JP3110898B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧形インバ―タで構
成された複数台のインバ―タを並列運転する電圧制御回
路及び電圧形インバ―タを複数台並列運転するインバ―
タ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来のインバ―タ装置として、
図３に示すように構成された特開昭６２―６０４７５号
のものが提案されている。

【０００３】同図において、直流電源１に接続された電
圧形インバ―タ２の出力端子は、平滑用リアクトル３と
高調波吸収用コンデンサ４とを介して負荷５に接続され
ている。インバ―タ２は、直流電源１の直流電圧をオン
・オフすることにより、正弦波状にパルス幅変調された
出力電圧を発生する。この出力電圧は高調波を多く含ん
でいるため、平滑用リアクトル３と高調波吸収用コンデ
ンサ４で波形を改善して負荷５へ正弦波電圧を供給す
る。

【０００４】高調波吸収用コンデンサ４には電流検出器
６が接続されている。又、振幅設定器１３の出力を振幅
基準として、正弦波発振器１１が所定周波数の正弦波基
準信号を発生する。この正弦波基準信号は、コンデンサ
４の瞬時値電流基準となる。この正弦波基準信号と電流
検出器６からのコンデンサ電流信号との偏差に基づい
て、電流制御回路９がコンデンサ４の交流電流を追値制
御する。つまり、電流制御回路９の出力に基づき、ＰＷ
Ｍ制御回路８がインバ―タ２の各スイッチング素子のオ
ン・オフ制御を行う。更に、出力電圧を検出する電圧検
出器７、正弦波発振器（以下、第１の正弦波発振器とい
う）１１に対し位相が９０°遅れた正弦波基準信号を発
生する第２の正弦波発振器１２及び電圧検出器７と第２
の正弦波発振器１２との出力偏差に基づいて第１の正弦
波発振器１１の出力を補正する電圧制御回路１０とで構
成される。

【０００５】以下、上記構成の動作を説明する。振幅設
定器１３の出力を振幅基準として、第１の正弦波発振器
１１がコンデンサ電流基準となる所定周波数の第１の正
弦波基準信号を発生する。又、同じ振幅基準を得て、第
２の正弦波発振器１２が前記コンデンサ電流基準より９
０°遅れた第２の正弦波基準信号を発生する。この第２
の正弦波基準信号は出力電圧の瞬時値基準となる。電圧
制御回路１０は、電圧検出器７からの出力電圧信号と第
２の正弦波発振器１２からの出力電圧基準との比較に基
づいて、両信号の偏差を零にするために必要なコンデン
サ電流の補正量を演算する。この電圧制御回路１０の出
力は第１の正弦波発振器１１から出力されたコンデンサ
電流基準に加算される。つまり、コンデンサ電流基準は
出力電圧偏差を零にする方向に補正される。電流制御回
路９は、電流検出器６からのコンデンサ電流信号と補正
されたコンデンサ電流基準との比較に基づいてＰＷＭ制
御回路８を駆動して、コンデンサ４の交流電流を前記補
正されたコンデンサ電流基準に追値制御する。

【０００６】定常状態では、出力電圧波形と出力電圧基
準波形とがほぼ一致し、コンデンサ電流基準に加算され
る補正量は僅かである。一方、負荷変動等により、低周
波とくに直流成分の出力電圧偏差が生じた場合には、そ
の偏差量に応じた大きさの補正量がコンデンサ電流基準
に加算され、出力電圧偏差を零にするように制御が行わ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
技術においては、以下に説明する問題があった。

【０００８】初めに、三相出力装置においては、電圧制
御及び電流制御回路が検出系を含めておのおの３組が必
要となり、又、それぞれの制御回路の制御定数を調整し
なければならず、そして、電圧形インバ―タも単相のブ
リッジが３組必要となることより絶縁変圧器が必要であ
った。

【０００９】次に、インバ―タ装置の出力を２台以上並
列に接続し運転する際には出力電圧差及び平滑用リアク
トルが高調波吸収用コンデンサの製作誤差や配線ケ―ブ
ルのインピ―ダンス差により並列運転することが不可能
であった。又、瞬時値電圧を制御していることによる出
力波形の僅かな違いによる高調波横流も発生してしまう
問題があった。

