JP3019570B2 - Cvcfインバータの制御方法 - Google Patents

Cvcfインバータの制御方法

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    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CVCF(定電圧定
周波数)インバータの制御方法、特に回転形発電機とラ
ップ切り換えをする時などに用いて好適なCVCFイン
バータの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 例えば、大型の航空機ではその飛行中
には、エンジンを介して駆動される回転形発電機により
電力を各部に供給しているが、着陸時には空港内に設け
られている電源に切り換え、この電源から各部へ電力を
供給するようにしている。ところで、この種の航空機も
最近は計算機を搭載したものが多いため、電源の切り換
えも無瞬断に行なうことが要求される。このとき、空港
側の電源装置として用いられるのが例えばCVCFイン
バータであり、図にこの種の電源供給方式の従来例を
示す。すなわち、図の符号30は航空機の回転形発電
機(MG)、40はCVCFインバータ装置(CVC
F)、50は航空機の各設備(負荷)、SW1,SW2
はスイッチ、ΔIは横流電流、IL は負荷電流をそれぞ
れ示し、飛行中はSW1をオンとしてMG30より各負
荷50へ電力を供給し、着陸時には無瞬断で電源の切り
換えを行なうため、SW1,SW2を同時にオンとし互
いにラップさせて運転した後に、SW1を切ってCVC
F40よりSW2を介して負荷50へ電源を供給するよ
うにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如きラップ切り換え時にMG30とCVCF40との間
に位相差があると、それに応じた電流(横流)が流れ
る。この横流も位相差が小さければ余り問題はないが、
位相差が大きくなるとMG30からCVCF40、また
はその逆に大きな電流が流れる。例えばMG30の方が
CVCF40に対して進み位相の関係にあるとすると、
横流はMG30からCVCF40へと流れるので、これ
によってCVCF40側の直流電圧が上昇し、最悪の場
合は素子破壊を起こすという問題がある。また、CVC
F40の方がMG30に対して進み位相の関係にあると
すると、横流はCVCF40からMG30へと流れる
が、これがCVCFを保護するための過電流制限レベル
になると、出力電圧を絞る方向の制御が行なわれること
から、負荷端の電位が低下して充分な電力供給がなされ
なくなる、という問題が発生する。したがって、この発
明の課題は横流を減少させることによって機器の保護を
図り、安定かつ安全な電力供給を可能にすることにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】 このような課題を解決
するため、第1の発明では、他の交流電源に並設される
CVCFインバータの主回路に対し電圧制御回路と周波
数制御回路とを設けて前記CVCFインバータを制御す
るに当たり、前記CVCFインバータの出力電流を監視
し、これが所定値を越えたときは前記周波数制御回路に
より、別途演算される有効電力成分の大きさとその極性
に応じて基準周波数を増減させて制御することを特徴と
している。また、第2の発明では、他の交流電源に並設
されるCVCFインバータ主回路に対し電圧制御回路
と周波数制御回路とを設けて前記CVCFインバータを
制御するに当たり、前記CVCFインバータの出力電流
を監視し、これが所定値を越えたときは前記周波数制御
回路により、別途演算される有効電力成分の大きさとそ
の極性に応じて基準周波数を増減させて制御する一方、
前記CVCFインバータの直流電圧を監視し、これが所
定値を越えたときは前記周波数制御回路とは別の制御回
路により、その越えた分だけ基周波数から周波数を上
げて制御することを特徴としている。
【0005】
【作用】 CVCFインバータの出力電流を監視し、こ
れが所定値を越えた時は別途演算される有効電力成分の
極性より、回転形発電機を含む他の装置から電力を供給
されているか、または他の装置に向けて電力を供給して
いるかどうかを判断し、他の装置から電力を供給されて
いるときは、前記周波数制御回路によってCVCFイン
バータの出力周波数を上げるように制御し、他の装置に
向けて電力を供給しているときは、前記周波数制御回路
によってCVCFインバータの出力周波数を下げるよう
に制御するか、または、上記に加えてインバータの直流
電圧を監視し、それが予め定められたレベル以上になっ
たらCVCFインバータの出力周波数を上げることによ
