JP3623626B2 - Three-phase voltage type current control inverter - Google Patents
Three-phase voltage type current control inverter Download PDFInfo
- Publication number
- JP3623626B2 JP3623626B2 JP00800397A JP800397A JP3623626B2 JP 3623626 B2 JP3623626 B2 JP 3623626B2 JP 00800397 A JP00800397 A JP 00800397A JP 800397 A JP800397 A JP 800397A JP 3623626 B2 JP3623626 B2 JP 3623626B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- inverter
- phase
- harmonic
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、直流電圧を三相交流電力に変換するインバータに関し、特に、三相交流出力電流が正弦波に制御される電流制御インバータに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
三相電圧型電流制御インバータは、三相誘導電動機のベクトル制御や、電力を交流と直流の双方向に自在に送受電できる双方向コンバータなどの用途に需要が広まりつつある。この電流制御インバータは、出力電流が負荷の状態と無関係に目標値と一致するよう制御する必要があり、この場合、電流の目標値は正弦波が一般的であり、電流は正弦波形の目標値に忠実に追従するよう瞬時値制御されなければならない。
【0003】
三相インバータの基本構成、すなわち最も少ない数の変換素子を用いたインバータの構成は、図1に示すように6アーム・ブリッジ回路である。この回路により各相をそれぞれ正弦波形に、パルス幅変調するとき、三相交流出力電圧の最大値が、入力となる直流電圧の1/√2まで達しないという問題がある。このことは、三相の場合、往路と復路の最大点と最小点の間に60°の位相差が存在することに起因する(図3)。
【0004】
そこで本発明は、三相交流出力電圧が低下せず、変換効率の高い三相電圧型電流制御インバータの提供を解決課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の三相電圧型電流制御インバータは、パルス幅変調回路を用いたパルス幅変調により所定周波数(f)の三相交流電流を出力するインバータにおいて、上記所定周波数の正弦波信号の目標値とインバータの出力線から検出された電流フィードバック値との差を誤差として求める第1の演算器と、該第1の演算器の出力を増幅する誤差増幅器と、上記所定周波数(f)の3倍の周波数(3f)の3次高調波信号を得る3次高調波出力手段と、上記誤差増幅器の出力と上記3次高調波出力手段からの3次高調波信号とを同期して加算する第2の演算器とを備え、該第2の演算器の出力を制御出力として上記パルス幅変調回路へ入力することを特徴としている。
【0006】
ここで、上記3次高調波信号の電圧値は、上記誤差増幅器の出力である所定周波数(f)の電圧値の1/6であることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1に本発明実施例の全体のブロック図を示す。インバータ1は少くとも6個のスイッチング素子により6アーム・ブリッジ回路が構成され、各スイッチング素子はパルス幅変調回路4により開閉制御される。その結果、直流電源2の電力が三相交流電源3に変換される。三相交流出力線は3本(またはコモンを含めて4本)あるが1本のみ図示している。また、インバータの制御信号線はスイッチング素子数だけ存在する。
【0008】
本発明の特徴部分は、パルス幅変調回路4を制御する制御手段5である。この制御手段5は各相ごとに3個存在するがその1個のみを図示している。ただし、3次高調波信号(3f)は各相共通に用いることができる。
【0009】
図2に、制御手段5の一実施例を示す。第1の演算器6は、所定周波数(f)の正弦波信号、目標値Isと、インバータ1の出力線から電流検出器7により検出された電流フィードバック値IF との差を誤差として演算し、誤差増幅器8に入力する。第2の演算器9は、誤差増幅器8の出力信号と、3次高調波信号(3f)とを加算してパルス幅変調回路4に入力する。3次高調波出力回路10は、目標値Isと同期して、すなわち、各相の目標値となる正弦波信号の位相O点と3次高調波信号(3f)の位相O点が一致するように、周波数3fの正弦波信号を出力する。この3次高調波信号の振幅は誤差増幅器8の出力の1/6である。
【0010】
図3ないし図5に、図2に例示した制御手段5の各部の信号波形図を示す。図3は三相の目標値IS1、IS2、IS3を重ね合わせて示す。例えば第2相の目標値IS1が最大値Pに達した時刻から60°の位相遅れののちに第1相の目標値IS2が最小値Qに達している。図4は三相の目標値IS1、IS2、IS3に同期して出力する3次高調波信号(3f)を示してしる。図5は、パルス幅変調回路4に入力される直前の三相の電圧波形のうち一相のみを、3次高調波信号(3f)と重ねて示している。この波形は位相角60°と120°に二つのピークを有していることが特徴である。
【0011】
図6(A)〜(D)に第1の演算器6と第2の演算器9の入出力信号を例示する。図(A)は目標値となる所定周波数信号fの正弦波信号Isと、電流検出器7によるフィードバック信号IF を重畳して示している。このフィードバック信号IF が正弦波であることが確認される。図(B)は、第1の演算器6の演算出力、すなわち、信号Isと信号IF の差であって、正弦波である。図(C)は誤差増幅器8の出力信号Ef、すなわち、上記差(Is−IF )が増幅されたものであって、この出力信号も所定周波数fの正弦波である。
