JP3199342B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、整流器負荷など、イン
ピーダンス値が断続的に変化する負荷をインバータに接
続した場合に、出力電圧波形が負荷インピーダンスの変
化の影響を受けにくくするインバータ装置に関する。
ピーダンス値が断続的に変化する負荷をインバータに接
続した場合に、出力電圧波形が負荷インピーダンスの変
化の影響を受けにくくするインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、無停電電源装置に使われる従来
のインバータ装置の構成図である。直流電源１により供
給される電力を、インバータ２で交流に変換、フィルタ
リアクトル３とコンデンサ４でインバータ２が発生する
電圧・電流の高次高調波成分を吸収し、負荷５に電力を
供給する。
のインバータ装置の構成図である。直流電源１により供
給される電力を、インバータ２で交流に変換、フィルタ
リアクトル３とコンデンサ４でインバータ２が発生する
電圧・電流の高次高調波成分を吸収し、負荷５に電力を
供給する。
【０００３】無停電電源装置の負荷には、大型のコンピ
ュータが接続されることが多く、電源供給の信頼性が要
求される。これらの電源装置は、コンデンサ入力形整流
器であり、サイリスタもしくはダイオードで構成される
整流器６と直流コンデンサ７とコンピュータで消費する
電力に等価である抵抗８に置換えられる。
ュータが接続されることが多く、電源供給の信頼性が要
求される。これらの電源装置は、コンデンサ入力形整流
器であり、サイリスタもしくはダイオードで構成される
整流器６と直流コンデンサ７とコンピュータで消費する
電力に等価である抵抗８に置換えられる。
【０００４】電源装置の負荷としてコンデンサ入力形整
流器を接続した場合、電源装置の出力電圧の絶対値が負
荷内部の直流コンデンサ７の電圧を越えた時だけ、整流
器６の内の一対のダイオードがオンして電流が流れる。
よって、直流コンデンサ７と等価負荷抵抗８は断続的に
電源装置の負荷として接続され、負荷電流も断続的に流
れる。負荷電流の変化に対しインバータ電流の制御が遅
れるとフィルタコンデンサ４から電流が流れ出るため、
出力電圧が低下する。
流器を接続した場合、電源装置の出力電圧の絶対値が負
荷内部の直流コンデンサ７の電圧を越えた時だけ、整流
器６の内の一対のダイオードがオンして電流が流れる。
よって、直流コンデンサ７と等価負荷抵抗８は断続的に
電源装置の負荷として接続され、負荷電流も断続的に流
れる。負荷電流の変化に対しインバータ電流の制御が遅
れるとフィルタコンデンサ４から電流が流れ出るため、
出力電圧が低下する。
【０００５】このような負荷電流急変による出力電圧低
下を防止するため、無停電電源装置等に用いられるイン
バータ装置は、出力電圧の制御ループのほかインバータ
電流の制御ループも付加した構成になっている。電圧検
出器９で出力電圧Voを検出し、出力電圧基準発生器１０
から出力される基準電圧Vo *と比較して出力電圧制御器
１１でインバータ電流基準値を算出する。負荷電流ｉo
の値を電流検出器１２で検出し、インバータの電流基準
値に加算する。この加算値と電流検出器１３で検出した
インバータ電流の値をインバータ電流制御器１４へ入力
し、得られたインバータ電圧指令値に出力電圧Voを加算
して、ＰＷＭ信号発生器１５でインバータを構成する各
スイッチ素子へのオン信号を作る。
下を防止するため、無停電電源装置等に用いられるイン
バータ装置は、出力電圧の制御ループのほかインバータ
電流の制御ループも付加した構成になっている。電圧検
出器９で出力電圧Voを検出し、出力電圧基準発生器１０
から出力される基準電圧Vo *と比較して出力電圧制御器
１１でインバータ電流基準値を算出する。負荷電流ｉo
の値を電流検出器１２で検出し、インバータの電流基準
値に加算する。この加算値と電流検出器１３で検出した
インバータ電流の値をインバータ電流制御器１４へ入力
し、得られたインバータ電圧指令値に出力電圧Voを加算
して、ＰＷＭ信号発生器１５でインバータを構成する各
スイッチ素子へのオン信号を作る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の制御方式によれ
ば、負荷電流検出器１２で検出した負荷電流ｉo の値を
そのままインバータの電流基準値に加算しているため、
負荷電流ｉo の検出遅れや演算遅れ等があると、インバ
ータ電圧の補正が遅れる。その結果、十分なインバータ
電流を流すことができず出力電圧が低下、負荷電流の立
ち上げが遅くなりインバータ電圧の補正が遅れる。この
ようにして、出力電圧波形の歪みはますます増大してし
まう。
ば、負荷電流検出器１２で検出した負荷電流ｉo の値を
そのままインバータの電流基準値に加算しているため、
負荷電流ｉo の検出遅れや演算遅れ等があると、インバ
ータ電圧の補正が遅れる。その結果、十分なインバータ
電流を流すことができず出力電圧が低下、負荷電流の立
ち上げが遅くなりインバータ電圧の補正が遅れる。この
ようにして、出力電圧波形の歪みはますます増大してし
まう。
【０００７】この出力電圧の波形歪みは、交流出力電圧
波形の頭の部分のつぶれや電圧降下のため、負荷が不足
電圧を検出して停止したり、供給電力が不足したりする
等の悪影響を及ぼす。具体的には、コンピュータ等の一
時停止・データ破壊や、電動機を使用した機器の回転数
変動・低下・停止などが発生し、電源装置の信頼性の低
下につながる。
波形の頭の部分のつぶれや電圧降下のため、負荷が不足
電圧を検出して停止したり、供給電力が不足したりする
等の悪影響を及ぼす。具体的には、コンピュータ等の一
時停止・データ破壊や、電動機を使用した機器の回転数
変動・低下・停止などが発生し、電源装置の信頼性の低
下につながる。
【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、整流器負荷等インピーダンスが断続的
に変化する負荷に対し、検出遅れや演算遅れによるイン
バータ装置の制御性能を超えて残留する波形歪みを取除
くことができるインバータ装置を提供することを目的と
する。
なされたもので、整流器負荷等インピーダンスが断続的
に変化する負荷に対し、検出遅れや演算遅れによるイン
バータ装置の制御性能を超えて残留する波形歪みを取除
くことができるインバータ装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子か
らなるインバータ装置において、インバータ装置の出力
電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置の負荷
