JP3247252B2 - Control device for power converter - Google Patents
Control device for power converterInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、無停電電源装置等の電
源装置に用いられる電力変換装置の制御装置に係り、特
に非線形な負荷を持つ電力変換装置（インバータ）や、
特定高調波成分で歪んでいる系統に連系する電力変換装
置（コンバータ）において、特定の高調波成分の歪みの
影響を受けないようにした電力変換装置の制御装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device of a power converter used for a power supply such as an uninterruptible power supply, and more particularly to a power converter (inverter) having a non-linear load,
The present invention relates to a control device for a power conversion device (converter) connected to a system distorted by a specific harmonic component so as not to be affected by distortion of a specific harmonic component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、例えば無停電電源装置等の電
源装置には、直流電力を交流に変換して負荷に電力を供
給する電力変換装置（通常、この種の電力変換装置をイ
ンバータと称している）が多く用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device such as an uninterruptible power supply device has been provided with a power converter for converting DC power into AC and supplying power to a load (this type of power converter is usually called an inverter). Is often used.
【０００３】図５は、この種の電力変換装置の全体構成
例を示すブロック図である。図５において、直流電源１
により供給される直流電力を、インバータ２で交流に変
換し、出力変圧器３で電源と負荷を直流的に絶縁し、イ
ンバータ２が発生する高次高調波成分をフィルタコンデ
ンサ４で吸収して、負荷９に電力を供給するように主回
路が構成されている。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the overall configuration of this type of power converter. In FIG. 5, a DC power supply 1
Is converted into AC by the inverter 2, the power supply and the load are DC-insulated by the output transformer 3, and the higher harmonic components generated by the inverter 2 are absorbed by the filter capacitor 4, The main circuit is configured to supply power to the load 9.
【０００４】一方、電圧検出器５でインバータ２の出力
電圧ｖfed を検出し、減算器６で出力電圧基準値ｖref
との偏差をとり、電圧制御器７で出力電圧指令値ｖPIを
生成し、ゲートドライブ回路８でインバータ２を構成す
る各スイッチ素子へのオン信号を生成するように制御回
路が構成されている。On the other hand, an output voltage v fed of the inverter 2 is detected by a voltage detector 5 and an output voltage reference value v ref is detected by a subtractor 6.
The control circuit is configured such that a deviation from the above is taken, a voltage controller 7 generates an output voltage command value vPI , and a gate drive circuit 8 generates an ON signal to each switch element constituting the inverter 2. .
【０００５】なお、無停電電源装置の負荷９としては、
大型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。そして、これらのコンピュータの
電源回路は、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１０と、直流
コンデンサ１１と、コンピュータで消費する電力に等価
である抵抗１２とに置き換えられる。The load 9 of the uninterruptible power supply includes:
Large computers are often connected, and power supply reliability is required. The power supply circuit of these computers is a capacitor input type rectifier, and is replaced by a rectifier 10 composed of a thyristor or a diode, a DC capacitor 11, and a resistor 12 equivalent to the power consumed by the computer.
【０００６】図６は、負荷９としてコンデンサ入力形整
流器を接続した場合の、出力電圧波形と負荷電流波形の
一例を示す図である。なお、図６の例では、インバータ
２は単相出力のインバータとしている。FIG. 6 is a diagram showing an example of an output voltage waveform and a load current waveform when a capacitor input type rectifier is connected as the load 9. In the example of FIG. 6, the inverter 2 is a single-phase output inverter.
【０００７】図６に示すように、電源装置の出力電圧ｖ
fed の絶対値が直流電圧ｖd を超えた時だけ、コンデン
サ入力形整流器のダイオード１０がオンして電流が流れ
る。よって、電流が断続的に流れる時間は電源周期に対
して短く、電流の波形は非線形な形となる。As shown in FIG. 6, the output voltage v
Only when the absolute value of the fed exceeds the DC voltage v d, the current flows the diode 10 of the capacitor input type rectifier is turned on. Therefore, the time during which the current intermittently flows is shorter than the power supply cycle, and the waveform of the current is non-linear.
【０００８】すなわち、整流器負荷を接続した場合、負
荷電流ｉe はコンデンサ入力形整流器のダイオード１０
がオンする瞬間に急変することになる。ところが、イン
バータ２の出力電流は、出力変圧器３の内部インダクタ
ンスのため、急速に増加させることは困難である。ま
た、制御回路に遅れがある場合にも、インバータ２電流
の立ち上げは遅くなる。そして、このような条件の下で
負荷電流ｉe が急変したような場合、インバータ２電流
が負荷電流ｉe の変化に追いつけず、負荷電流ｉe はフ
ィルタコンデンサ４から流出することになる。従って、
フィルタコンデンサ４の電圧は一時的に低下し、出力電
圧ｖfed がつぶれて波形歪みが増大する。Namely, when connecting a rectifier load, the load current i e is of the capacitor input type rectifier diode 10
The moment it turns on, it will change suddenly. However, it is difficult to rapidly increase the output current of the inverter 2 due to the internal inductance of the output transformer 3. Also, when there is a delay in the control circuit, the rise of the inverter 2 current is delayed. When such a load current i e under such conditions is suddenly changed, not catch up the inverter 2 current to changes in the load current i e, the load current i e will flow out from the filter capacitor 4. Therefore,
The voltage of the filter capacitor 4 temporarily drops, the output voltage v fed collapses, and the waveform distortion increases.
【０００９】また、３相出力のインバータ２に単相負荷
を接続したような場合にも、出力電流が各相の間で不平
衡になるため、出力変圧器３およびフィルタコンデンサ
４の内部インピーダンスによる電圧降下は各相毎に異な
る。よって、インバータ２からの出力電圧指令値ｖPIが
３相同一の振幅を出力すると、インバータ２の出力電圧
ｖfed も不平衡になる。Further, even when a single-phase load is connected to the three-phase output inverter 2, the output current becomes unbalanced between the respective phases. The voltage drop is different for each phase. Therefore, when the output voltage command value v PI from the inverter 2 outputs the same amplitude in three phases, the output voltage v fed of the inverter 2 also becomes unbalanced.