【0012】
第2の演算器9は誤差増幅器8の出力信号Efと3次高周波出力回路10の出力信号E3fの和を演算するもので、図4、図5において説明した通り、第2の演算器9の出力信号(Ef+E3f)は図(D)に示すように、半サイクルに二つのピークをもち、ゼロクロス点における電圧勾配が、正弦波よりも急峻な波形である。なお、第1の演算器6の入力信号Is,IF は電流信号でなく、電流波形と同形の電圧信号である。
【0013】
図7は本発明の制御手段5の制御系をモデル化して示した演算回路図である。目標値Is、インバータに対する制御出力をIo、フィードバック回路のゲインをH、誤差増幅器8のゲインをK1 、パルス幅変調回路4及びスイッチング素子の駆動回路のゲインをK2 、3次高調波をDとすれば、次式が成立する。
【0014】
【数1】
【0015】
これを整理すれば
【0016】
【数2】
【0017】
両辺をK1 で除して
【0018】
【数3】
【0019】
K1 が十分に大きいときは K1 ≫K2 、K1 ≫1であるから、
【0020】
【数4】
【0021】
となり、外乱として導入される第3高調波Dの影響が実質的に消去され、制御出力Ioは(K1 /H)が定数であるから、目標値Isに完全に正比例したものとなる。
【0022】
本発明の3次高調波出力手段は、種々な公知技術を利用して実施することができる。
図8はデジタル回路技術による実施例の一例を示す。共通のクロック発振回路11と、そのクロックパルス列のパルス数を計数する計数回路12を設ける。第1のROM(読出し専用メモリ)13には基本となる正弦波を発生させるテーブルを書き込んでおき、第2のROM14には基本波の第3の高調波となる正弦波を発生させるテーブルを書き込んでおく。第1のROMの出力データをD/A変換することにより目標値Isとなる正弦波信号が得られ、第2のROMの出力データをD/A変換することにより第3高調波信号が得られる。また、第1のROM13の出力データの値が「零」になったとき計数回路12の内容をリセットすれば常に両正弦波信号が同期して出力される。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、三相交流電力の電流のピーク値が、直流電源電圧より大幅に低下せず、ほぼ比肩する値が得られ、その結果インバータの変換効率が約30%向上した。
【0024】
また、ブリッジ型インバータにおいては、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子を一瞬なりとも同時にオンすれば直流電源の短絡事故が起きるので、クロスオーバ時に上下両アームのスイッチング素子を必ずオフにしなければならず、そのためのクロスオーバ歪が不可避であるが、本発明においては、クロスオーバ時の電圧勾配が急峻なため、このクロスオーバ歪が小さくなった。
【0025】
さらに、本発明の制御手段5は非常に小型、軽量かつ、安価に製作することができ、既設の電流制御インバータに容易に付加して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例を示す回路ブロック構成図である。
【図2】は、本発明の制御手段5の一実施例を示す回路図である。
【図3】は、本発明の作用説明図である。
【図4】は、本発明の作用説明図である。
【図5】は、本発明の作用説明図である。
【図6】は、本発明の作用説明図である。
【図7】は、本発明の制御手段5の演算回路図である。
【図8】は、本発明の3次高調波出力手段の一実施例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
1・・・・インバータ
2・・・・直流電流
3・・・・三相交流
4・・・・パルス幅変調回路
5・・・・制御手段
10・・・・3次高調波出力回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an inverter that converts a DC voltage into three-phase AC power, and more particularly to a current control inverter in which a three-phase AC output current is controlled to a sine wave.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
The demand for three-phase voltage type current control inverters is increasing for applications such as vector control of three-phase induction motors and bidirectional converters that can transmit and receive power freely in both AC and DC directions. This current control inverter must be controlled so that the output current matches the target value regardless of the load state. In this case, the current target value is generally a sine wave, and the current is a sine waveform target value. The instantaneous value must be controlled so as to faithfully follow.