電流を検出する電流検出手段と、インバータ装置の出力
電圧基準を発生する出力電圧基準発生手段と、前記出力
電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電圧検出手
段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準値を演算
する出力電圧制御手段と、前記電圧検出手段の出力と前
記電流検出手段の出力とが入力され、現在出力電圧、負
荷電流及び出力電圧微分値と過去の出力電圧、負荷電流
及び出力電圧微分値の記憶値とを基に負荷のインピーダ
ンスを演算するインピーダンス演算手段と、前記インピ
ーダンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記電
圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流基
準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力電
圧制御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電流
基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出力
電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基に
インバータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御手
段と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ電
圧指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算し
た値を基にインバータを構成するスイッチング素子の制
御信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したこと
を特徴としている。
に請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子か
らなるインバータ装置において、インバータ装置の出力
電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置の負荷
電流を検出する電流検出手段と、インバータ装置の出力
電圧基準を発生する出力電圧基準発生手段と、前記出力
電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電圧検出手
段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準値を演算
する出力電圧制御手段と、前記電圧検出手段の出力と前
記電流検出手段の出力とが入力され、現在出力電圧、負
荷電流及び出力電圧微分値と過去の出力電圧、負荷電流
及び出力電圧微分値の記憶値とを基に負荷のインピーダ
ンスを演算するインピーダンス演算手段と、前記インピ
ーダンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記電
圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流基
準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力電
圧制御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電流
基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出力
電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基に
インバータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御手
段と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ電
圧指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算し
た値を基にインバータを構成するスイッチング素子の制
御信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したこと
を特徴としている。
【００１０】又、請求項２に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子からなり、その出力側にフィルタコンデン
サを有するインバータ装置において、インバータ装置の
出力電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置の
負荷電流を検出する電流検出手段と、フィルタコンデン
サのコンデンサ電流を検出するフィルタコンデンサ電流
検出手段と、インバータ装置の出力電圧基準を発生する
出力電圧基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段か
らの出力電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧と
を基にインバータ電流基準値を演算する出力電圧制御手
段と、前記電圧検出手段の出力と前記電流検出手段の出
力と前記フィルタコンデンサ電流検出手段の出力とが入
力され、現在出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流と
過去の出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流の記憶値
と前記フィルタコンデンサの値とを基に負荷のインピー
ダンスを演算するインピーダンス演算手段と、前記イン
ピーダンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記
電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流
基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力
電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電
流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出
力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基
にインバータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御
手段と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ
電圧指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算
した値を基にインバータを構成するスイッチング素子の
制御信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したこ
とを特徴としている。
ッチング素子からなり、その出力側にフィルタコンデン
サを有するインバータ装置において、インバータ装置の
出力電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置の
負荷電流を検出する電流検出手段と、フィルタコンデン
サのコンデンサ電流を検出するフィルタコンデンサ電流
検出手段と、インバータ装置の出力電圧基準を発生する
出力電圧基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段か
らの出力電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧と
を基にインバータ電流基準値を演算する出力電圧制御手
段と、前記電圧検出手段の出力と前記電流検出手段の出
力と前記フィルタコンデンサ電流検出手段の出力とが入
力され、現在出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流と
過去の出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流の記憶値
と前記フィルタコンデンサの値とを基に負荷のインピー
ダンスを演算するインピーダンス演算手段と、前記イン
ピーダンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記
電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流
基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力
電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電
流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出
力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基
にインバータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御
手段と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ
電圧指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算
した値を基にインバータを構成するスイッチング素子の
制御信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したこ
とを特徴としている。
【００１１】更に、請求項３に記載の発明は、複数のス
イッチング素子からなり、その出力側にフィルタコンデ
ンサを有するインバータ装置において、インバータ装置
の出力電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置
の負荷電流を検出する電流検出手段と、フィルタコンデ
ンサのコンデンサ電流を検出するフィルタコンデンサ電
流検出手段と、インバータ装置の出力電圧基準を発生す
る出力電圧基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段
からの出力電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧
とを基にインバータ電流基準値を演算する出力電圧制御
手段と、前記電流検出手段からの負荷電流と前記フィル
タコンデンサ電流検出手段からのコンデンサ電流と前記
フィルタコンデンサの値とを基に負荷のインピーダンス
を演算するインピーダンス演算手段と、前記インピーダ
ンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記電圧基
準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流基準値
を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力電圧制
御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電流基準
値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出力電流
基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基にイン
バータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御手段
と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧
指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した
値を基にインバータを構成するスイッチング素子の制御
信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを
特徴としている。更に又、請求項４に記載の発明は、複
数のスイッチング素子からなるインバータ装置におい
て、インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段
と、インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段
と、インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧
基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段からの出力
電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧とを基にイ
ンバータ電流基準値を演算する出力電圧制御手段と、前
記電圧検出手段からの出力電圧と前記電流検出手段から
の負荷電流とを基に負荷のインピーダンスを演算するイ
ンピーダンス演算手段と、前記インピーダンス演算手段