【００１０】これらの出力電圧ｖfed の波形歪みや相電
圧不平衡は、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９側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。The waveform distortion and the phase voltage imbalance of the output voltage v fed are caused by the collapse or voltage drop at the head of the AC output voltage waveform. Adverse effects such as shortage.
【００１１】すなわち、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、停止等が発生して、電源装置の信頼性の
低下につながる。That is, specifically, a temporary stop of a computer or the like, data destruction, a change in the number of rotations of a device using a motor, a decrease, a stop, and the like occur, leading to a decrease in the reliability of the power supply device.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電力変換装置の制御回路においては、という問題があっ
た。本発明の目的は、整流器負荷等の非線形性や単相負
荷等の特異条件により、電力変換装置の制御性能を超え
て残留する波形歪みや不平衡を取り除くことが可能な電
力変換装置の制御装置を提供することにある。As described above, the control circuit of the conventional power converter has the following problem. An object of the present invention is to provide a power conversion device control device capable of removing waveform distortion and imbalance remaining beyond the control performance of the power conversion device due to non-linearity such as a rectifier load and unique conditions such as a single-phase load. Is to provide.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、まず、請求項１に係る発明では、直流電源からの直
流電力を交流に変換して負荷に電力を供給する、電源装
置に用いられる電力変換装置の制御装置において、前記
電力変換装置の出力電圧を入力してその基準値と比較
し、前記負荷に対して所望の電圧を供給するための出力
電圧指令値を生成する第１の制御手段と、前記電力変換
装置の出力電圧を入力し、当該電圧の座標変換を行なっ
てその特定の高調波成分を検出する手段、および当該検
出された高調波成分を零とするような制御演算を行な
い、かつ前記座標変換と逆の座標変換を行なって前記出
力電圧指令値の補正値を生成する手段を有する第２の制
御手段とを備えて成る。To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for converting DC power from a DC power supply into AC and supplying power to a load. A control device for the power conversion device, wherein an output voltage of the power conversion device is input and compared with a reference value thereof to generate an output voltage command value for supplying a desired voltage to the load. Control means for inputting an output voltage of the power converter and performing coordinate conversion of the voltage;
As means for detecting a specific harmonic component, and the detected harmonic component and performs control operations such as zero, and the correction of the coordinate transformation and reverse the output voltage command value by performing a coordinate transformation of Te Second control means having means for generating a value.
【００１４】ここで、特に上記特定の高調波成分を検出
する手段としては、電力変換装置の出力電圧の逆相成分
を検出するようにしている。また、上記特定の高調波成
分を検出する手段としては、電力変換装置の出力電圧の
７次の正相成分と５次の逆相成分とを検出するようにし
ている。Here, in particular, as means for detecting the specific harmonic component, a reverse-phase component of the output voltage of the power converter is detected. As means for detecting the specific harmonic component, a seventh-order positive-phase component and a fifth-order negative-phase component of the output voltage of the power converter are detected.
【００１５】一方、請求項４に係る発明では、交流電源
からの交流電力を直流に変換して負荷に電力を供給す
る、電源装置に用いられる電力変換装置の制御装置にお
いて、電力変換装置の入力電流を入力してその基準値と
比較し、負荷に対して所望の電流を供給するための入力
電流指令値を生成する第１の制御手段と、電力変換装置
の入力電流を入力し、当該電流の座標変換を行なってそ
の特定の高調波成分を検出する手段、および当該検出さ
れた高調波成分を零とするような制御演算を行ない、か
つ上記座標変換と逆の座標変換を行なって入力電流指令
値の補正値を生成する手段を有する第２の制御手段とを
備えて成る。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control device for a power conversion device used in a power supply device for converting AC power from an AC power supply to DC and supplying power to a load. A first control means for inputting a current and comparing it with a reference value to generate an input current command value for supplying a desired current to a load; And perform coordinate transformation
Means for detecting a specific harmonic component, and performs control operation such that the detected harmonic component to zero, or
And second control means having means for performing a coordinate transformation reverse to the above-described coordinate transformation to generate a correction value of the input current command value.
【００１６】[0016]
【作用】従って、まず、請求項１に係る発明の電力変換
装置の制御装置においては、整流器負荷等が発生する高
調波電流および単相負荷等に起因する電力変換装置の出
力電圧波形の歪み、および相電圧の逆相成分による不平
衡を、電力変換装置の出力電圧の高調波成分として検出
し、各高調波成分および逆相成分毎に当該電圧振幅成分
を打ち消すように電力変換装置の出力電圧指令値の補正
値を生成して、電力変換装置の出力電圧指令値を補正す
ることにより、出力電圧歪みや出力電圧相間不平衡を防
止することが可能となるため、理想的な出力電圧を得る
ことができる。Therefore, first, in the control device of the power converter according to the first aspect of the present invention, the distortion of the output voltage waveform of the power converter due to the harmonic current generated by the rectifier load and the single-phase load, etc. And the unbalance due to the negative phase component of the phase voltage is detected as a harmonic component of the output voltage of the power converter, and the output voltage of the power converter is set so as to cancel the voltage amplitude component for each harmonic component and negative phase component. By generating a correction value of the command value and correcting the output voltage command value of the power conversion device, it is possible to prevent output voltage distortion and output voltage phase imbalance, thereby obtaining an ideal output voltage. be able to.