【００１０】従って、本発明の目的は前述の従来の電圧
形インバ―タで構成されるインバ―タ装置において、２
台以上の並列運転を行い各インバ―タ間に流れる横流を
抑え、部品点数の少い三相インバ―タを構成し、出力電
圧を正弦波基準に対して安定した瞬時値追値制御するこ
とができるインバ―タ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電圧形インバ―タと、このインバ―タの出
力端子に接続された平滑用リアクトルと高調波吸収用コ
ンデンサとから成るフィルタ回路で構成された少くとも
２組以上の並列運転されるインバ―タ装置において、前
記インバ―タ装置の出力電圧を検出し、三相信号を２軸
の直交座標上の信号に変換する第１の三相２軸変換手段
と、前記高調波吸収用コンデンサの電流を検出し三相信
号を２軸の直交座標上の信号に変換する第２の三相２軸
変換手段と、前記高調波吸収用コンデンサの電流基準を
２軸の直流電流基準信号として与える手段と、この２軸
の直流電流基準信号とは位相が９０°異る前記電圧形イ
ンバ―タの出力電圧の基準信号を２軸の直流電圧基準信
号として与える手段と、この２軸の直流電圧基準信号と
前記第１の三相２軸変換手段の出力との比較に基づき前
記インバ―タの出力電圧を前記２軸の直流電圧基準信号
に追値する手段に、少くとももう１台のインバ―タ装置
とを並列運転できるように補正する手段と、前記２軸の
直流電流基準信号と前記第２の三相２軸変換手段の出力
との比較に基づき前記２軸の直流電流基準信号に追値す
るように前記電圧形インバ―タの動作を制御する手段と
を有することを特徴としたものである。

【００１２】更に又、前記第２の三相２軸変換手段は、
前記フィルタ回路の前段の前記電圧形インバ―タの出力
電流と、前記フィルタ回路の後段の前記電圧形インバ―
タの出力電流の三相信号をそれぞれ２軸の直交座標上の
信号に変換してその差の信号を出力する１対の三相２軸
変換手段で構成したことを特徴としたものである。

【００１３】

【作用】前述のように構成することによ、出力端子に接
続されている高周波吸収用コンデンサの電流を三相から
２軸の直交座標上の信号に変換し、コンデンサ電流基準
としての２軸の直流電流基準信号に瞬時に追値制御する
ことでインバ―タの出力電圧を正弦波形に制御する場合
に、前記コンデンサ電流の電流基準とは９０°位相が異
る出力電圧の２軸の直流電圧基準信号とインバ―タ出力
電圧の三相から２軸の直交座標上の信号に変換した値と
を比較して追値制御した信号に、他のインバ―タ装置と
の並列運転を行うための並列制御信号にて補正を行い、
更に、前述のコンデンサ電流の補正信号を加算するよう
にして、インバ―タ装置を安定に並列運転させる。

【００１４】更に、本発明は、電圧形インバ―タと、こ
のインバ―タの出力端子に接続された平滑用リアクトル
と高調波吸収用コンデンサとから成るフィルタ回路で構
成された少くとも２組以上の並列運転されるインバ―タ
装置において、前記高周波吸収用コンデンサの電流を三
相から２軸の直交座標上の信号に変換する三相２軸変換
手段として、前記フィルタ回路の前段の前記電圧形イン
バ―タの出力電流と、前記フィルタ回路の後段の前記電
圧形インバ―タの出力電流の三相信号をそれぞれ２軸の
直交座標上の信号に変換してその差の信号を出力する１
対の三相２軸変換手段で構成し、前述説明した如く、並
列制御信号と電圧制御信号を補正するよにしたものであ
り、これにより各インバ―タ装置に横流のない、安定し
た並列運転を継続することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。同図におい
て、図３と同一番号を付したものは同一の要素である。
図３と異る点は、インバ―タ装置の出力電圧を電圧検出
器７で検出し、三相信号を２軸の直交座標上の信号に変
換する第１の三相→２軸変換器１０２、コンデンサ４の
電流を電流検出器６で検出し、三相を２軸の直交座標上
の信号に変換する第２の三相→２軸変換器１０４、コン
デンサ４の電流基準としての第１の２軸の直流信号を発
生させる。２軸電流基準１０３、前記２軸電流基準１０
３とは位相が９０°異る出力電圧基準としての第２の２
軸の直流信号を発生させる２軸電圧基準１０１、２軸の
直流信号を三相の信号に変換する２軸→三相変換器１０
６とを加えた点である。更に、本発明の請求項第２項の
実施例を図２に示す。

