JP3597306B2 - 静止型電力変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源に接続されて歪みの少ない基本波力率 100%の交流電流を入出力する静止型電力変換装置、に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
交流電源に接続されてパルス幅変調制御変換器(以下PWM変換器と称する)のパルス幅変調(PWM)制御を行い、交流電流を入出力する静止型電力変換装置が、知られている。
特に、静止型電力変換装置の制御方式において、交流電源から供給される電流または交流電源に回生する電流を正弦波状にし、かつ、基本波力率を 100%にする場合、直流電圧制御アンプ出力と交流電源同期信号により作成される電流指令を得て、その電流指令に交流電流が追従する如くに、PWM変換制御が行われている。
これを、図2〜図4を用いて説明する。
【0003】
図2は静止型電力変換装置の要部構成を示すものであって、1は交流電源、2は静止型電力変換装置である。
静止型電力変換装置2において、20はPWM変換器21を制御する制御回路、22はリアクトル、23は直流コンデンサ、24は直流電圧検出器、25は負荷である。
すなわち、静止型電力変換装置2はPWM変換器21がリアクトル22を介して交流電源1を得て、そのPWM変換器21の直流側に、フィルタとして作用する直流コンデンサ23および負荷25が接続される主回路構成をなす。
PWM変換器21は、オンオフ可能な半導体スイッチング素子および半導体スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードから、三相ブリッジ回路を構成している。
直流電圧検出器24は、直流コンデンサ23の直流電圧Vdを検出するため設けられている。
【0004】
図3は静止型電力変換装置の制御回路の従来例を示すものであって、 201は電圧制御アンプ、 202は掛算器、 203は電流制御アンプ、 204は比較器、 205は三角波発生器である。
すなわち、制御回路20において、電圧制御アンプ 201は直流コンデンサ23の直流電圧指令Vd*と実際の直流電圧Vdとを入力し、その偏差を増幅した直流電圧偏差Vdcを掛算器 202に出力する。
掛算器 202は、交流電源1に同期した交流電圧Vsと直流電圧偏差Vdcとを入力し、その積を交流電流指令I*として、電流制御アンプ 203に出力する。
電流制御アンプ 203は、交流電流指令I*と実際の交流電流Iとを入力し、その偏差を増幅した変換器電圧指令V*を、比較器 204に出力する。
比較器 204は、変換器電圧指令V*と三角波発生器 205出力の三角波Sとを入力し、その大小の比較から、PWM変換器21の半導体スイッチング素子へのゲ−トパルスGcを、発生する。
【0005】
図4は静止型電力変換装置の動作の理解を容易にするため示し、交流電源1の交流電圧VsとPWM変換器21の交流入力電圧Vcと交流電流Iとリアクトル22に印加されるリアクトル電圧Vxのベクトル関係を、示している。
すなわち、静止型電力変換装置の順変換動作の場合〔図4(a)〕,逆変換動作の場合〔図4(b)〕、交流電源1から供給される交流電流Iまたは交流電源1に回生する交流電流Iは、交流電圧Vsと同位相あるいは逆位相になるように制御することにより、電源から見た基本波力率を、図示の如くに 100%にすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の従来技術においては、交流電流指令I*に交流電流Iが追従する如く、PWM変換器を駆動するものであるため、その交流電流Iにはリップルが含まれる。
したがって、信号対ノイズの比すなわち交流電流指令対交流電流のリップル分の比が小さくなって対ノイズ特性が悪化することから、リップル分の除去のために大きなフィルタが必要となり、よって、負荷の過渡変動による応答が悪くなるものとなって、直流コンデンサの変動が大きくなるという不具合があった。
【0007】
しかして本発明の目的とするところは、負荷の過渡変動による応答を改善しかつ直流コンデンサの変動を小さくし得る格別な静止型電力変換装置を提供する、ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述したような点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成したものである。すなわち、
オンオフ可能な半導体スイッチング素子および半導体スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードからなるPWM変換器と、PWM変換器の交流電源側に直列に接続されるリアクトルと、PWM変換器の直流側に接続される直流コンデンサとを具備して構成するとともに、
PWM変換器を制御する制御回路は、直流電圧指令および実際の直流電圧の偏差を増幅して直流電圧偏差を出力する偏差増幅手段と、交流電源電圧の位相を90度遅らせた遅れ電圧を出力する遅れ電圧出力手段と、偏差増幅手段の出力と遅れ電圧出力手段の出力の積を無効分電圧指令として出力する掛算手段と、掛算手段出力と交流電源電圧を加算した変換器電圧指令を出力する加算手段と、加算手段出力と三角波発生器出力の三角波との大小の比較から半導体スイッチング素子へのゲ−トパルスを発生する比較手段とを、
設けて成るものである。
【0009】
かかる解決手段の作用を、図4を参照して説明する。
さて、順変換動作の場合には、(基本波力率= 100%)になっているとき、
図4(a)のベクトル図が成立する。
このとき、リアクトル22に印加されるリアクトル電圧Vxは、電源の交流電圧
Vsより90度進んでいる。
したがって、リアクトル電圧Vxの反対位相の電圧と交流電圧Vsとをベクトル的に換算した電圧を、PWM変換器21の交流入力電圧Vcとすれば良い。
同様に、逆変換動作の場合には、リアクトル電圧Vxは交流電圧Vsより90度遅れている。
したがって、リアクトル電圧Vxの反対位相の電圧と交流電圧Vsとをベクトル的に換算した電圧を、PWM変換器21の交流入力電圧Vcとすれば良い。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明が適用された静止型電力変換装置の制御回路を図3に類して示したものであって、20’は制御回路である。