からの負荷のインピーダンスと前記電圧基準発生手段か
らの出力電圧基準とを基に負荷電流基準値を演算する負
荷電流基準値演算手段と、前記出力電圧制御手段からの
インバータ電流基準値と前記負荷電流基 準値演算手段か
らの負荷電流基準値とを加算した出力電流基準値と前記
電流検出手段からの負荷電流とを基にインバータ電圧指
令値を演算するインバータ電流制御手段と、前記インバ
ータ電流制御手段からのインバータ電圧指令値と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を基にインバ
ータを構成するスイッチング素子の制御信号を発生する
ＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを特徴としてい
る。
イッチング素子からなり、その出力側にフィルタコンデ
ンサを有するインバータ装置において、インバータ装置
の出力電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ装置
の負荷電流を検出する電流検出手段と、フィルタコンデ
ンサのコンデンサ電流を検出するフィルタコンデンサ電
流検出手段と、インバータ装置の出力電圧基準を発生す
る出力電圧基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段
からの出力電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧
とを基にインバータ電流基準値を演算する出力電圧制御
手段と、前記電流検出手段からの負荷電流と前記フィル
タコンデンサ電流検出手段からのコンデンサ電流と前記
フィルタコンデンサの値とを基に負荷のインピーダンス
を演算するインピーダンス演算手段と、前記インピーダ
ンス演算手段からの負荷のインピーダンスと前記電圧基
準発生手段からの出力電圧基準とを基に負荷電流基準値
を演算する負荷電流基準値演算手段と、前記出力電圧制
御手段からのインバータ電流基準値と前記負荷電流基準
値演算手段からの負荷電流基準値とを加算した出力電流
基準値と前記電流検出手段からの負荷電流とを基にイン
バータ電圧指令値を演算するインバータ電流制御手段
と、前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧
指令値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した
値を基にインバータを構成するスイッチング素子の制御
信号を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを
特徴としている。更に又、請求項４に記載の発明は、複
数のスイッチング素子からなるインバータ装置におい
て、インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段
と、インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段
と、インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧
基準発生手段と、前記出力電圧基準発生手段からの出力
電圧基準と前記電圧検出手段からの出力電圧とを基にイ
ンバータ電流基準値を演算する出力電圧制御手段と、前
記電圧検出手段からの出力電圧と前記電流検出手段から
の負荷電流とを基に負荷のインピーダンスを演算するイ
ンピーダンス演算手段と、前記インピーダンス演算手段
からの負荷のインピーダンスと前記電圧基準発生手段か
らの出力電圧基準とを基に負荷電流基準値を演算する負
荷電流基準値演算手段と、前記出力電圧制御手段からの
インバータ電流基準値と前記負荷電流基 準値演算手段か
らの負荷電流基準値とを加算した出力電流基準値と前記
電流検出手段からの負荷電流とを基にインバータ電圧指
令値を演算するインバータ電流制御手段と、前記インバ
ータ電流制御手段からのインバータ電圧指令値と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を基にインバ
ータを構成するスイッチング素子の制御信号を発生する
ＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを特徴としてい
る。
【００１２】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、インバータの
出力電圧と負荷電流の検出値及び記憶値から負荷インピ
ーダンスの有効電力分と無効電力分を演算し、両者の値
と出力電圧基準値より、負荷電流基準値を求め、求めた
負荷電流基準値をインバータ電流基準値に加算し、電圧
制御器への入力とすることで、負荷電流の検出遅れ、演
算遅れに起因する出力電圧歪みを防止できる。
出力電圧と負荷電流の検出値及び記憶値から負荷インピ
ーダンスの有効電力分と無効電力分を演算し、両者の値
と出力電圧基準値より、負荷電流基準値を求め、求めた
負荷電流基準値をインバータ電流基準値に加算し、電圧
制御器への入力とすることで、負荷電流の検出遅れ、演
算遅れに起因する出力電圧歪みを防止できる。
【００１３】又、請求項２に記載の発明によれば、負荷
インピーダンスを演算する際に、出力電圧の値及び負荷
電流の値の他に、フィルタコンデンサ電流の値を使用す
ることにより、出力電圧微分値を演算する必要がなく、
請求項１に記載の発明と同様に、負荷電流の検出遅れ、
演算遅れに起因する出力電圧歪みを防止できる。
インピーダンスを演算する際に、出力電圧の値及び負荷
電流の値の他に、フィルタコンデンサ電流の値を使用す
ることにより、出力電圧微分値を演算する必要がなく、
請求項１に記載の発明と同様に、負荷電流の検出遅れ、
演算遅れに起因する出力電圧歪みを防止できる。
【００１４】更に、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンバータの出力電圧と負荷電流の記憶値を用いることな
く、インバータの出力電圧と負荷電流の検出値のみを用
いて負荷インピーダンスの有効分または無効分のみを求
め、この値と出力電圧基準値より、負荷電流基準値を求
め、求めた負荷電流基準値をインバータ電流基準値に加
算し、電圧制御器への入力とすることで、出力電圧歪み
を防止している。
ンバータの出力電圧と負荷電流の記憶値を用いることな
く、インバータの出力電圧と負荷電流の検出値のみを用
いて負荷インピーダンスの有効分または無効分のみを求
め、この値と出力電圧基準値より、負荷電流基準値を求
め、求めた負荷電流基準値をインバータ電流基準値に加
算し、電圧制御器への入力とすることで、出力電圧歪み
を防止している。