【００１７】一方、請求項４に係る発明の電力変換装置
の制御装置においては、交流電源電圧に波形歪み、相間
不平衡に起因する電力変換装置の電流波形歪みを、電流
の高調波成分として検出し、各高調波成分毎に当該電流
振幅成分を打ち消すように電力変換装置の電流指令値の
補正値を生成して、電力変換装置の入力電流指令値を補
正することにより、入力電流に高調波成分、逆相成分を
流すことを防止することが可能となるため、直流電圧の
変動を防ぐことができる。On the other hand, in the control device of the power conversion device according to the present invention, the waveform distortion of the AC power supply voltage and the current waveform distortion of the power conversion device due to the phase imbalance are detected as harmonic components of the current. Then, a correction value of the current command value of the power conversion device is generated so as to cancel the current amplitude component for each harmonic component, and the input current command value of the power conversion device is corrected. Since it is possible to prevent the components and the negative-phase components from flowing, it is possible to prevent the DC voltage from fluctuating.
【００１８】以上により、電源装置全体の性能を向上し
て、負荷に対し安定して電力の供給ができ、さらに電源
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
を防止することができ、ひいては電源装置の信頼性を向
上することが可能となる。As described above, it is possible to improve the performance of the entire power supply device, to stably supply power to the load, and to prevent any adverse effect on other loads connected to the power supply. As a result, the reliability of the power supply device can be improved.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明による制御装置を
備えた電力変換装置の全体構成例を示すブロック図であ
り、図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a power conversion device provided with a control device according to the present invention. The same elements as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only mentioned.
【００２０】なお、本例では、直流を交流に変換して負
荷に電力を供給する電力変換装置（インバータ）に適用
した場合について示している。すなわち、本実施例の電
力変換装置の制御装置は、図１に示すように、ｎ次の順
方向の座標変換器１３と、ローパスフィルタ１４と、減
算器６と、ｎ次電圧制御器１５と、ｎ次の逆方向の座標
逆変換器１６とからなり、インバータ２の出力電圧のｎ
次の特定高調波成分を補償する第２の制御回路（以下、
前記減算器６と電圧制御器７とからなる回路を、説明の
便宜上第１の制御回路と称する）、および加算器１８
を、図５に付加した構成としている。This embodiment shows a case where the present invention is applied to a power converter (inverter) that converts DC to AC and supplies power to a load. That is, as shown in FIG. 1, the control device of the power conversion device according to the present embodiment includes an nth-order forward-direction coordinate converter 13, a low-pass filter 14, a subtractor 6, and an nth-order voltage controller 15. , An n-th order coordinate inverse transformer 16, and the output voltage n of the inverter 2 is n.
A second control circuit that compensates for the next specific harmonic component (hereinafter, referred to as a second control circuit)
A circuit including the subtractor 6 and the voltage controller 7 is referred to as a first control circuit for convenience of description), and an adder 18
Is added to FIG.
【００２１】ここで、ｎ次座標変換器１３は、出力電圧
検出器５によるインバータ２の出力電圧ｖfed を入力
し、３相の電力変換装置の出力と同一方向にｎ倍で回転
する座標で観測した成分を出力するものである。Here, the nth-order coordinate converter 13 receives the output voltage v fed of the inverter 2 from the output voltage detector 5 and uses coordinates that rotate n times in the same direction as the output of the three-phase power converter. It outputs the observed component.
【００２２】また、ローパスフィルタ１４は、ｎ次座標
変換器１３の出力から直流分以外をカットすることによ
り、ｎ次の高調波成分の振幅のみを取り出すものであ
る。さらに、減算器６は、ローパスフィルタ１４の出力
とｎ次電圧基準１７との偏差を求めるものである。The low-pass filter 14 extracts only the amplitude of the n-th harmonic component by cutting the components other than the DC component from the output of the n-th coordinate converter 13. Further, the subtractor 6 calculates a deviation between the output of the low-pass filter 14 and the nth-order voltage reference 17.
【００２３】一方、ｎ次電圧制御器１５は、減算器６の
出力に対してｎ次の特定高調波成分のみを打ち消す比例
積分等の制御演算を行ない、電圧振幅指令値を生成する
ものである。On the other hand, the n-th voltage controller 15 performs a control operation such as a proportional integration on the output of the subtractor 6 to cancel out only the n-th specific harmonic component, and generates a voltage amplitude command value. .
【００２４】また、ｎ次座標逆変換器１６は、ｎ次電圧
制御器１５の出力を入力し、上記ｎ次座標変換器１３の
逆変換を行ない、出力電圧指令値ｖPIの補正値 VnPI と
して生成するものである。The n-th coordinate inverse converter 16 receives the output of the n-th voltage controller 15, performs the inverse conversion of the n-th coordinate converter 13, and corrects the output voltage command value v PI to a correction value V nPI. Is generated as
【００２５】さらに、加算器１８は、ｎ次座標逆変換器
１６からの出力電圧指令値ｖPIの補正値 VnPI を、第１
の電圧制御回路（電圧制御器７）の出力である出力電圧
指令値ｖPIに加算し、ゲートドライブ回路８への入力ｖ
* INV として出力するものである。Further, the adder 18 calculates the correction value V nPI of the output voltage command value v PI from the n-th coordinate inverse transformer 16 in the first order.
Is added to the output voltage command value v PI which is the output of the voltage control circuit (voltage controller 7), and the input v to the gate drive circuit 8
* Output as INV .
【００２６】次に、以上のように構成した本実施例の電
力変換装置の制御装置の作用について説明する。図１に
おいて、出力電圧検出器５で検出したインバータ２の出
力電圧ｖfed がｎ次座標変換器１３に入力されると、ｎ
次座標変換器１３からは、３相の電力変換装置の出力と
同一方向にｎ倍で回転する座標で観測した成分が出力さ
れる。Next, the operation of the control device of the power converter of the present embodiment configured as described above will be described. In FIG. 1, when the output voltage v fed of the inverter 2 detected by the output voltage detector 5 is input to the n-th coordinate converter 13, n
From the next coordinate converter 13, a component observed at coordinates rotated by n times in the same direction as the output of the three-phase power converter is output.