り、インバータと他装置間の位相差を少なくし、横流を
減少させる。
【0006】
【実施例】 この発明の実施例について説明する前に、
その原理につき説明する。図はこの発明の原理を説明
するための説明図である。すなわち、図の如き構成に
おいて、例えばMGに対しCVCFが進み位相の関係に
あるときは(参照)、CVCFの出力周波数を下げて
のように位相差を小さくするようにし、CVCFがM
Gに対して遅れ位相の関係にあるときは(参照)、C
VCFの出力周波数をげてのように位相差を小さく
なるようにする。こうすることにより、両者間を流れる
横流ΔIは図(ロ)に示すように順次小さくなる。な
お、図(イ)はこのような制御をしない場合、つまり
周波数一定で運転した場合の横流波形を示している。ま
た、図(ハ)はインバータ直流電圧波形の例であり、
は周波数一定の場合、は周波数可変の場合をそれぞ
れ示している。
【0007】図1はこの発明の実施例を説明するための
ブロック図である。同図において、1は変換器(インバ
ータ)主回路、2はACリアクトル、3,20はコンデ
ンサ、4はトランス、5は変流器(CT)、6は変圧器
(PT)、7は出力コンタクタ、8はパルス分配器、9
は電圧調節器、10は電圧設定器、11,16はAC/
DC(交流/直流)変換器、12はV/F(電圧/周波
数)発振器、13はV/F調節器、14はフィルタ、1
5は有効電力演算器、17はコンパレータ、18は電流
設定器、19はスイッチを示す。変換器主回路1は直流
電圧を交流電圧に変換するが、その出力はACリアクト
ル2およびコンデンサ3からなるフィルタにより正弦波
状に整形される。トランス4は出力電圧のマッチングの
ために設けられる。CT5は変換器の出力電流を検出
し、PT6はその出力電圧を検出する。出力コンタクタ
7は同図に示すCVCFインバータの始動に際して、オ
ンとされる。
【0008】 パルス分配器8,電圧調節器9,電圧設
定器10およびAC/DC変換器11などにより、電圧
制御ループが形成される。すなわち、PT6からの出力
を変換器11によりAC/DC変換して得たインバータ
(変換器)出力電圧検出値と、電圧設定器10からの出
力との偏差を電圧調節器9に入力し、ここでインバータ
出力電圧をその設定値に一致させるよう所定の制御演算
を行ない、パルス分配器8によりその制御出力に応じた
パターンをもって変換器主回路1のスイッチング素子の
制御(点弧)を行なうことにより、インバータ出力電圧
を一定に保つように制御する。
【0009】 AC/DC変換器16はインバータ出力
電流を検出し、コンパレータ17はこの出力電流検出値
が設定器18から与えられる出力電流設定値を越えるか
どうかを判断し、越えたときにはスイッチ19を動作
(オン)させる。一方、有効電力演算器15はCT5お
よびPT6から与えられる出力電圧,電流信号に基づ
き、インバータが発電機へ授けるか、あるいは発電機か
ら受ける有効電力成分か、その量を演算する。また、V
/F発振器12,V/F調節器13およびフィルタ14
などにより周波数制御ループが形成される。すなわち、
V/F調節器13はV/F発振器12に対し、上記有効
電力成分が零に近づくような周波数となるよう、所定の
信号を出力する。ここでは、V/F調節器13の出力を
フィルタ14を介してその入力側にフィードバックする
ようにしているが、これはハンチング等による不安定な
動作を防止するためのものである。
【0010】以上の如く構成することにより、インバー
タ出力電流が或る一定値を越えない限りは、インバータ
1は電圧制御ループにより一定の電圧を出力し、かつ周
波数制御回路により一定(基準)の周波数で運転される
ことになる。これに対し、インバータ出力電流が或る一
定値を越えると、コンパレータ17がスイッチ19をオ
ンにするので、有効電力成分がV/F調節器13へ与え
られことから、V/F調節器13はこの有効電力成分に
応じて基準周波数を増減させ(有効電力成分が正のとき
回転形発電機の如き他の装置から電力を供給されている
ものとすると、この場合は出力周波数を上げるように
し、有効電力成分が負のときはインバータから他の装置
へ電力を供給しているものとして、出力周波数を下げる
ようにする)、他の装置との位相差を一定値以内に収め
るようにし、横流を減少させるようにしている。
【0011】 図2はこの発明の第2の実施例を示すた
めのブロック図である。この実施例は図1に示すものに
対し、直流電圧検出器21,直流電圧調節器22および
直流電圧設定器23を付加した点が特徴である。すなわ
ち、検出器21によりコンデンサ20の直流電圧を検出
し、これを設定器23からの直流電圧設定値とともに直
流電圧調節器22に入力し、その出力をV/F調節器1