【００１５】更に又、請求項４に記載の発明によれば、
インピーダンスを演算する手段と、負荷電流基準を演算
する手段を一体化することにより、除算回数を一回減ら
すことができ、しかも負荷電流の検出遅れ、演算遅れに
起因する出力電圧歪みを防止できる。
インピーダンスを演算する手段と、負荷電流基準を演算
する手段を一体化することにより、除算回数を一回減ら
すことができ、しかも負荷電流の検出遅れ、演算遅れに
起因する出力電圧歪みを防止できる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図３と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要
素を示しており、ここでは、その説明を省略する。図１
においては、出力電圧検出器９と負荷電流検出器１２の
出力は負荷インピーダンス演算器１６に接続し、負荷イ
ンピーダンス演算器１６の出力と出力電圧基準値Vo* を
用い、負荷電流基準演算器１７で負荷電流基準値ｉo *
を求める。ここで求めた負荷電流基準値ｉo * を出力電
圧制御器１１の出力に加算して、インバータ電流基準値
Ｉｉ* としてインバータ電流制御器１４の入力とする。
る。図３と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要
素を示しており、ここでは、その説明を省略する。図１
においては、出力電圧検出器９と負荷電流検出器１２の
出力は負荷インピーダンス演算器１６に接続し、負荷イ
ンピーダンス演算器１６の出力と出力電圧基準値Vo* を
用い、負荷電流基準演算器１７で負荷電流基準値ｉo *
を求める。ここで求めた負荷電流基準値ｉo * を出力電
圧制御器１１の出力に加算して、インバータ電流基準値
Ｉｉ* としてインバータ電流制御器１４の入力とする。
【００１７】以下、負荷インピーダンス演算器１６と負
荷電流基準値演算器１７の動作について説明する。負荷
が整流器負荷である場合、負荷の整流器６の内の一対の
ダイオードがオンしている場合の出力電圧Voと負荷電流
ｉo の関係は次式となる。
荷電流基準値演算器１７の動作について説明する。負荷
が整流器負荷である場合、負荷の整流器６の内の一対の
ダイオードがオンしている場合の出力電圧Voと負荷電流
ｉo の関係は次式となる。
【００１８】
【数１】 ｉo ＝ＣL （ｄVo／ｄt)＋(Vo ／ＲL) ………(1) (1) 式において未知数はＣL とＲL の２つなので、異な
った２つの時刻におけるVo、ｄVo／ｄt 、ｉo の値が分
れば連立方程式を解くことによのり、ＣL とＲLを求め
ることができる。
った２つの時刻におけるVo、ｄVo／ｄt 、ｉo の値が分
れば連立方程式を解くことによのり、ＣL とＲLを求め
ることができる。
【００１９】負荷インピーダンス演算器１６は現在のV
o、ｄVo／ｄt 、ｉo の値とメモリ等記憶素子に蓄えら
れた過去のある時間における値とから、ＣL とＲL を求
める演算を行う。ＣL 、ＲL の値は負荷の状態により変
化するので、上記演算は連続的に行う必要がある。尚、
無負荷の場合及び整流器６の全てのダイオードがオフの
場合には、(1) 式の演算結果は、ＣL ＝０，ＲL ＝∞と
なる。従ってＲL の代りにＲL の逆数を用いれば、演算
器の負担は軽くなる。負荷電流基準値演算器１７は、負
荷インピーダンス演算器１６により求められたＣL 、Ｒ
L の値から、次式により負荷電流基準値ｉo * を求め
る。
o、ｄVo／ｄt 、ｉo の値とメモリ等記憶素子に蓄えら
れた過去のある時間における値とから、ＣL とＲL を求
める演算を行う。ＣL 、ＲL の値は負荷の状態により変
化するので、上記演算は連続的に行う必要がある。尚、
無負荷の場合及び整流器６の全てのダイオードがオフの
場合には、(1) 式の演算結果は、ＣL ＝０，ＲL ＝∞と
なる。従ってＲL の代りにＲL の逆数を用いれば、演算
器の負担は軽くなる。負荷電流基準値演算器１７は、負
荷インピーダンス演算器１６により求められたＣL 、Ｒ
L の値から、次式により負荷電流基準値ｉo * を求め
る。
【００２０】
【数２】 ｉo * ＝ＣL （ｄVo* ／ｄt)＋(Vo * ／ＲL) ………(2) この値を出力電圧制御器１１の出力に加え、インバータ
電流制御器１４への入力とする。
電流制御器１４への入力とする。
【００２１】以上の例では、負荷に抵抗ＲL とコンデン
サＣL が接続される場合について説明したが、負荷に抵
抗とインダクタンスが接続される場合も同じように計算
できる。
サＣL が接続される場合について説明したが、負荷に抵
抗とインダクタンスが接続される場合も同じように計算
できる。
【００２２】又、負荷に抵抗、インダクタンス、コンデ
ンサの３種が接続される場合には、異なった３つの時刻
におけるVo，ｄVo／ｄｔ，ｉo の値によりインピーダン
ス値を求めることになる。
ンサの３種が接続される場合には、異なった３つの時刻
におけるVo，ｄVo／ｄｔ，ｉo の値によりインピーダン
ス値を求めることになる。
【００２３】出力電圧Voが負荷インピーダンス急変等に
より大きく基準値より外れた場合、負荷電流ｉo もVoが
指令値に追従している場合に比べて小さな値になる。し
かし、負荷インピーダンス演算器１６の出力は、出力電
圧低下や負荷電流減少に影響されないので、この値と出
力電圧基準発生器１０の出力Vo* を用いて演算を行う負
荷電流基準演算器１７の出力は、単に現在流れている負
荷電流ｉo の値を補償するだけでなく、出力電圧Voを基
準値Vo* に追従させるために必要な電流値になる。この
ようにして求めた負荷電流基準ｉo * を出力電圧制御器
１１の出力に加算して、インバータ電流基準値Ｉi * と
することにより、出力電圧の制御性能を改善している。
より大きく基準値より外れた場合、負荷電流ｉo もVoが
指令値に追従している場合に比べて小さな値になる。し
かし、負荷インピーダンス演算器１６の出力は、出力電
圧低下や負荷電流減少に影響されないので、この値と出
力電圧基準発生器１０の出力Vo* を用いて演算を行う負
荷電流基準演算器１７の出力は、単に現在流れている負
荷電流ｉo の値を補償するだけでなく、出力電圧Voを基
準値Vo* に追従させるために必要な電流値になる。この
ようにして求めた負荷電流基準ｉo * を出力電圧制御器
１１の出力に加算して、インバータ電流基準値Ｉi * と
することにより、出力電圧の制御性能を改善している。
【００２４】以上説明のように本実施例によれば、出力
電圧Vo、負荷電流ｉo の検出値、記憶値から負荷インピ
ーダンスの値を演算、該インピーダンス値と出力電圧基
準値Vo* から負荷電流基準値ｉo * を算出し、出力電圧
制御器１１の出力に加え合せることにより、出力電圧制
