる
ことにより、瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPを
瞬時系統電圧有効成分VPに対応して変動させることがで
きる。
動に対応した瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPを
示している。瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPは
インバータ出力電圧VIと同相の成分であるので、第６図
（ｆ）に示すように出力電圧Viのパルス幅を変動させる
ことにより、瞬時インバータ出力電圧の有効成分VIPを
瞬時系統電圧有効成分VPに対応して変動させることがで
きる。
そこで、瞬時系統電圧無効成分VQの実際値を無効成分
演算器９で算出して所定の定数ｋを乗算し、その積値を
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算して、この制御信号を補正する。さらに、瞬時
系統電圧有効成分VPの実際値を有効成分演算器11で算出
して所定の定数ｋを乗算し、その積値を加算器13bにお
いて、パルス幅制御器12から得られる制御信号に加算し
て、この制御信号を補正する。
演算器９で算出して所定の定数ｋを乗算し、その積値を
加算器10bにおいて、位相調節器5cから得られる制御信
号に加算して、この制御信号を補正する。さらに、瞬時
系統電圧有効成分VPの実際値を有効成分演算器11で算出
して所定の定数ｋを乗算し、その積値を加算器13bにお
いて、パルス幅制御器12から得られる制御信号に加算し
て、この制御信号を補正する。
その結果、瞬時インバータ出力電圧の無効成分VIQは
瞬時系統電圧無効成分VQに等しく制御され、また、瞬時
インバータ出力電圧の有効成分VIPは瞬時系統電圧有効
成分VPに等しく制御され、インバータ出力電流Iiの三相
不平衡が抑制され、各相の大きさが許容値以下となり、
PWMインバータの制御装置の運転継続が可能となる。ま
た、インバータ出力電流Iiの不平衡が抑制されることに
より、直流平衡コンデンサ３の充放電も抑制され、この
直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電圧Edが変動
しなくなるため、PWM電圧形インバータの運転継続が可
能となる。
瞬時系統電圧無効成分VQに等しく制御され、また、瞬時
インバータ出力電圧の有効成分VIPは瞬時系統電圧有効
成分VPに等しく制御され、インバータ出力電流Iiの三相
不平衡が抑制され、各相の大きさが許容値以下となり、
PWMインバータの制御装置の運転継続が可能となる。ま
た、インバータ出力電流Iiの不平衡が抑制されることに
より、直流平衡コンデンサ３の充放電も抑制され、この
直流平滑コンデンサ３の両端にかかる直流電圧Edが変動
しなくなるため、PWM電圧形インバータの運転継続が可
能となる。
以上のように、請求項（１）記載に係る発明によれ
ば、直流平滑コンデンサの直流電圧を制御する制御信号
と電力系統の瞬時系統電圧無効成分の実際値を乗算器で
所定倍にした信号とを加算器で加算して補正制御信号と
し、この補正制御信号に比例してインバータの出力電圧
を制御するように構成し、また請求項（２）記載に係る
発明によれば、直流平滑コンデンサの直流電圧を制御す
る制御信号と電力系統の系統電圧無効成分実際値を乗算
器で所定倍にした信号とを加算器で加算して位相補正信
号とし、また、パルス幅を制御する制御信号と電力系統
の系統電圧有効成分実際値を乗算器で所定倍にした信号
とを加算器で加算してパルス幅補正制御信号とし、これ
らの補正制御信号に比例してPWMインバータの出力電圧
を制御するように構成したので、いずれの発明において
も、電力系統の三相電圧に不平衡が生じた場合のインバ
ータ出力電流Iiの三相不平衡が抑制され、また、直流平
滑コンデンサの充放電も抑制されるので、この直流平滑
コンデンサの直流電圧変動が低減できる。その結果、電
圧形インバータの制御装置の運転継続が可能となる効果
があり、直流平滑コンデンサを小容量にできるため、装
置が小型で安価となる効果もある。
ば、直流平滑コンデンサの直流電圧を制御する制御信号
と電力系統の瞬時系統電圧無効成分の実際値を乗算器で
所定倍にした信号とを加算器で加算して補正制御信号と
し、この補正制御信号に比例してインバータの出力電圧
を制御するように構成し、また請求項（２）記載に係る
発明によれば、直流平滑コンデンサの直流電圧を制御す
る制御信号と電力系統の系統電圧無効成分実際値を乗算
器で所定倍にした信号とを加算器で加算して位相補正信
号とし、また、パルス幅を制御する制御信号と電力系統
の系統電圧有効成分実際値を乗算器で所定倍にした信号
とを加算器で加算してパルス幅補正制御信号とし、これ
らの補正制御信号に比例してPWMインバータの出力電圧
を制御するように構成したので、いずれの発明において
も、電力系統の三相電圧に不平衡が生じた場合のインバ
ータ出力電流Iiの三相不平衡が抑制され、また、直流平
滑コンデンサの充放電も抑制されるので、この直流平滑
コンデンサの直流電圧変動が低減できる。その結果、電
圧形インバータの制御装置の運転継続が可能となる効果
があり、直流平滑コンデンサを小容量にできるため、装
置が小型で安価となる効果もある。
第１図はこの発明の一実施例による電力系統に接続され
る電圧形インバータの制御装置の構成を示すブロック
図、第２図はその装置の直流電圧およびパルス幅制御器
の構成を示すブロック図、第３図は系統電圧不平衡時に
おける第１図装置の動作説明図、第４図はこの発明の他
の実施例による電圧形インバータの制御装置の構成を示
すブロック図、第５図はその装置の直流電圧およびパル
ス幅制御器の構成を示すブロック図、第６図は系統電圧
不平衡時における第４図装置の動作説明図、第７図は電
力系統に接続される従来の電圧形インバータの制御装置
の構成を示すブロック図、第８図はその装置の直流電圧
制御器の構成を示すブロック図、第９図は第７図装置の
動作説明図である。 １は電力系統、２は自励式電圧形インバータ、３は直流
平滑コンデンサ、４は直流電圧検出器、５は直流電圧制
御器、5aは設定器、5bは減算要素、5cは位相調節器、６
はパルス制御器、７は電圧検出器、８は位相検出器、９
は無効成分演算器、10は位相補正器、10aは乗算器、10b
は加算器、11は有効成分演算器、12はパルス幅制御器、
13はパルス幅補正器、13aは乗算器、13bは加算器であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