【００２７】すなわち、ｎ次の高調波の正弦(sin) 、お
よび余弦（cos)の成分がそれぞれ直流分に変換され、そ
の他のｍ次の周波数成分は（ｍ−ｎ）次の高調波に変換
される。この変換は下記のような演算で実現できる。That is, the sine (sin) and cosine (cos) components of the n-th harmonic are converted into DC components, and the other m-th frequency components are converted into (mn) harmonics. Is done. This conversion can be realized by the following operation.
【００２８】 Vnsin = Vu sin ｎωｔ +Vv sin (ｎωｔ+120゜)+ Vw sin (ｎωｔ+240゜) Vncos = Vu cos ｎωｔ +Vv cos (ｎωｔ+120゜)+ Vw cos (ｎωｔ+240゜) vu：ｕ相電圧 ω：電力変換装置の出力周波数 vv：ｖ相電圧 ｎ：抽出したい高調波（ｎ次） vw：ｗ相電圧 次に、ｎ次座標変換器１３の出力は、直流分以外をカッ
トするためにローパスフィルタ１４に入力されることに
より、ローパスフィルタ１４の出力としては、ｎ次の高
調波成分の振幅のみが取り出される。Vnsin = Vu sin nωt + Vv sin (nωt + 120 °) + Vw sin (nωt + 240 °) Vncos = Vu cos nωt + Vv cos (nωt + 120 °) + Vw cos (nωt + 240 °) vu : U-phase voltage ω: output frequency of the power converter vv: v-phase voltage n: harmonic to be extracted (nth order) vw: w-phase voltage Next, the output of the nth-order coordinate converter 13 is cut except for the DC component As a result, only the amplitude of the n-th harmonic component is extracted from the output of the low-pass filter 14.
【００２９】次に、この検出された高調波成分の振幅は
減算器６に入力され、ｎ次電圧基準１７との偏差が求め
られる。次に、減算器６の出力はｎ次電圧制御器１５に
入力されて、ｎ次の特定高調波成分のみを打ち消す比例
積分等の制御演算が行なわれ、電圧振幅指令値が生成さ
れる。Next, the amplitude of the detected higher harmonic component is input to the subtracter 6, and the deviation from the n-th voltage reference 17 is obtained. Next, the output of the subtractor 6 is input to the n-th voltage controller 15, where control calculations such as proportional integration for canceling out only the n-th specific harmonic component are performed, and a voltage amplitude command value is generated.
【００３０】次に、この生成された電圧振幅指令値はｎ
次座標変換器１６に入力されて、ｎ次座標変換器１３の
逆変換が行なわれる。すなわち、上式のｎが−ｎに置き
換えられて、出力電圧指令値ｖPIの補正値 VnPI が生成
される。Next, the generated voltage amplitude command value is n
It is input to the next coordinate converter 16 and the inverse conversion of the nth coordinate converter 13 is performed. Ie, n in the above equation is replaced by -n, the correction value V NPI of the output voltage command value v PI is generated.
【００３１】以上により、第２の制御回路からは、ｎ次
の特定の高調波成分のみを消す制御演算結果が出力さ
れ、この第２の制御回路からの出力電圧指令値ｖPIが、
加算器１８で第１の電圧制御回路７からの出力電圧指令
値ｖPIに加算されることにより、出力電圧指令値ｖPIが
補正され、ゲートドライブ回路８への入力ｖ* INV とし
て与えられる。As described above, the second control circuit outputs a control calculation result for eliminating only the n-th specific harmonic component, and the output voltage command value v PI from the second control circuit is:
The output voltage command value v PI is corrected by being added to the output voltage command value v PI from the first voltage control circuit 7 by the adder 18, and given as an input v * INV to the gate drive circuit 8.
【００３２】図２は、本実施例による出力電圧指令値ｖ
PI、出力電圧検出値ｖfed 、負荷電流ｉe の波形の一例
を示す図である。すなわち、従来では、第１の制御回路
の出力 VPIのみがインバータ２の出力電圧指令値であ
り、ｎ次の高調波となる負荷電流 i1 の影響で出力電圧
Vfed にｎ次の波形歪みが残留していたのに対して、本
実施例の場合には、第２の制御回路により、インバータ
２の出力電圧ｖfed のｎ次成分を打ち消すような制御が
加わることにより、第２の制御回路の出力 VnPI がｎ次
の高調波成分を出力することで、インバータ２の出力電
圧 Vfed の波形歪みの改善を実現することができる。FIG. 2 shows an output voltage command value v according to this embodiment.
PI, the output voltage detection value v a fed, is a diagram showing an example of a waveform of the load current i e. That is, conventionally, only the output V PI of the first control circuit is an output voltage command value of the inverter 2, n harmonics become the load current i 1 of the output voltage under the influence
While the nth-order waveform distortion remains in V fed , in the case of the present embodiment, control is performed by the second control circuit so as to cancel the n-order component of the output voltage v fed of the inverter 2. With the addition, the output V nPI of the second control circuit outputs the n-th order harmonic component, so that the waveform distortion of the output voltage V fed of the inverter 2 can be improved.
【００３３】上述したように、本実施例では、直流電源
１からの直流電力を交流に変換して負荷に電力を供給す
る、電源装置に用いられる電力変換装置（インバータ）
２の制御装置を、インバータ２の出力電圧を入力してそ
の基準値と比較し、負荷９に対して所望の電圧を供給す
るための出力電圧指令値を生成する第１の制御回路と、
インバータ２の出力電圧を入力し、その電圧の座標変換
を行なってその特定の高調波成分を検出し、かつこの検
出された高調波成分を零とするような制御演算を行な
い、かつ前記座標変換と逆の座標変換を行なって、第１
の制御回路で生成される出力電圧指令値の補正値を生成
する第２の制御手段とから構成したものである。As described above, in the present embodiment, the power converter (inverter) used in the power supply unit, which converts the DC power from the DC power supply 1 into AC and supplies power to the load.
