JP3367312B2 - Pwm制御自励式整流装置の制御方法 - Google Patents

Pwm制御自励式整流装置の制御方法

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JP3367312B2
JP3367312B2 JP00352696A JP352696A JP3367312B2 JP 3367312 B2 JP3367312 B2 JP 3367312B2 JP 00352696 A JP00352696 A JP 00352696A JP 352696 A JP352696 A JP 352696A JP 3367312 B2 JP3367312 B2 JP 3367312B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、商用電源の交流
電力を3相の自励式整流器により直流電力に変換して負
荷に給電するPWM制御自励式整流装置の制御方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図3は、この種のPWM制御自励式整流
装置の従来例を示すブロック構成図である。図3におい
て、1は商用電源、10はPWM制御自励式整流装置、
2はPWM制御自励式整流装置10の出力に接続される
インバータなどの負荷である。
【0003】PWM制御自励式整流装置10は、IGB
Tなどの自己消弧形半導体素子とダイオードとを逆並列
し、これをブリッジ接続した自励式整流器の主回路1
1、自励式整流器の交流リアクトル12、自励式整流器
の出力の平滑用のコンデンサ13、商用電源1の相電圧
を検出する相電圧検出器14、商用電源1のR相の相電
圧を絶縁変換する絶縁変換器15、絶縁変換器15を介
した商用電源1のR相の相電圧の位相に同期した角度信
号(θ,θ=0°〜360°)を発生する角度信号発生
手段16、該角度信号(θ)に基づいた正弦波を発生す
る正弦波発生器17、該角度信号に120°を加算した
値(θ1 )に基づいた正弦波を発生する正弦波発生器1
8、電圧設定器19の電圧設定値とコンデンサ13の両
端の直流電圧を絶縁変換器20を介して検出した電圧検
出値との偏差により電圧調節動作をする電圧調節器2
1、電圧調節器21の出力と正弦波発生器17の出力と
を乗算器22で乗算して得られるR相電流設定値(iR
* )と電圧調節器21の出力と正弦波発生器18の出力
とを乗算器23で乗算して得られるT相電流設定値(i
T * )とからS相電流設定値(iS * )を求め、このi
R * ,iS * ,iT * と電流検出器24で得られたR相
電流検出値(iR ),S相電流検出値(iS ),T相電
流設定値(iT )とのそれぞれの偏差を電流調節器2
5,26,27で調節演算をし、電流調節器25,2
6,27それぞれの出力である各相の電圧指令値(vR
* ,vS * ,vT * )とキャリア信号発生器28の出力
とにより比較器29においてパルス幅変調(PWM)制
御を行い、この比較器29の出力をゲート駆動回路30
により自励式整流器の主回路11のそれぞれの自己消弧
形半導体素子にゲート信号を与える構成である。
【0004】上述のPWM制御自励式整流装置10は周
知の技術を用いたものであり、ここでは詳細動作の説明
を省略する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のPWM制御自励
式整流装置10の制御方法によると、この自励式整流装
置の採用の目的である負荷2から商用電源1への電力の
回生を行えること及び商用電源1から見た力率をほぼ1
にすることなどから、自励式整流器の主回路11の入力
交流電流を前記目的に沿った制御をするためには、キャ
リア信号発生器28の出力の振幅を1とすると前述の各
相の電圧指令値(vR * ,vS * ,vT *)の振幅は1
以下にする必要があり、その結果、PWM制御自励式整
流装置10の出力の直流電圧から商用電源1が所望する
交流電圧を得るためには、前記直流電圧を高く設定する
必要があり平滑用のコンデンサ13の耐圧も高くする必
要があった。
【0006】例えば、商用電源1を3φ220V(A
C)とすると、定常状態で前記直流電圧が380V(D
C)程度となり、商用電源1の電圧変動または前述の回
生時の過渡的な直流電圧の跳ね上がりなどからコンデン
サ13の耐圧は450V以上のものを必要とし、安価,
入手容易な400V級の電解コンデンサの採用が無理と
なり、PWM制御自励式整流装置の低価格化、小型化、
量産性を阻害する要因となっていた。
【0007】この発明の目的は、上記問題点を解決する
PWM制御自励式整流装置の制御方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】商用電源の交流電力を3
相の自励式整流器により直流電力に変換して負荷に給電
する自励式整流装置であって、前記自励式整流器の出力
の直流電圧を検出し、この直流電圧が所定の値になるよ
うに電圧の調節演算をし、この電圧の調節演算により得
られた電流指令値(直流量)と前記商用電源の位相に同
期した角度信号とにより各相電流指令値(交流量)を演
算し、この各相電流指令値に追従するように前記商用電
源の各相電流を検出して電流の調節演算をし、この各相
の電流の調節演算により得られた各相の電圧指令値(交