る電圧形インバータの制御装置の構成を示すブロック
図、第２図はその装置の直流電圧およびパルス幅制御器
の構成を示すブロック図、第３図は系統電圧不平衡時に
おける第１図装置の動作説明図、第４図はこの発明の他
の実施例による電圧形インバータの制御装置の構成を示
すブロック図、第５図はその装置の直流電圧およびパル
ス幅制御器の構成を示すブロック図、第６図は系統電圧
不平衡時における第４図装置の動作説明図、第７図は電
力系統に接続される従来の電圧形インバータの制御装置
の構成を示すブロック図、第８図はその装置の直流電圧
制御器の構成を示すブロック図、第９図は第７図装置の
動作説明図である。 １は電力系統、２は自励式電圧形インバータ、３は直流
平滑コンデンサ、４は直流電圧検出器、５は直流電圧制
御器、5aは設定器、5bは減算要素、5cは位相調節器、６
はパルス制御器、７は電圧検出器、８は位相検出器、９
は無効成分演算器、10は位相補正器、10aは乗算器、10b
は加算器、11は有効成分演算器、12はパルス幅制御器、
13はパルス幅補正器、13aは乗算器、13bは加算器であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 細川 靖彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 ２号 三菱電機株式会社神戸製作所内 (72)発明者 石▲崎▼ 美恵 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２ 号 三菱電機コントロールソフトウエア 株式会社内 (56)参考文献 特公 平１−32740（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/42 - 7/98 H02J 3/00 - 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】電力系統に接続され直流平滑コンデンサの
直流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換する自励
式電圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流
電圧実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号
を得る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧を検
出する電圧検出器と、前記電力系統の電圧位相を検出す
る位相検出器と、前記瞬時電圧と前記電圧位相とから系
統位相に直交する瞬時系統電圧無効成分を算出する無効
成分演算器と、前記瞬時系統電圧無効成分に所定の定数
を乗算する乗算器と、前記乗算器からの出力信号と前記
直流電圧制御器からの制御信号とを加算し、その加算出
力信号を補正制御信号とする加算器と、前記補正制御信
号に比例して前記自励式電圧形インバータの出力電圧位
相を制御するパルス制御器とを備えた電力系統に接続さ
れる電圧形インバータの制御装置。 - 【請求項２】電力系統に接続され直流平滑コンデンサの
直流電圧を電力系統に同期した交流電圧に変換するPWM
電圧形インバータと、前記直流平滑コンデンサの直流電
圧実際値が直流電圧目標値に一致するような制御信号を
得る直流電圧制御器と、前記電力系統の瞬時電圧を検出
する電圧検出器と、前記電力系統の電圧位相を検出する
位相検出器と、前記瞬時電圧と前記電圧位相とから系統
位相と同相の瞬時系統電圧有効成分を演算する有効成分
演算器および直交する瞬時系統電圧無効成分を算出する
無効成分演算器と、前記瞬時系統電圧無効成分に所定の
定数を乗算する第１の乗算器と、前記第１の乗算器から
の出力信号と前記直流電圧制御器からの制御信号とを加
算し、その加算出力信号を補正制御信号とする第１の加
算器と、前記瞬時系統電圧有効成分に所定の定数を乗算
する第２の乗算器と、前記第２の乗算器からの出力信号
とパルス幅制御器からの制御信号とを加算し、その加算
信号を補正制御信号とする第２の加算器と、前記第１の
乗算器からの補正制御信号に比例して前記PWM電圧形イ
ンバータの出力電圧位相を制御し、前記第２の乗算器か
らの補正制御信号に比例してPWM電圧形インバータの出
力パルス幅を制御するパルス幅制御器とを備えた電力系
統に接続される電圧形インバータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2052098A JP2931023B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 電力系統に接続される電圧形インバータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2052098A JP2931023B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 電力系統に接続される電圧形インバータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256565A JPH03256565A (ja) | 1991-11-15 |
| JP2931023B2 true JP2931023B2 (ja) | 1999-08-09 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP5567365B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2014-08-06 | 株式会社ダイヘン | インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| CN102664545B (zh) * | 2012-05-28 | 2015-04-22 | 阳光电源股份有限公司 | 逆变器电压前馈直流分量的抑制方法及逆变器的控制方法 |
-
1990
- 1990-03-02 JP JP2052098A patent/JP2931023B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03256565A (ja) | 1991-11-15 |
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