A first control circuit for inputting the output voltage of the inverter 2 to the reference value and for generating an output voltage command value for supplying a desired voltage to the load 9;
Input the output voltage of the inverter 2 and convert the voltage into coordinates
To perform a control operation to make the detected harmonic component zero, and perform a coordinate conversion reverse to the coordinate conversion to obtain the first harmonic component.
And a second control means for generating a correction value of the output voltage command value generated by the control circuit.
【００３４】従って、インバータ２の出力に特定の高調
波電流を消費する負荷９が接続された場合、第１の制御
回路で追従しきれなかった特定の高調波成分による出力
電圧の歪みを、第２の制御回路により特定の高調波成分
のみを取り出して検出し、かつこの検出した高調波成分
を打ち消すように比例積分等の制御演算により出力電圧
指令値の補正値を求め、この補正値で第１の制御回路で
生成した出力電圧指令値を補正することで、出力電圧歪
みを防止することが可能となる。Therefore, when a load 9 consuming a specific harmonic current is connected to the output of the inverter 2, distortion of the output voltage due to the specific harmonic component that cannot be followed by the first control circuit is reduced. The control circuit 2 extracts and detects only a specific harmonic component, and obtains a correction value of the output voltage command value by a control operation such as proportional integration so as to cancel out the detected harmonic component. The output voltage distortion can be prevented by correcting the output voltage command value generated by the first control circuit.
【００３５】すなわち、整流器負荷等が発生する高調波
電流および単相負荷等に起因するインバータ２の出力電
圧波形の歪み、および相電圧の逆相成分による不平衡
を、出力電圧の高調波成分として検出し、各高調波成分
毎に当該電圧振幅成分を打ち消すように出力電圧指令値
の補正値を生成して、出力電圧指令値を補正することに
より、出力電圧歪みや出力電圧相間不平衡を防止するこ
とが可能となり、理想的な出力電圧を得ることができ
る。That is, the harmonic current generated by the rectifier load and the like, the distortion of the output voltage waveform of the inverter 2 due to the single-phase load and the like, and the unbalance due to the reverse phase component of the phase voltage are regarded as the harmonic components of the output voltage. Prevents output voltage distortion and output voltage phase imbalance by detecting and generating a correction value of the output voltage command value so as to cancel the voltage amplitude component for each harmonic component, and correcting the output voltage command value. And an ideal output voltage can be obtained.
【００３６】この結果、電源装置全体の性能を向上させ
て、負荷９に対し安定して電力の供給ができ、さらに電
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
とを防止できるため、電源装置の信頼性を向上すること
が可能となる。As a result, it is possible to improve the performance of the entire power supply device, supply power stably to the load 9, and prevent the load 9 from being adversely affected by other loads connected to the power supply. Thus, the reliability of the power supply device can be improved.
【００３７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）上記実施例では、インバータ２の出力電圧のｎ次
の特定高調波成分を補償する第２の制御回路を備える場
合について説明したが、これに限らず、多次の高調波成
分の第２の制御回路を多段に複合して用いることで、多
重の高調波成分に対しても、同様にして補償を行なうこ
とが可能である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be similarly implemented in the following manner. (A) In the above embodiment, the case was described in which the second control circuit for compensating the n-th specific harmonic component of the output voltage of the inverter 2 was provided. However, the present invention is not limited to this. By using the two control circuits in multiple stages, it is possible to similarly compensate for multiple harmonic components.
【００３８】図３は、この種の制御装置を備えた電力変
換装置の全体構成例を示すブロック図であり、図１と同
一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a power converter provided with this type of control device. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Only the different parts will be described.
【００３９】すなわち、本実施例の電力変換装置の制御
装置は、図３に示すように、インバータ２の出力電圧の
５次の逆相成分と、インバータ２の出力電圧の７次の正
相成分と、インバータ２の出力電圧の逆相成分とを検出
し、かつこのインバータ２の出力電圧の５次の逆相成分
と７次の正相成分と逆相成分とを零とするような比例積
分等の制御演算を行ない、出力電圧指令値の補正値を生
成する回路を、第２の制御回路として備えた構成として
いる。That is, as shown in FIG. 3, the control device of the power converter of the present embodiment comprises a fifth-order negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 and a seventh-order positive-phase component of the output voltage of the inverter 2. And a proportional integral that detects the negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 and makes the fifth-order negative-phase component, the seventh-order positive-phase component, and the negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 zero. And the like, and a circuit that performs a control operation such as the above and generates a correction value of the output voltage command value is provided as a second control circuit.
【００４０】なお、図３中、２３は−５次の順方向の座
標変換器、２４はローパスフィルタ、２５は−５次電圧
制御器、２６は−５次の逆方向の座標変換器、３３は７
次の順方向の座標変換器、３４はローパスフィルタ、３
５は７次電圧制御器、３６は７次の逆方向の座標変換
器、４３は−１次の順方向の座標変換器、４４はローパ
スフィルタ、４５は−１次電圧制御器、４６は−１次の
逆方向の座標変換器をそれぞれ示している。In FIG. 3, reference numeral 23 denotes a -5th order coordinate converter in the forward direction, 24 denotes a low-pass filter, 25 denotes a -5th order voltage controller, 26 denotes a -5th order coordinate converter in the reverse direction, and 33 Is 7
Next forward coordinate converter, 34 is a low-pass filter, 3
5 is a 7th-order voltage controller, 36 is a 7th-order backward coordinate converter, 43 is a -1st-order forward coordinate converter, 44 is a low-pass filter, 45 is a -1st-order voltage controller, and 46 is- The first order reverse direction coordinate converter is shown.