流量)とキャリア信号とによりPWM制御された各相ゲ
ート信号を生成し、この各相ゲート信号により前記自励
式整流器の自己消弧形半導体素子を制御するPWM制御
自励式整流装置の制御方法において、この第1の発明
は、前記各相の電圧指令値(交流量)の内のいずれかの
相の零位相を基準として60°(電気角)ごとの期間に
分割し、それぞれの60°期間中の各相の電圧指令値
(交流量)の内、その絶対値が最大である相の新たな電
圧指令値は、この相の電圧指令値(交流量)の極性と同
一極性の前記キャリア信号の振幅値とし、この60°期
間中の残りのそれぞれの相の新たな電圧指令値は、前記
絶対値が最大である相の電圧指令値(交流量)及び新た
な電圧指令値と当該する相の電圧指令値(交流量)とか
ら演算した値とし、前記各相の新たな電圧指令値と前記
キャリア信号とによりPWM制御された新たな各相ゲー
ト信号を生成し、また第2の発明は、前記角度信号を6
0°(電気角)ごとの期間に分割し、それぞれの60°
期間中の各相の電圧指令値(交流量)の内、その絶対値
が最大である相の新たな電圧指令値は、この相の電圧指
令値(交流量)の極性と同一極性の前記キャリア信号の
振幅値とし、この60°期間中の残りのそれぞれの相の
新たな電圧指令値は、前記絶対値が最大である相の電圧
指令値(交流量)及び新たな電圧指令値と当該する相の
電圧指令値(交流量)とから演算した値とし、前記各相
の新たな電圧指令値と前記キャリア信号とによりPWM
制御された新たな各相ゲート信号を生成する。
【0009】この制御方法によれば、前記キャリア信号
の振幅を1として、従来の制御方法では各相の電圧指令
値(交流量)の90°の振幅を1以下にしていたのに対
して、この発明では各相の電圧指令値(交流量)の60
°の振幅を1以下とすればよいので、より低い(約0.
87倍)直流電圧から所望の交流電圧を得ることが可能
となる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施例を示す
PWM制御自励式整流装置のブロック構成図であり、図
3に示した従来例と同一機能を有するものには同一符号
を付して説明を省略する。図1において、PWM制御自
励式整流装置40には、電流調節器25,26,27そ
れぞれの出力である各相の電圧指令値(vR *
S * ,vT * )の内のいずれかの相の零位相を基準と
して60°(電気角)ごとの期間に分割し、それぞれの
60°期間中の各相の電圧指令値(vR * ,vS * ,v
T * )の内、その絶対値が最大である相の新たな電圧指
令値(vRR * ,vSS * ,vTT * )は、この相の電圧指令
値(vR * ,vS * ,vT * )の極性と同一極性のキャ
リア信号の振幅値とし、この60°期間中の残りのそれ
ぞれの相の新たな電圧指令値(vRR * ,vSS *
TT * )は、電圧指令値(vR * ,vS * ,vT * )と
キャリア信号の振幅値とから演算をして変換をする電圧
指令値変換回路41を備えている。
【0011】図2は、この電圧指令値変換回路41の動
作を説明する説明図である。図2において、電圧指令値
変換回路41には図2(イ)に示す如く正弦波状の電圧
指令値(vR * ,vS * ,vT * )が入力され、この図
の場合には、電圧指令値(vR * )の零位相を基準とし
て60°ごとの期間に分割している。電圧指令値(vR
* )の0°〜60°の期間では、電圧指令値(vS *
の絶対値が残りの電圧指令値(vR * ,vT * )より大
きいので、新たな電圧指令値(vSS * )は−1とし、残
りの電圧指令値(vRR * ,vTT * )は図2(ハ)に示す
演算をそれぞれ行い、電圧指令値(vRR * )図2(ロ)
の右肩上がりの波形となり、電圧指令値(vTT * )図2
(ロ)の左肩上がりの波形となる。他の60°の区間で
は、それぞれ図2(ハ)に示す演算を行い、図2(ロ)
に示す波形が得られ、この波形の新たな電圧指令値(v
RR * ,vSS * ,vTT * )とキャリア信号発生器の出力と
を比較器29に入力してPWM制御を行うようにしてい
る。
【0012】この発明の制御方法は、図2(ロ)に示す
ごとく定常状態では周期的に0電位に対して対称の波形
を示すので、どの60°の区間かを判定して論理な判断
で電圧指令値(vRR * ,vSS * ,vTT * )を生成するこ
とも可能である。また、この発明の制御方法では自励式
整流器の主回路11が出力する交流電圧の相電圧は台形
波状になり、線間電圧は正弦波状となり、従来の制御方
法と同様に入力電流の制御が行える。
【0013】なお、図2の説明図においては、電圧指令
値(vR * )の零位相を基準として60°ごとの期間に
分割しているが、他の電圧指令値(vS * ,vT * )の
いずれかを基準とすることも当然可能であり、さらに、
第2の発明である、商用電源1の相電圧の位相に同期し
た角度信号(θ,θ=0°〜360°)を発生する角度
信号発生手段16の出力に若干の角度オフセットを持た
せ、この角度信号を60°ごとに分割して行うことも可
能である。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、PWM制御自励式整
流装置の出力の直流電圧から商用電源が所望する交流電
圧を得るためには、前記直流電圧を従来の制御方法に比
して低く設定することが可能となり、例えば、商用電源