3の出力に優先させてV/F発振器12に与えるように
したものである。このとき、図1と同様有効電力演算
器15からの出力がV/F発振器12の入力側に導入さ
れているが、これは系の安定化を図るためのもので、安
定な系ならば省略も可能である。つまり、この実施例は
横流が一定値以下であっても、これによってコンデンサ
20の端子電圧は徐々に蓄積されるので、これが所定値
を越えたら直流電圧調節器22によりインバータの出力
周波数を上げるよう、V/F発振器12に出力を与える
系を付加したもので、その他の点は図1と同様である。
【0012】 したがって、図2においてインバータ出
力電流が或る一定値を越えると、コンパレータ17がス
イッチ19をオンにするので、有効電力成分がV/F調
節器13へ与えられる。V/F調節器13はこの有効電
力成分に応じて基準周波数を増減させ、他の装置との位
相差を一定値以内に収め横流を減少させるようにする
とともに、監視しているコンデンサ20の端子電圧が所
定値を越えたら直流電圧調節器22により周波数を上げ
るよう、V/F発振器12に出力を与えることにより、
より安定でしかも安全な制御が可能となる。
【0013】
【発明の効果】この発明によれば、CVCFインバータ
が他の装置に向けて電力を供給しているときはその出力
周波数を下げ、他の装置から電力の供給を受けていると
きはその出力周波数を上げるだけの簡単な制御により、
CVCFインバータと他の電源装置間の横流を減少させ
ることができ、その結果、CVCFインバータ素子の機
器破壊や負荷端電位の低下を防止し得る利点が得られ
る。また、CVCFインバータのコンデンサ(直流)電
圧が所定値を越えたら、その出力周波数を上げるように
すれば、特に機器破壊の防止を図ることが可能となり、
これらを組み合わせればより一層安定かつ安全な制御を
行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例を説明するためのブロ
ック図である。
【図2】 この発明の第2実施例を説明するためのブロ
ック図である。
【図3】 この発明の原理を説明するための説明図であ
る。
【図4】 この発明と従来装置とを比較して説明するた
めの波形図である。
【図5】 無瞬断切り換え方式の従来例を示す概要図で
ある。
【符号の説明】
1…変換器主回路、2…ACリアクトル、3,20…コ
ンデンサ、4…トランス、5…変流器(CT)、6…変
圧器(PT)、7…出力コンタクタ、8…パルス分配
器、9…電圧調節器、10…電圧設定器、11,16…
AC/DC(交流/直流)変換器、12…V/F(電圧
/周波数)発振器、13…V/F調節器、14…フィル
タ、15…有効電力演算器、17…コンパレータ、18
…電流設定器、19…スイッチ、21…直流電圧検出
器、22…直流電圧調節器、23…直流電圧設定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−262666(JP,A) 特開 平3−273867(JP,A) 特開 昭63−15671(JP,A) 特開 昭62−281764(JP,A) 特開 昭52−74825(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/42 - 7/98 H02J 3/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 他の交流電源に並設されるCVCFイン
    バータの主回路に対し電圧制御回路と周波数制御回路と
    を設けて前記CVCFインバータを制御するに当たり、 前記CVCFインバータの出力電流を監視し、これが所
    定値を越えたときは前記周波数制御回路により、別途演
    算される有効電力成分の大きさとその極性に応じて基準
    周波数を増減させて制御することを特徴とするCVCF
    インバータの制御方法。
  2. 【請求項2】 他の交流電源に並設されるCVCFイン
    バータ主回路に対し電圧制御回路と周波数制御回路と
    を設けて前記CVCFインバータを制御するに当たり、前記CVCFインバータの出力電流を監視し、これが所
    定値を越えたときは前記周波数制御回路により、別途演
    算される有効電力成分の大きさとその極性に応じて基準
    周波数を増減させて制御する一方、 前記CVCFインバ
    ータの直流電圧を監視し、これが所定値を越えたときは
    前記周波数制御回路とは別の制御回路により、その越え
    た分だけ基周波数から周波数を上げて制御することを
    特徴とするCVCFインバータの制御方法。
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