【００４１】本実施例の電力変換装置の制御装置におい
ては、電源装置に整流器負荷を接続したことによって出
力電圧に高調波成分が生じたような場合、整流器が３相
入力であれば高調波成分は主として７次の正相成分と５
次の逆相成分であるため、７次正相成分と５次逆相成分
とを個別に取り出して検出し、この検出した７次正相成
分と５次逆相成分を打ち消すように比例積分等の制御演
算により各々出力電圧指令値の補正値を求めて加え合わ
せ、この補正値を用いて、第１の制御回路で求めた出力
電圧指令値を補正することにより、出力電圧歪みを防止
することができる。In the control device of the power converter according to the present embodiment, when a harmonic component occurs in the output voltage due to the connection of the rectifier load to the power supply device, the harmonic component is output if the rectifier is a three-phase input. Is mainly the 7th-order positive phase component and 5
Since this is the next negative-phase component, the seventh-order positive-phase component and the fifth-order negative-phase component are individually extracted and detected. Calculating and adding the correction values of the output voltage command values by the control calculation of the above, and correcting the output voltage command values obtained by the first control circuit using the correction values, thereby preventing the output voltage distortion. Can be.
【００４２】また、３相出力の電源装置に単相の負荷を
接続したことによって出力電圧の各相間で不平衡が生じ
たような場合、この相電圧の不平衡は出力電圧の逆相電
圧成分であるため、その逆相成分のみを取り出して検出
し、この検出した逆相成分を打ち消すように比例積分等
の制御演算により出力電圧指令値の補正値を求め、この
補正値を用いて、第１の制御回路で求めた出力電圧指令
値を補正することにより、出力電圧歪みを防止すること
ができる。When a single-phase load is connected to a three-phase output power supply, an imbalance occurs between the phases of the output voltage. The imbalance of the phase voltages is caused by a negative-phase voltage component of the output voltage. Therefore, only the negative phase component is extracted and detected, and a correction value of the output voltage command value is obtained by a control operation such as proportional integration so as to cancel the detected negative phase component. By correcting the output voltage command value obtained by the first control circuit, output voltage distortion can be prevented.
【００４３】以上により、インバータ２の出力電圧の５
次の逆相成分、７次の正相成分、逆相成分の高調波歪み
に対しても、同様にして補償を行なうことができる。図
４は、本実施例による出力電圧指令値ｖPI、出力電圧検
出値ｖfed 、負荷電流ｉe の波形の一例を示す図であ
る。As described above, the output voltage of the inverter 2 becomes 5
Compensation can be similarly performed for harmonic distortion of the next negative-phase component, seventh-order positive-phase component, and negative-phase component. Figure 4 is a diagram showing the output voltage command value v PI according to this embodiment, the output voltage detection value v a fed, an example of a waveform of the load current i e.
【００４４】（ｂ）上記図３の実施例では、インバータ
２の出力電圧のｎ次の特定高調波成分を補償する第２の
制御回路として、インバータ２の出力電圧の５次の逆相
成分と、インバータ２の出力電圧の７次の正相成分と、
インバータ２の出力電圧の逆相成分とを検出し、このイ
ンバータ２の出力電圧の５次の逆相成分と７次の正相成
分と逆相成分とを零とするような比例積分等の制御演算
を行ない、出力電圧指令値の補正値を生成する回路を備
える場合について説明したが、これに限らず、インバー
タ２の出力電圧の５次の逆相成分と７次の正相成分とを
検出し、このインバータ２の出力電圧の５次の逆相成分
と７次の正相成分とを零とするような比例積分等の制御
演算を行ない、出力電圧指令値の補正値を生成する回
路、またはインバータ２の出力電圧の逆相成分を検出
し、このインバータ２の出力電圧の逆相成分を零とする
ような比例積分等の制御演算を行ない、出力電圧指令値
の補正値を生成する回路のいずれか一方のみを、第２の
制御回路として備えるようにしてもよい。(B) In the embodiment of FIG. 3, the second control circuit for compensating the n-th specific harmonic component of the output voltage of the inverter 2 includes a fifth-order negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 and A seventh-order positive-phase component of the output voltage of the inverter 2,
Control such as proportional integration to detect the negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 and make the fifth-order negative-phase component, the seventh-order positive-phase component, and the negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 zero. A case has been described in which a circuit is provided for performing an operation and generating a correction value of an output voltage command value. However, the present invention is not limited to this. A circuit for performing a control operation such as proportional integration so that a fifth-order negative-phase component and a seventh-order positive-phase component of the output voltage of the inverter 2 become zero, and generates a correction value of an output voltage command value; Alternatively, a circuit that detects a negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 and performs a control operation such as proportional integration to make the negative-phase component of the output voltage of the inverter 2 zero, thereby generating a correction value of the output voltage command value. Is provided as the second control circuit. Unishi may be.
【００４５】（ｃ）上記各実施例では、直流を交流に変
換して負荷に電力を供給する電力変換装置（インバー
タ）に本発明を適用した場合について説明したが、これ
に限らず、前記負荷９に交流電源を接続し、インバータ
をコンバータとして運転して入力電流を制御する場合に
ついても、前述の場合と同様の手法により、コンバータ
の入力電流指令値に高調波成分を重畳させて、コンバー
タ電流の波形歪み、相間不平衡を防止することが可能で
ある。(C) In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a power converter (inverter) that converts a direct current into an alternating current and supplies power to a load has been described. 9, an AC power supply is connected, and the inverter is operated as a converter to control the input current. In the same manner as described above, a harmonic component is superimposed on the input current command value of the converter, and the converter current is controlled. Waveform distortion and phase imbalance can be prevented.