御器１１の負担を軽減、負荷インピーダンスが急変した
際にも良好な出力電圧制御性能が得られる。
電圧Vo、負荷電流ｉo の検出値、記憶値から負荷インピ
ーダンスの値を演算、該インピーダンス値と出力電圧基
準値Vo* から負荷電流基準値ｉo * を算出し、出力電圧
制御器１１の出力に加え合せることにより、出力電圧制
御器１１の負担を軽減、負荷インピーダンスが急変した
際にも良好な出力電圧制御性能が得られる。
【００２５】図２は、本発明の他の実施例を示す構成図
である。前記(1) 式を直接用いて負荷のインピーダンス
値を計算する場合、出力電圧Voの時間微分値ｄVo／ｄｔ
が必要になる。ここで、出力フィルタコンデンサ電流ｉ
c に着目すると、
である。前記(1) 式を直接用いて負荷のインピーダンス
値を計算する場合、出力電圧Voの時間微分値ｄVo／ｄｔ
が必要になる。ここで、出力フィルタコンデンサ電流ｉ
c に着目すると、
【００２６】
【数３】 ｉc ＝ＣF （ｄVo／ｄt) ………(3) の関係があるので、(3) 式を(1) 式に代入すると次式と
なる。
なる。
【００２７】
【数４】 ｉo ＝ＣL （ｉc ／ＣF)＋Vo／ＲL ………(4) 従って、(1) 式の代りに(4) 式を用いれば、ｄVo／ｄt
を用いることを避けることができる。この場合、異なっ
た二つの時刻におけるVo，ｉc ，ｉo の値が分ればＣL
とＲL を求めることができる。ここで求めたＣL とＲL
を用い、(2) 式により負荷電流基準値ｉo * を計算する
ことにより、出力電圧微分値を用いた場合と同じ効果を
出すことができる。図２の実施例では、図１と比較して
フィルタコンデンサ電流検出器１８が追加されている。
ｉc の値を得る手段として、電流検出器１８で直接検出
する方法のほか、インバータ電流Ｉｉの値から負荷電流
ｉoの値を引くことによって求めても良い。これは以下
に述べる方式の場合も同様である。
を用いることを避けることができる。この場合、異なっ
た二つの時刻におけるVo，ｉc ，ｉo の値が分ればＣL
とＲL を求めることができる。ここで求めたＣL とＲL
を用い、(2) 式により負荷電流基準値ｉo * を計算する
ことにより、出力電圧微分値を用いた場合と同じ効果を
出すことができる。図２の実施例では、図１と比較して
フィルタコンデンサ電流検出器１８が追加されている。
ｉc の値を得る手段として、電流検出器１８で直接検出
する方法のほか、インバータ電流Ｉｉの値から負荷電流
ｉoの値を引くことによって求めても良い。これは以下
に述べる方式の場合も同様である。
【００２８】又、整流器負荷の場合、ダイオードがオン
している期間では、直流コンデンサＣL に流れる電流
は、等価負荷抵抗ＲL に流れる電流に比べて、圧倒的に
大きい。直流コンデンサＣL に流れる電流が、等価負荷
抵抗ＲL を無視できる程大きい場合、出力電圧Voと負荷
電流ｉo の関係は以下のようになる。
している期間では、直流コンデンサＣL に流れる電流
は、等価負荷抵抗ＲL に流れる電流に比べて、圧倒的に
大きい。直流コンデンサＣL に流れる電流が、等価負荷
抵抗ＲL を無視できる程大きい場合、出力電圧Voと負荷
電流ｉo の関係は以下のようになる。
【００２９】
【数５】 ｉo ＝ＣL （ｄVo／ｄt)＝ＣL （ｉc ／ＣF ） ………(5) この場合、出力電流基準値は、(2) 式においてＲL を∞
とした次式で求めることができる。
とした次式で求めることができる。
【００３０】
【数６】 ｉo * ＝ＣL （ｄVo* ／ｄt)＝ＣF （ｉo ／ｉc)( ｄVo* ／ｄt)…(6) 上式を用いれば、ある一時刻におけるｉo 、ｉc の値か
ら負荷電流基準値ｉo *を求めることができる。逆に、
負荷の中で整流器負荷の占める割合が小さい場合には、
(2) 式においてＣL を０とした、次式によりインピーダ
ンス演算ができる。
ら負荷電流基準値ｉo *を求めることができる。逆に、
負荷の中で整流器負荷の占める割合が小さい場合には、
(2) 式においてＣL を０とした、次式によりインピーダ
ンス演算ができる。
【００３１】
【数７】 ＲL ＝Vo／ｉo ………(7) 負荷電流基準値ｉo * は、上式で求めたＲL と出力電圧
基準値Vo *を用い
基準値Vo *を用い
【００３２】
【数８】 ｉo * ＝Vo *／ＲL ………(8) で求められる。実際には(7) 式と(8) 式をまとめて、
【００３３】
【数９】 ｉo * ＝（Vo *／Vo)*ｉo ………(9) のように計算すれば除算回数が一回減り、演算器の負担
が低減する。
が低減する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、インバータの出力電圧検出値、負荷電流
検出値及びこれらの記憶値からインバータ装置の負荷イ
ンピーダンス値を演算し、該インピーダンス値とインバ
ータ装置の出力電圧基準値から負荷電流基準値を演算
し、インバータ電流基準に加え合わせることにより、イ
ンバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正が可能と
なり、出力電圧歪みを防止することができる。
発明によれば、インバータの出力電圧検出値、負荷電流
検出値及びこれらの記憶値からインバータ装置の負荷イ
ンピーダンス値を演算し、該インピーダンス値とインバ
ータ装置の出力電圧基準値から負荷電流基準値を演算
し、インバータ電流基準に加え合わせることにより、イ
ンバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正が可能と
なり、出力電圧歪みを防止することができる。
【００３５】又、請求項２に記載の発明によれば、負荷
インピーダンスを演算する際に、出力電圧検出値、負荷
電流検出値の他に、フィルタコンデンサ電流検出値及び
これらの記憶値を使用することにより微分演算すること
なく負荷インピーダンスを演算でき、該インピーダンス
値とインバータ装置の出力電圧基準値から負荷電流基準
値を演算し、インバータ電流基準に加え合わせることに
より、インバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正
が可能となり、出力電圧歪みを防止することができる。
インピーダンスを演算する際に、出力電圧検出値、負荷
電流検出値の他に、フィルタコンデンサ電流検出値及び
これらの記憶値を使用することにより微分演算すること
なく負荷インピーダンスを演算でき、該インピーダンス
値とインバータ装置の出力電圧基準値から負荷電流基準
値を演算し、インバータ電流基準に加え合わせることに
より、インバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正