制御回路20’において、 202’は掛算器、 204’は比較器、 206は遅れ回路、
207は加算器である。
【0011】
すなわち、直流電圧指令Vd*および直流電圧Vdを入力とする電圧制御アンプ 201と、交流電圧Vsを入力とする遅れ回路 206と、電圧制御アンプ 201出力の直流電圧偏差Vdcおよび遅れ回路 206出力の遅れ電圧Vsqを入力とする掛算器 202’と、掛算器 202’出力の無効分電圧指令Vsq*および交流電圧Vsを入力とする加算器 207と、三角波発生器 205と、加算器 207出力の変換器電圧指令
V*’および三角波発生器 205出力の三角波Sを入力としてゲ−トパルスGc’を発生する比較器 204’とからなる。
ここで、遅れ回路 206は交流電源1の交流電圧Vsの位相が90度遅れた遅れ電圧Vsqを得るものであり、掛算器 202’は直流電圧偏差Vdcと遅れ電圧Vsqの積を無効分電圧指令Vsq*として得るものであり、加算器 207は無効分電圧指令
Vsq*と交流電圧Vsの和を変換器電圧指令V*’として得るものである。
【0012】
かくの如く制御回路20’は、リアクトル22に印加されるリアクトル電圧Vxの反対位相の電圧を無効分電圧指令Vsq*によって指令し、それと電源の交流電圧Vsが加算された変換器電圧指令V*’を得ることにより、図4の如きPWM変換器21の交流入力電圧Vcが制御されるものである。
つまり、交流電圧Vsは一定であるから、負荷25の変化によって無効分電圧指令Vsq*のみが変化し、したがって、交流入力電圧Vcが変化する。
かようにして、直流電圧偏差Vdcにより無効分電圧指令Vsq*のみを制御するものとなって、図3に示される如きマイナ−の電流制御ル−プが除去され、その分負荷の過渡変動による応答が改善され、直流コンデンの変動を小さくすることができる。
さらには、直流電圧偏差Vdcが正のとき図4(a)の順変換動作を制御できることから、直流電圧偏差Vdcが負のときに図4(b)の逆交換動作を制御できることは、明らかである。
【0013】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、負荷の過渡変動による応答を改善しかつ直流コンデンサの変動を小さくし得る簡便な構成の静止型電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明が適用された静止型電力変換装置の制御回路の一例を示す部分ブロック図である。
【図2】図2は静止型電力変換装置の要部構成を示す系統図である。
【図3】図3は静止型電力変換装置の制御回路の従来例を示す部分ブロックである。
【図4】図4は静止型電力変換装置の動作の理解を容易にするため示したベクトル図である。
【符号の説明】
1 交流電源
2 静止型電力変換装置
20 制御回路
20’ 制御回路
201 電圧制御アンプ
202’ 掛算器
203 電流制御アンプ
204’ 比較器
205 三角波発生器
206 遅れ回路
207 加算器
21 パルス幅変調制御変換器(PWM変換器)
22 リアクトル
23 直流コンデンサ
24 直流電圧検出器
25 負荷
I 交流電流
Vs 交流電圧
Vx リアクトル電圧
Vc 交流入力電圧
Vd 直流電圧
Vd* 直流電圧指令
Vdc 直流電圧偏差
I* 交流電流指令
V*’ 変換器電圧指令
S 三角波
Gc’ ゲ−トパルス
Vsq 遅れ電圧
Vsq* 無効分電圧指令
Claims (1)
- 交流電源に直列に接続されたリアクトルと、該リアクトルの反電源側に設けられたパルス幅変調制御変換器と、該パルス幅変調制御変換器の直流側に設けられた直列コンデンサとを備えるとともに、交流電源同期信号に基づく変換器電圧指令により前記パルス幅変調制御変換器へのゲ−トパルスを得る静止型電力変換装置において、
交流電源電圧の位相を90度遅らせた遅れ電圧を出力する遅れ電圧出力手段と、直流電圧指令および実際の直流電圧による直流電圧偏差増幅値と前記遅れ電圧出力手段の出力との積を無効分電圧指令として発生する掛算手段と、該掛算手段出力と交流電源電圧を加算した変換器電圧指令を発生する加算手段とを、
設けて成ることを特徴とする静止型電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11549796A JP3597306B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 静止型電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11549796A JP3597306B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 静止型電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09285128A JPH09285128A (ja) | 1997-10-31 |
JP3597306B2 true JP3597306B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=14663980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11549796A Expired - Lifetime JP3597306B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 静止型電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3597306B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3999012B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2007-10-31 | 富士通株式会社 | 波長可変光フィルタの制御方法および制御装置 |
-
1996
- 1996-04-12 JP JP11549796A patent/JP3597306B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09285128A (ja) | 1997-10-31 |
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