【００４６】すなわち、この場合には、交流電源からの
交流電力を直流に変換して負荷に電力を供給する、電源
装置に用いられる電力変換装置（コンバータ）の制御装
置において、コンバータの入力電流を入力してその基準
値と比較し、負荷に対して所望の電流を供給するための
入力電流指令値を生成する第１の制御回路と、コンバー
タの入力電流を入力し、当該電流の座標変換を行なって
その特定の高調波成分を検出する手段、および当該検出
された高調波成分を零とするような比例積分等の制御演
算を行ない、かつ上記座標変換と逆の座標変換を行なっ
て入力電流指令値の補正値を生成する手段を有する第２
の制御回路とを備えて構成する。That is, in this case, in the control device of the power conversion device (converter) used in the power supply device, which converts the AC power from the AC power supply to DC and supplies the power to the load, the input current of the converter is A first control circuit for generating an input current command value for supplying a desired current to the load by inputting and comparing the input current with a reference value, and an input current of the converter, and performing coordinate conversion of the current. Go
Means for detecting the specific harmonic component, and the detected harmonic component performs control operation of the proportional integral such as to zero, and performing coordinate conversion of the coordinate transform and inverse
A means for generating a correction value of the input current command value by
And a control circuit.
【００４７】本実施例の電力変換装置の制御装置におい
ては、コンバータの交流電源電圧に、高調波成分が含有
されていた場合、当該高調波成分を速やかに検出し、コ
ンバータの入力電流指令値に検出した高調波成分を重畳
させることにより、入力電流に高調波電流が流れること
を防止し、電源内部インピーダンス等により交流電源電
圧の高調波成分が増長されることを防止することが可能
となる。In the control device of the power converter according to the present embodiment, when a harmonic component is contained in the AC power supply voltage of the converter, the harmonic component is promptly detected, and the input current command value of the converter is detected. By superimposing the detected harmonic component, it is possible to prevent the harmonic current from flowing into the input current and prevent the harmonic component of the AC power supply voltage from increasing due to the internal impedance of the power supply or the like.
【００４８】すなわち、交流電源電圧に波形歪み、相間
不平衡に起因するコンバータの電流波形歪みを、電流の
高調波成分として検出し、各高調波成分毎に当該電流振
幅成分を打ち消すようにコンバータの入力電流指令値の
補正値を生成して、コンバータの入力電流指令値を補正
し、交流入力電流に高調波成分、逆相成分を流すことを
防止し、直流電圧の変動を防ぐことが可能となる。That is, waveform distortion of the AC power supply voltage and current waveform distortion of the converter caused by phase-to-phase imbalance are detected as harmonic components of the current, and the converter is designed to cancel the current amplitude component for each harmonic component. Generates a correction value of the input current command value, corrects the input current command value of the converter, prevents harmonic components and negative phase components from flowing into the AC input current, and prevents DC voltage fluctuation. Become.
【００４９】この結果、電源装置全体の性能を向上させ
て、負荷９に対し安定して電力の供給ができ、さらに電
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
とを防止できるため、電源装置の信頼性を向上すること
が可能となる。As a result, it is possible to improve the performance of the entire power supply device, supply power stably to the load 9, and prevent the load 9 from being adversely affected by other loads connected to the power supply. Thus, the reliability of the power supply device can be improved.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項３に係る発明の電力変換装置の制御装置によれば、
電力変換装置の出力電圧を入力してその基準値と比較
し、負荷に対して所望の電圧を供給するための出力電圧
指令値を生成する第１の制御手段と、電力変換装置の出
力電圧を入力し、当該電圧の座標変換を行なってその特
定の高調波成分（出力電圧の逆相成分、出力電圧の７次
の正相成分と５次の逆相成分）を検出する手段、および
当該検出された高調波成分を零とするような制御演算を
行ない、かつ前記座標変換と逆の座標変換を行なって前
記出力電圧指令値の補正値を生成する手段とを備えるよ
うにしたので、整流器負荷等の非線形性や単相負荷等の
特異条件により、電力変換装置の制御性能を超えて残留
する出力電圧歪みや出力電圧相間不平衡を防止すること
が可能となり、理想的な出力電圧を得ることが可能とな
る。As described above, according to the control device of the power conversion device according to the first to third aspects of the present invention,
First control means for inputting the output voltage of the power converter and comparing it with its reference value to generate an output voltage command value for supplying a desired voltage to the load; The input voltage is subjected to coordinate transformation of the voltage to detect specific harmonic components (a negative-phase component of the output voltage, a seventh-order positive-phase component and a fifth-order negative-phase component of the output voltage). Means for performing a control operation to make the detected harmonic component zero, and performing a coordinate transformation reverse to the coordinate transformation to generate a correction value of the output voltage command value. The output voltage distortion and output voltage phase imbalance remaining beyond the control performance of the power converter can be prevented due to non-linearity such as rectifier load and unique conditions such as single-phase load. And an ideal output voltage can be obtained.
【００５１】また、請求項４に係る発明の電力変換装置
の制御装置によれば、電力変換装置の入力電流を入力し
てその基準値と比較し、負荷に対して所望の電流を供給
するための入力電流指令値を生成する第１の制御手段
と、電力変換装置の入力電流を入力し、当該電流の座標
変換を行なってその特定の高調波成分を検出する手段、
および当該検出された高調波成分を零とするような制御
演算を行ない、かつ上記座標変換と逆の座標変換を行な
って入力電流指令値の補正値を生成する手段を有する第
２の制御手段とを備えるようにしたので、入力電流に高
調波成分、逆相成分を流すことを防止し、直流電圧の変
動を防ぐことが可能となる。Further, according to the control device of the power converter of the present invention, the input current of the power converter is input and compared with its reference value to supply a desired current to the load. A first control means for generating an input current command value, and an input current of the power converter, and the coordinates of the current
Means for performing a conversion to detect that particular harmonic component,
And performing a control operation to make the detected harmonic component zero, and performing a coordinate transformation reverse to the above coordinate transformation.
