JP3396126B2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

電力変換器の制御装置

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換器の制御
装置に係り、特に単相交流を入力とする整流器と三相交
流を入力とする整流器に兼用した電力変換器の制御装置
に関する。 【0002】 【従来の技術】無停電電源装置や周波数変換装置等は商
用電源(交流電源)をコンデンサインプット形の順変換
器で直流電源に変換している。この順変換器はダイオー
ドブリッジで構成されるのが一般的である。 【0003】上述の変換器では、入力電流が図4に示す
ように、高調波成分を多く含んでいる。従って、基本波
成分が少ないので入力電流の実効値分が多くなり、無停
電電源装置や周波数変換装置などの変換装置の入力容量
が増加する。また、変換装置に適用される分電盤のブレ
ーカ容量も大型化する必要があり、不経済である。 【0004】上述の問題点に鑑みて、入力電圧,電流の
位相を一致させると共に入力電流を正弦波に近似させる
ことにより、入力電流の高調波成分を低減させかつ交流
入力の力率を改善できる変換装置の入力力率調整装置
は、平成1年実用新案登録願第135749号(実開平
3−74193号公報)により本出願人によって提案さ
れている。 【0005】上記入力力率調整装置は、交流電力を直流
電力に変換する順変換部と、該順変換部の直流電力を調
整して後段の電力変換装置に直流電力を供給する直流電
力調整部と、前記直流電力調整部の出力電圧と直流設定
電圧の偏差分と前記順変換部の交流入力電圧に対応する
直流電圧信号とを掛算する掛算手段と、前記順変換部の
交流入力電流に対応する直流電圧信号と前記掛算手段に
よる掛算信号との偏差分を入力とし、前記直流電力調整
部に制御信号としてパルス信号を出力する手段によって
構成されている。 【0006】また上記入力力率調整装置は、交流電力を
直流電力に変換する順変換部と、該順変換部の直流電力
を調整して後段の電力変換装置に直流電力を供給する直
流電力調整部と、前記直流電力調整部の出力電圧と直流
設定電圧の偏差分と前記順変換部の交流入力電圧に対応
する電圧信号とを掛算する掛算手段と、前記順変換部の
交流入力電流に対応する電圧信号と前記掛算手段による
掛算信号との偏差分を入力としパルス信号を出力するパ
ルス発生手段と、このパルス発生手段によるパルス信号
と前記交流入力電圧に対応するパルス信号又はこれらの
信号の反転信号を入力とし、前記直流電流電力調整部に
制御信号としてパルス信号を出力するロジック手段によ
って構成するものである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】上述の変換器の入力力
率装置は次の(1)〜(3)項に述べるような長所と短
所を備えている。 【0008】(1)単相入力時は入力波形改善と入力力
率改善がされて問題はない。 【0009】(2)三相入力時はこの回路が使用できな
いため単なる整流器となる。 【0010】(3)このため直流リアクトルを相当大き
な容量としないと入力電流をフラットにする事ができな
い。また直流リアクトルの容量を大きくすると電流変化
率が悪くなり、上記(1)の単相時の制御に悪影響を与
え入力波形の改善ができなくなる。このため直流リアク
トル容量を小さくし、三相時の入力電流波形はコンデン
サインプット形の波高値の高い高次高調波性分が大き
く、力率の悪いものとなっている。 【0011】(4)これを解決するために、順変換素子
を自己消弧素子で構成した三相のPWMコンバータ方式
とする手段もあるが経済的、寸法的に不利となる。 【0012】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、入力電力が単相交流入
力か三相交流入力であるかに拘わらず、高入力力率にし
て負荷の責務を低減できる電力変換器の制御装置を提供
することである。 【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、本発明の電力変換装置の正規装置は、交流電力を直
流電力に変換する順電力変換部と、該順電力変換部の直
流電力を調整して後段の負荷に直流電力を供給する直流
電力調整部と、前記順電力変換部の交流入力の電圧を検
出する交流電圧検出手段と、前記順電力変換部の直流出
力電流を検出する直流電流検出手段と、前記直流電力調
整部の直流出力電圧を検出する直流電圧検出手段と、前
記交流電圧検出手段の交流電圧検出信号を基に前記交流
入力単相か三相かを検出する入力相数検出回路と、基
準直流電圧設定信号前記交流電圧検出手段の検出信号
を単相全波整流した単整流信号を入力とし前記入力
相数検出回路の検出信号を基に入力として前記基準電圧
設定信号と単相整流信号とを切り換える信号切換器と、
前記直流電圧検出信号と直流設定電圧の偏差分と前記信
号切換器によって切り換えられた信号を掛算する掛算手
段と、該掛算手段の出力信号と前記直流電流検出の検出
信号を入力として前記電力調整部の制御信号を出力する
比較手段、によって構成する。 【0014】直流電圧検出信号と直流設定電圧信号とを
突き合わせ、その偏差を増幅する直流電圧制御部の出力
と入力電流波形制御指令部の出力を掛算して入力電流の
制御指令とする。 【0015】入力電流波形制御指令部は単相入力時は交
流入力電圧を整流した信号に、また三相入力時は直流電
信号となる回路とする。この場合、入力電流波形制御
指令部を単に交流三相全波整流とし、単相入力時は単相
整流波形、三相入力時は三相全波整流形として回路を簡
略化できる。単相入力時は同じ効果を得るが、三相入力
時は三相全波整流のリップルを含んだ入力電流となる。 【0016】掛算器の入力電流指令出力と主回路の三相
全波整流器の直流電流検出信号を利用し昇圧チョッパの
制御を行う。このような主回路と制御方式により単相入
力時は入力電流が等価正弦波となる電流波形に、三相入
力時は等価方形波電流となるように制御して高力率で高