【００１６】同図ににおいて、図１及び図２１と同一番
号を付したものは同一の要素である。図１と異る点は、
電圧形インバ―タ２の出力電流を検出する電流検出器６
ａ、インバ―タ装置の出力電流を検出する電流検出器６
ｂ、前記電流検出器６ａ，６ｂで検出した三相信号を２
軸の直交座標上の信号に変換する第１の三相→２軸変換
器１０４ａと第２の三相→２軸変換器１０４ｂとを加え
た点である。

【００１７】以下図１の構成の動作を説明する。本構成
図には図示していない同期制御回路からの同期信号を基
準として、２軸電流基準１０３がコンデンサ電流の基準
となる所定の２軸の直流信号を発生する。また、同じ同
期信号を基準として、２軸電圧基準１０１がコンデンサ
電流基準より位相が９０°遅れた出力電圧基準となる所
定の２軸の直流信号を発生する。この２軸の直流信号は
三相出力電圧の瞬時値基準となる。電圧制御回路１０
は、電圧検出器７からの三相出力電圧を２軸の直流信号
に変換した信号と２軸電圧基準１０１からの出力電圧基
準との比較に基づいて、両信号の偏差を零にするために
必要な信号を演算する。この電圧制御回路１０の出力
は、他の交流電源装置との並列運転が可能となるべく出
力電圧振幅差及び出力電圧波形差による高調波横流が零
となるべく、他の交流電源装置と並列制御信号を送受す
る並列制御回路１０５により補正される。電流制御回路
９は、電流検出器６からの三相コンデンサ電流を２軸の
直流信号に三相→２軸変換器１０４により変換された信
号とコンデンサ電流基準となる２軸の直流信号との比較
に基づいて、両信号の偏差を零にするために必要な信号
を演算し、前述の電圧制御回路１０の出力に加算され
る。

【００１８】そして、最終的に演算された２軸の直流信
号は２軸→三相変換器１０６により三相の正弦波信号に
変換されＰＷＭ制御回路８を駆動して、コンデンサ４の
両端の電圧が三相の正弦波となるよう追値制御する。

【００１９】更に、図２に示す構成の動作は、インバ―
タ２の過電流やインバ―タ装置の過負荷等を検出する目
的でもともと取付けられている電流検出器６ａ，６ｂの
三相電流を三相→２軸変換器１０４ａ，１０４ｂにより
２軸の直流信号に変換し、演算した値を２軸電流基準１
０３からのコンデンサ電流基準と比較して電流制御回路
９により両信号の偏差が零になるように補正信号を前述
説明した電圧制御回路１０の出力に並列制御回路１０５
により補正された出力に加算される。

【００２０】そして最終的に演算された２軸の直流信号
は、２軸→三相変換器１０６により三相の正弦波信号に
変換されＰＷＭ制御回路８を駆動してコンデンサ４の両
端の電圧が三相の正弦波となるよう追値制御する。

【００２１】このように、本実施例では、電圧形インバ
―タ２を三相インバ―タで構成しても出力端子に接続さ
れたコンデンサ４の電圧を追値制御するために、電圧制
御系にコンデンサ電圧制御系と、並列制御回路からの補
正信号を割込ませた制御系を２軸の直交座標を用いて直
流のレベルの信号で取扱う点が特徴である。

【００２２】その結果、本実施例では、三相インバ―タ
を個別に並列瞬時値制御する場合においても部品点数を
増加することなく、又、調整要素の少い信頼性の高い電
圧制御回路及びインバ―タ装置を構成することができ
る。