1を3φ220V(AC)とすると、定常状態で前記直
流電圧を340V(DC)程度に設定でき、前記直流電
圧の平滑用のコンデンサの耐圧は400Vの安価,入手
容易な電解コンデンサの採用が可能となり、その結果、
PWM制御自励式整流装置の低価格化,小型化に寄与で
きる。
【0015】また、先述の60°の区間の判定と論理な
判断とで新たな電圧指令値を生成するする方法はマイコ
ン制御に好適な方法であり、回路の簡素化をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すPWM制御自励式整流
装置のブロック構成図
【図2】図1の動作を説明する説明図
【図3】従来例を示すPWM制御自励式整流装置のブロ
ック構成図
【符号の説明】
1…商用電源、2…負荷、10,40…PWM制御自励
式整流装置、11…自励式整流器の主回路、12…交流
リアクトル、13…コンデンサ、14…相電圧検出器、
15,20…絶縁変換器、16…角度信号発生手段、1
7,18…正弦波発生器、19…電圧設定器、21…電
圧調節器、22,23…乗算器、24…電流検出器、2
5〜27…電流調節器、28…キャリア信号発生器、2
9…比較器、30…ゲート駆動回路、41…電圧指令値
変換回路。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/21 H02M 7/48 H02M 7/72

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用電源の交流電力を3相の自励式整流器
    により直流電力に変換して負荷に給電する自励式整流装
    置であって、 前記自励式整流器の出力の直流電圧を検出し、この直流
    電圧が所定の値になるように電圧の調節演算をし、この
    電圧の調節演算により得られた電流指令値(直流量)と
    前記商用電源の位相に同期した角度信号とにより各相電
    流指令値(交流量)を演算し、この各相電流指令値に追
    従するように前記商用電源の各相電流を検出して電流の
    調節演算をし、この各相の電流の調節演算により得られ
    た各相の電圧指令値(交流量)とキャリア信号とにより
    PWM制御された各相ゲート信号を生成し、この各相ゲ
    ート信号により前記自励式整流器の自己消弧形半導体素
    子を制御するPWM制御自励式整流装置の制御方法にお
    いて、 前記各相の電圧指令値(交流量)の内のいずれかの相の
    零位相を基準として60°(電気角)ごとの期間に分割
    し、 それぞれの60°期間中の各相の電圧指令値(交流量)
    の内、その絶対値が最大である相の新たな電圧指令値
    は、この相の電圧指令値(交流量)の極性と同一極性の
    前記キャリア信号の振幅値とし、 この60°期間中の残りのそれぞれの相の新たな電圧指
    令値は、前記絶対値が最大である相の電圧指令値(交流
    量)及び新たな電圧指令値と当該する相の電圧指令値
    (交流量)とから演算した値とし、 前記各相の新たな電圧指令値と前記キャリア信号とによ
    りPWM制御された新たな各相ゲート信号を生成するこ
    とを特徴とするPWM制御自励式整流装置の制御方法。
  2. 【請求項2】商用電源の交流電力を3相の自励式整流器
    により直流電力に変換して負荷に給電する自励式整流装
    置であって、 前記自励式整流器の出力の直流電圧を検出し、この直流
    電圧が所定の値になるように電圧の調節演算をし、この
    電圧の調節演算により得られた電流指令値(直流量)と
    前記商用電源の位相に同期した角度信号とにより各相電
    流指令値(交流量)を演算し、この各相電流指令値に追
    従するように前記商用電源の各相電流を検出して電流の
    調節演算をし、この各相の電流の調節演算により得られ
    た各相の電圧指令値(交流量)とキャリア信号とにより
    PWM制御された各相ゲート信号を生成し、この各相ゲ
    ート信号により前記自励式整流器の自己消弧形半導体素
    子を制御するPWM制御自励式整流装置の制御方法にお
    いて、 前記角度信号を60°(電気角)ごとの期間に分割し、 それぞれの60°期間中の各相の電圧指令値(交流量)
    の内、その絶対値が最大である相の新たな電圧指令値
    は、この相の電圧指令値(交流量)の極性と同一極性の
    前記キャリア信号の振幅値とし、 この60°期間中の残りのそれぞれの相の新たな電圧指
    令値は、前記絶対値が最大である相の電圧指令値(交流
    量)及び新たな電圧指令値と当該する相の電圧指令値
    (交流量)とから演算した値とし、 前記各相の新たな電圧指令値と前記キャリア信号とによ
    りPWM制御された新たな各相ゲート信号を生成するこ
    とを特徴とするPWM制御自励式整流装置の制御方法。
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JPH07337019A (ja) * 1994-06-02 1995-12-22 Fuji Electric Co Ltd 自励式整流装置の制御方法
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