調波の少ない順変換装置とする。 【0017】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図1
〜図3を参照しながら説明する。 【0018】図1は本発明の実施例による電力変換装置
の制御装置を示すもので、1は順変換器である整流器、
2は直流電力調整部であるチョッパである。チョッパ2
は整流器1の直流出力側に接続された直流リアクトル
3,ダイオード4,スイッチ素子であるトランジスタ5
および直流コンデンサ6からなり、これらによって主回
路部が構成される。 【0019】また、図1において、7は交流電圧検出器
あって、整流器1の交流入力電圧を検出するトラン
ス、このトランスによって検出された交流電圧検出信号
を直流電圧信号に変換する交流/直流信号変換器(AC
/DC)によって構成されている。8は整流器1の直流
出力電流を検出する変流器、9は変流器8の電流検出信
号を入力する電流検出器、10はチョッパ2の直流コン
デンサ6の電圧VDCを検出して直流電圧信号に変換する
直流電圧検出器(DC/DC)である。11は交流電圧
検出器7の交流電圧検出信号S1を入力として整流器1
の入力相数を検出する入力相数検出回路、12は直流電
圧検出器10の直流電圧検出信号と直流電圧設定信号を
入力とする加減算器、13は加減算器の偏差出力信号を
増幅する偏差増幅器である。加減算器12と偏差増幅器
13によって直流電圧制御部が構成される。14は交流
電圧検出器7の交流電圧検出信号S1を入力として単相
波整流信号を得る単相波整流回路であって入力電流波形
制御回路を形成する。15は入力相数検出回路11の検
出信号,入力電流波形制御回路の出力信号および基準直
流電圧設定信号を入力として基準直流電圧設定信号と単
相波整流信号を切り換える切換器である。 【0020】16は切換器13の切換信号S2と偏差増
幅器13の出力信号S3を入力とする掛算器、17は直
流電圧検出器11の直流電圧検出信号S4と掛算器16
の掛算信号S5を入力とするヒステリシス比較器、18
はヒステリシス比較器17の出力信号を入力とするゲー
ト信号発生回路である。 【0021】図1の装置において、チョッパ2のトラン
ジスタ5がオフであると、直流コンデンサ6は整流器1
からの電流により図示極性に充電され直流電圧VDCが出
力される。トランジスタ5がオンになると、直流コンデ
ンサ6の電圧VDCは低下する。したがって、トランジス
タ5のオン,オフ周期を調整することにより、チョッパ
2の出力電圧,電流が調整される。 【0022】整流器1への入力が単相交流電力である場
合、図2に示すように、交流電圧検出器7の検出信号S
1は交流側の正弦波信号になる。入力相数検出回路11
は電圧検出信号S1を入力として切換回路15の入力を
単相波整流回路14の単相波整流信号に切り換え、その
出力は全波整流した信号S2となる。直流電圧検出器1
0の検出信号は加減算器12において直流電圧設定信号
setと加減算され、その偏差信号は偏差増幅器13に
より増幅され直流電圧信号S3が得られる。掛算器16
は切換器15からの電圧信号S2と偏差増幅器13から
の偏差信号S3を掛算して電圧信号S5を出力する。ヒ
ステリシス比較器17は電流検出器9の電流検出信号
4と掛算器15からの電圧検出信号S5を入力として方
形波パルスS6をゲート信号発生回路18に入力し、チ
ョッパ2のトランジスタ5を制御する。 【0023】すなわち、単相入力の場合は、直流電圧制
御部の出力と単相入力電圧の単相全波整流した信号を掛
算してこれを電流指令信号とし、主回路部の全波整流器
1の直流電流を検出信号に使用して昇圧チョッパ2の制
御により入力電流を等価正弦波形とし、また入力力率が
1となるように制御する。 【0024】主回路部の交流入力が三相入力時において
は、図3に示すように、交流電圧検出器7の交流電圧検
出信号S1をもとに入力相数検出回路11の検出信号に
より切換器15の入力を直流電圧設定信号に切り換え
る。この直流電圧設定信号S2と偏差増幅器13の電圧
制御信号S3を掛算器16で掛算して信号S5を得る。
この信号S5と直流検出器9の直流検出信号S4をヒス
テリシス比較器17に入力して方形波パルス信号S6を
得、この方形波パルス信号S6をゲート信号発生回路1
8に入力し、そのゲート信号S7をトランジスタ5に供
給してチョッパ2を制御する。 【0025】従って、主回路部の交流入力が三相交流で
ある場合は、基準直流電圧設定信号に切り換えて、直流
電圧信号と掛算をする。この信号を電流波形の指令値と
して使用し、以下上記と同様にしてチョッパ2を制御す
る。これにより直流電流波形はフラットな直流波形とな
って波高値が低く高調波の少ない電流となる。 【0026】 【発明の効果】本発明は上述の如くであって、入力電流
波形が単相入力時は等価電流波形に三相入力時は等価方
形波電流となる。このため高調波電流性分が少なくて高
入力力率の整流器が経済的に得られるとともに、直流電
圧は単相入力,三相入力時も定電圧制御ができて負荷の
責務が低減することができ高性能な電力変換装置の制御
装置が得られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例による電力変換装置の制御装置
のブロック図。 【図2】図1の制御装置の単相交流入力時における要部
の電圧波形図。 【図3】図1の制御装置の三相交流入力時における要部
の電圧波形図。 【図4】一般の変換装置の交流電圧・電流波形図。 【符号の説明】 1…整流器 2…チョッパ 5…トランジスタ 6…直流コンデンサ 7…交流電圧検出器 8…変流器 9…直流電流検出器 10…直流電圧検出器 11…入力相数検出回路 12…加減算器 13…偏差増幅器 14…単相波整流回路 15…信号切換器 16…掛算器 17…ヒステリシス比較器 18…ゲート信号発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−70578(JP,A) 特開 平7−264868(JP,A) 特開 平5−130783(JP,A) 実開 平6−31384(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/217 H02M 3/155