And a second control means having means for generating a correction value of the input current command value, thereby preventing a harmonic component and a negative-phase component from flowing in the input current and reducing the fluctuation of the DC voltage. Can be prevented.
【図１】本発明による制御装置を備えた電力変換装置の
一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power conversion device provided with a control device according to the present invention.
【図２】同実施例における電圧、電流波形の一例を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing an example of voltage and current waveforms in the embodiment.
【図３】本発明による制御装置を備えた電力変換装置の
他の実施例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the power converter including the control device according to the present invention.
【図４】同他の実施例における電圧、電流波形の一例を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of voltage and current waveforms in another embodiment.
【図５】従来の制御回路を備えた電力変換装置の全体構
成例を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a power conversion device provided with a conventional control circuit.
【図６】図５における電圧、電流波形の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of voltage and current waveforms in FIG.
１…直流電源、２…インバータ、３…出力変圧器、４…
出力フィルタコンデンサ、５…出力電圧検出器、６…減
算器、７…電圧制御器、８…ゲートドライブ回路、９…
負荷、１０…サイリスタまたはダイオードブリッジ、１
１…直流コンデンサ、１２…負荷の等価抵抗、１３…ｎ
次座標変換器、１４…ローパスフィルタ、１５…ｎ次電
圧制御器、１６…ｎ次座標逆変換器、１７…ｎ次電圧基
準、１８…加算器、２３…−５次座標順変換器、２４…
ローパスフィルタ、２５…−５次電圧制御器、２６…−
５次座標逆変換器、３３…７次座標順変換器、３４…ロ
ーパスフィルタ、３５…７次電圧制御器、３６…７次座
標逆変換器、４３…−１次座標順変換器、４４…ローパ
スフィルタ、４５…−１次電圧制御器、４６…−１次座
標逆変換器。1. DC power supply 2. Inverter 3. Output transformer 4.
Output filter capacitor, 5: output voltage detector, 6: subtractor, 7: voltage controller, 8: gate drive circuit, 9 ...
Load, 10 ... thyristor or diode bridge, 1
1 ... DC capacitor, 12 ... Equivalent resistance of load, 13 ... n
Next-order coordinate converter, 14: low-pass filter, 15: n-order voltage controller, 16: n-order coordinate inverse converter, 17: n-order voltage reference, 18: adder, 23 ...- 5th-order coordinate forward converter, 24 …
Low-pass filter, 25 ...- fifth-order voltage controller, 26 ...-
5th-order coordinate inverter, 33 ... 7th-order coordinate forward converter, 34 ... low-pass filter, 35 ... 7th-order voltage controller, 36 ... 7th-order coordinate inverse converter, 43 ...- 1st-order coordinate forward converter, 44 ... Low-pass filter, 45... Primary voltage controller, 46.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 1/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 H02M 1/12
Claims (4)
て負荷に電力を供給する、電源装置に用いられる電力変
換装置の制御装置において、 前記電力変換装置の出力電圧を入力してその基準値と比
較し、前記負荷に対して所望の電圧を供給するための出
力電圧指令値を生成する第１の制御手段と、 前記電力変換装置の出力電圧を入力し、当該電圧の座標
変換を行なってその特定の高調波成分を検出する手段、
および当該検出された高調波成分を零とするような制御
演算を行ない、かつ前記座標変換と逆の座標変換を行な
って前記出力電圧指令値の補正値を生成する手段を有す
る第２の制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置の制御装
置。1. A control device for a power conversion device used for a power supply device, which converts a DC power from a DC power supply into an alternating current and supplies power to a load, comprising the steps of: compared with the values, inputs a first control means for generating an output voltage command value for supplying a desired voltage to the load, the output voltage of the power converter, the coordinates of the voltage
Means for performing a conversion to detect that particular harmonic component,
And performing a control operation to make the detected harmonic component zero, and performing a coordinate transformation reverse to the coordinate transformation.
And a second control means having means for generating a correction value of the output voltage command value.
しては、電力変換装置の出力電圧の逆相成分を検出する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換
装置の制御装置。2. The control of the power converter according to claim 1, wherein the means for detecting the specific harmonic component detects an opposite phase component of an output voltage of the power converter. apparatus.
しては、電力変換装置の出力電圧の７次の正相成分と５
次の逆相成分とを検出するようにしたことを特徴とする
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。3. The means for detecting the specific harmonic component includes a 7th-order positive-phase component of an output voltage of the power converter and 5
The control device for a power conversion device according to claim 1, wherein the following negative-phase component is detected.
て負荷に電力を供給する、電源装置に用いられる電力変
換装置の制御装置において、 前記電力変換装置の入力電流を入力してその基準値と比
較し、前記負荷に対して所望の電流を供給するための入
力電流指令値を生成する第１の制御手段と、 前記電力変換装置の入力電流を入力し、当該電流の座標
変換を行なってその特定の高調波成分を検出する手段、
および当該検出された高調波成分を零とするような制御
演算を行ない、かつ前記座標変換と逆の座標変換を行な
って前記入力電流指令値の補正値を生成する手段を有す
る第２の制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置の制御装
置。4. A control device for a power conversion device used in a power supply device, which converts AC power from an AC power supply into DC and supplies power to a load, comprising: A first control unit that generates an input current command value for supplying a desired current to the load by comparing the input current with a value, and inputting an input current of the power conversion device and performing coordinate conversion of the current. Means for detecting that particular harmonic component,
A second control means for performing a control operation to make the detected harmonic component zero and performing a coordinate transformation reverse to the coordinate transformation to generate a correction value of the input current command value. A control device for a power conversion device, comprising:
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|---|---|---|---|
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