が可能となり、出力電圧歪みを防止することができる。
【００３６】更に、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンバータの出力電圧と負荷電流の記憶値を用いることな
く、インバータの出力電圧と負荷電流の検出値のみを用
いて負荷インピーダンスを演算し、この演算値と出力電
圧基準値より、負荷電流基準値を求め、求めた負荷電流
基準値をインバータ電流基準値に加え合わせることによ
り、インバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正が
可能となり、出力電圧歪みを防止することができる。
ンバータの出力電圧と負荷電流の記憶値を用いることな
く、インバータの出力電圧と負荷電流の検出値のみを用
いて負荷インピーダンスを演算し、この演算値と出力電
圧基準値より、負荷電流基準値を求め、求めた負荷電流
基準値をインバータ電流基準値に加え合わせることによ
り、インバータ制御回路の制御遅れや演算遅れの補正が
可能となり、出力電圧歪みを防止することができる。
【００３７】更に又、請求項４に記載の発明によれば、
インピーダンスを演算する手段と、負荷電流基準を演算
する手段を一体化することにより、除算回数を一回減ら
すことができ、しかも負荷電流の検出遅れ、演算遅れに
起因する出力電圧歪みを防止できる。
インピーダンスを演算する手段と、負荷電流基準を演算
する手段を一体化することにより、除算回数を一回減ら
すことができ、しかも負荷電流の検出遅れ、演算遅れに
起因する出力電圧歪みを防止できる。
【００３８】この結果、請求項１乃至請求項４に記載の
発明によれば、電源装置全体の性能を向上、負荷に対し
て安定して電力の供給が出来、又、電源に接続されてい
る他の負荷に対して悪影響を与えることを防止するの
で、電源装置の信頼性を向上することが可能となる。
発明によれば、電源装置全体の性能を向上、負荷に対し
て安定して電力の供給が出来、又、電源に接続されてい
る他の負荷に対して悪影響を与えることを防止するの
で、電源装置の信頼性を向上することが可能となる。
【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】本発明が適用できる電力変換装置の構成図。
１ ……直流電源 ２ ……イン
バータ ３ ……フィルタリアクトル ４ ……フィ
ルタコンデンサ ５ ……負荷 ６ ……整流
器 ７ ……直流コンデンサ ８ ……等価
負荷抵抗 ９ ……出力電圧検出器 １０ ……出力
電圧基準値発生器 １１ ……出力電圧制御器 １２ ……負荷
電流検出器 １３ ……インバータ電流検出器 １４ ……イン
バータ電流制御器 １５ ……ＰＷＭ信号発生器 １６ ……負荷
インピーダンス演算器 １７ ……負荷電流基準値演算器 １８ ……コン
デンサ電流検出器
バータ ３ ……フィルタリアクトル ４ ……フィ
ルタコンデンサ ５ ……負荷 ６ ……整流
器 ７ ……直流コンデンサ ８ ……等価
負荷抵抗 ９ ……出力電圧検出器 １０ ……出力
電圧基準値発生器 １１ ……出力電圧制御器 １２ ……負荷
電流検出器 １３ ……インバータ電流検出器 １４ ……イン
バータ電流制御器 １５ ……ＰＷＭ信号発生器 １６ ……負荷
インピーダンス演算器 １７ ……負荷電流基準値演算器 １８ ……コン
デンサ電流検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のスイッチング素子からなるインバ
ータ装置において、 インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段と、 インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧基準
発生手段と、 前記出力電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準
値を演算する出力電圧制御手段と、 前記電圧検出手段の出力と前記電流検出手段の出力とが
入力され、現在出力電圧、負荷電流及び出力電圧微分値
と過去の出力電圧、負荷電流及び出力電圧微分値の記憶
値とを基に負荷のインピーダンスを演算するインピーダ
ンス演算手段と、 前記インピーダンス演算手段からの負荷のインピーダン
スと前記電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に
負荷電流基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、 前記出力電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前
記負荷電流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加
算した出力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電
流とを基にインバータ電圧指令値を演算するインバータ
電流制御手段と、 前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧指令
値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を
基にインバータを構成するスイッチング素子の制御信号
を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項２】 複数のスイッチング素子からなり、その
出力側にフィルタコンデンサを有するインバータ装置に
おいて、 インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段と、 フィルタコンデンサのコンデンサ電流を検出するフィル
タコンデンサ電流検出手段と、 インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧基準
発生手段と、 前記出力電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準
値を演算する出力電圧制御手段と、 前記電圧検出手段の出力と前記電流検出手段の出力と前
記フィルタコンデンサ電流検出手段の出力とが入力さ
れ、現在出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流と過去
の出力電圧、負荷電流及びコンデンサ電流の記憶値と前
記フィルタコンデンサの値とを基に負荷のインピーダン
スを演算するインピーダンス演算手段と、 前記インピーダンス演算手段からの負荷のインピーダン