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 交流電力を直流電力に変換する順電力変
    換部と、該順電力変換部の直流電力を調整して後段の負
    荷に直流電力を供給する直流電力調整部と、前記順電力
    変換部の交流入力の電圧を検出する交流電圧検出手段
    と、前記順電力変換部の直流出力電流を検出する直流電
    流検出手段と、前記直流電力調整部の直流出力電圧を検
    出する直流電圧検出手段と、前記交流電圧検出手段の交
    流電圧検出信号を基に前記交流入力単相か三相かを検
    出する入力相数検出回路と、基準直流電圧設定信号
    記交流電圧検出手段の検出信号を単相全波整流した単整
    流信号を入力とし前記入力相数検出回路の検出信号
    を基に入力として前記基準電圧設定信号と単相整流信号
    とを切り換える信号切換器と、前記直流電圧検出信号と
    直流設定電圧の偏差分と前記信号切換器によって切り換
    えられた信号を掛算する掛算手段と、該掛算手段の出力
    信号と前記直流電流検出の検出信号を入力として前記電
    力調整部の制御信号を出力する比較手段、によって構成
    したことを特徴とする電力変換器の制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3324536B1 (en) * 2016-11-17 2019-08-28 Delta Electronics, Inc. Electronically commutated fan system capable of being supplied by ac and dc power sources

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3324536B1 (en) * 2016-11-17 2019-08-28 Delta Electronics, Inc. Electronically commutated fan system capable of being supplied by ac and dc power sources

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