【００２３】又、本実施例では、リアクトル３とコンデ
ンサ４との共振周波数以上でも安定した制御が行えると
いうコンデンサ電流制御系のもつ特徴を維持しつつ、コ
ンデンサ電流制御系のみでは困難であった外乱等による
出力電圧の低周波振動の抑制という問題を同時に解決し
て、波形歪みの少ない良好な正弦波出力電圧を安定して
得ることができるようにしている。

【００２４】尚、平滑用リアクトル３の代りに、出力電
圧の昇圧、降圧或いは絶縁のために変圧器を用いて、そ
の変圧器の漏れインピ―ダンスを平滑用リアクトルとし
て用いた構成においても、上記実施例と同様の構成で本
発明を適用できることは明らかである。また、上記実施
例は三相回路について述べているが、単相回路において
も同様な構成で本発明が適用できることも勿論である。

【００２５】又、本発明は、インバ―タ装置の並列台数
を限定するものでないのも勿論である。更に、直流電源
１も商用電源を整流器にて直流に変換された出力とつき
合せて、無停電電源装置とした場合においても本発明が
適用でき、無停電電源装置の負荷として一般的に使用さ
れるコンピ―タ等のコンデンサインプット形整流器負荷
による出力電圧の波形歪みを並列運転した状態において
も大幅に改善することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、電
圧形インバ―タで構成された並列運転される複数台のイ
ンバ―タ装置において、出力端子に接続された高調波吸
収用コンデンサの電圧を２軸の電圧基準に対して追値制
御する場合に、並列制御回路からの補正信号と、コンデ
ンサ電流を２軸の電流基準に追値制御するように補正信
号とを加算することで各装置間に流れる横流を抑え、出
力電圧の波形歪みの少い三相インバ―タを部品点数を少
くしても構成でき、負荷変動、コンデンサインプット形
整流器負荷においても安定な三相正弦波出力電圧を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成図

【図３】従来装置の構成図。

【符号の説明】

１…直流電源 ２…電圧形イ
ンバ―タ ３…平滑用リアクトル ４…高調波吸
収用コンデンサ ５…負荷 ６…電流検出
器 ７…電圧検出器 ８…ＰＷＭ制
御回路 ９…電流制御回路 １０…電圧制御
回路 １１…正弦波発振器 １２…正弦波
発振器 １３…振幅設定器 １０１…２軸電
圧基準 １０２…三相→２軸変換器 １０３…２軸
電流基準 １０４…三相→２軸変換器 １０５…平列
制御回路 １０６…２軸→三相変換器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧形インバ―タと、このインバ―タ
   の出力端子に接続された平滑用リアクトルと高調波吸収
   用コンデンサとから成るフィルタ回路で構成された少く
   とも２組以上の並列運転されるインバ―タ装置におい
   て、前記インバ―タ装置の出力電圧を検出し、三相信号
   を２軸の直交座標上の信号に変換する第１の三相２軸変
   換手段と、前記高調波吸収用コンデンサの電流を検出し
   三相信号を２軸の直交座標上の信号に変換する第２の三
   相２軸変換手段と、前記高調波吸収用コンデンサの電流
   基準を２軸の直流電流基準信号として与える手段と、こ
   の２軸の直流電流基準信号とは位相が９０°異る前記電
   圧形インバ―タの出力電圧の基準信号を２軸の直流電圧
   基準信号として与える手段と、この２軸の直流電圧基準
   信号と前記第１の三相２軸変換手段の出力との比較に基
   づき前記インバ―タの出力電圧を前記２軸の直流電圧基
   準信号に追値する手段に、少くとももう１台のインバ―
   タ装置とを並列運転できるように補正する手段と、前記
   ２軸の直流電流基準信号と前記第２の三相２軸変換手段
   の出力との比較に基づき前記２軸の直流電流基準信号に
   追値するように前記電圧形インバ―タの動作を制御する
   手段とを有することを特徴とするインバ―タ装置
2. 【請求項２】 前記第２の三相２軸変換手段は、前記
   フィルタ回路の前段の前記電圧形インバ―タの出力電流
   と、前記フィルタ回路の後段の前記電圧形インバ―タの
   出力電流の三相信号をそれぞれ２軸の直交座標上の信号
   に変換してその差の信号を出力する１対の三相２軸変換
   手段で構成したことを特徴とする請求項１に記載のイン
   バ―タ装置。