スと前記電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に
負荷電流基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、 前記出力電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前
記負荷電流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加
算した出力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電
流とを基にインバータ電圧指令値を演算するインバータ
電流制御手段と、 前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧指令
値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を
基にインバータを構成するスイッチング素子の制御信号
を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項３】 複数のスイッチング素子からなり、その
出力側にフィルタコンデンサを有するインバータ装置に
おいて、 インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段と、 フィルタコンデンサのコンデンサ電流を検出するフィル
タコンデンサ電流検出手段と、 インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧基準
発生手段と、 前記出力電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準
値を演算する出力電圧制御手段と、 前記電流検出手段からの負荷電流と前記フィルタコンデ
ンサ電流検出手段からのコンデンサ電流と前記フィルタ
コンデンサの値とを基に負荷のインピーダンスを演算す
るインピーダンス演算手段と、 前記インピーダンス演算手段からの負荷のインピーダン
スと前記電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に
負荷電流基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、 前記出力電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前
記負荷電流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加
算した出力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電
流とを基にインバータ電圧指令値を演算するインバータ
電流制御手段と、 前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧指令
値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を
基にインバータを構成するスイッチング素子の制御信号
を発生するＰＷＭ信号発生手段とを具備したことを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項４】 複数のスイッチング素子からなるインバ
ータ装置において、 インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、 インバータ装置の負荷電流を検出する電流検出手段と、 インバータ装置の出力電圧基準を発生する出力電圧基準
発生手段と、 前記出力電圧基準発生手段からの出力電圧基準と前記電
圧検出手段からの出力電圧とを基にインバータ電流基準
値を演算する出力電圧制御手段と、 前記電圧検出手段からの出力電圧と前記電流検出手段か
らの負荷電流とを基に負荷のインピーダンスを演算する
インピーダンス演算手段と、 前記インピーダンス演算手段からの負荷のインピーダン
スと前記電圧基準発生手段からの出力電圧基準とを基に
負荷電流基準値を演算する負荷電流基準値演算手段と、 前記出力電圧制御手段からのインバータ電流基準値と前
記負荷電流基準値演算手段からの負荷電流基準値とを加
算した出力電流基準値と前記電流検出手段からの負荷電
流とを基にインバータ電圧指令値を演算するインバータ
電流制御手段と、 前記インバータ電流制御手段からのインバータ電圧指令
値と前記電圧検出手段からの出力電圧とを加算した値を
基にインバータを構成するスイッチング素子の制御信号
を発生するＰＷＭ信号発生手段と を具備したことを特徴
とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12335194A JP3199342B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12335194A JP3199342B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07337024A JPH07337024A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3199342B2 true JP3199342B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=14858425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12335194A Expired - Fee Related JP3199342B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3199342B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4835107B2 (ja) * | 2005-10-26 | 2011-12-14 | 富士電機株式会社 | 電圧形変換装置の電流検出回路 |
| JP5354652B2 (ja) * | 2009-01-13 | 2013-11-27 | 北芝電機株式会社 | 誘導加熱用電源装置 |
-
1994
- 1994-06-06 JP JP12335194A patent/JP3199342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07337024A (ja) | 1995-12-22 |
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