[0003]
The basic configuration of the three-phase inverter, that is, the configuration of the inverter using the smallest number of conversion elements is a 6-arm bridge circuit as shown in FIG. When this circuit modulates each phase into a sine waveform and performs pulse width modulation, there is a problem that the maximum value of the three-phase AC output voltage does not reach 1 / √2 of the input DC voltage. This is because, in the case of three phases, there is a phase difference of 60 ° between the maximum point and the minimum point of the forward path and the return path (FIG. 3).
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-phase voltage-type current control inverter having a high conversion efficiency without reducing the three-phase AC output voltage.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The three-phase voltage type current control inverter of the present invention is an inverter that outputs a three-phase alternating current of a predetermined frequency (f) by pulse width modulation using a pulse width modulation circuit, and a target value of the sine wave signal of the predetermined frequency A first arithmetic unit that calculates a difference from the current feedback value detected from the output line of the inverter as an error; an error amplifier that amplifies the output of the first arithmetic unit; and three times the predetermined frequency (f) and the third-order harmonic output means for obtaining the third harmonic signal having a frequency (3f), a second for adding the third harmonic signal from the output and the third harmonic wave output unit of the error amplifier synchronously An arithmetic unit, and the output of the second arithmetic unit is input to the pulse width modulation circuit as a control output .
[0006]
Here, the voltage value of the third harmonic signal is preferably 1/6 of the voltage value of a predetermined frequency (f) which is the output of the error amplifier.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an overall block diagram of an embodiment of the present invention. The
[0008]
The characteristic part of the present invention is a control means 5 for controlling the pulse
[0009]
FIG. 2 shows an embodiment of the control means 5. The first computing unit 6 calculates a sine wave signal having a predetermined frequency (f), the target value Is, the difference between the detected actual current value I F by the
[0010]
3 to 5 show signal waveform diagrams of respective parts of the control means 5 illustrated in FIG. FIG. 3 shows three-phase target values I S1 , I S2 , and I S3 superimposed. For example, the target value I S2 of the first phase reaches the minimum value Q after a phase delay of 60 ° from the time when the target value I S1 of the second phase reaches the maximum value P. FIG. 4 shows the third harmonic signal (3f) output in synchronization with the three-phase target values I S1 , I S2 , and I S3 . FIG. 5 shows only one phase of the three-phase voltage waveforms immediately before being input to the pulse
[0011]
6A to 6D illustrate input / output signals of the first arithmetic unit 6 and the second
[0012]
Those
[0013]
FIG. 7 is an arithmetic circuit diagram modeling the control system of the control means 5 of the present invention. Target value Is, control output for inverter Io, feedback circuit gain H,
[0014]
[Expression 1]
[0015]
If you organize this [0016]
[Expression 2]
[0017]
Divide both sides by K 1
[Equation 3]
[0019]
Since when K 1 is sufficiently large is K 1 »K 2, K 1 »1 ,
[0020]
[Expression 4]
[0021]
Thus, the influence of the third harmonic D introduced as a disturbance is substantially eliminated, and (K 1 / H) is a constant, so that the control output Io is completely directly proportional to the target value Is.
[0022]
The third harmonic output means of the present invention can be implemented using various known techniques.
FIG. 8 shows an example of an embodiment using digital circuit technology. A common
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, the peak value of the current of the three-phase AC power is not significantly lower than the DC power supply voltage, and an almost comparable value is obtained. As a result, the conversion efficiency of the inverter is improved by about 30%.
[0024]
In addition, in a bridge type inverter, if the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm are turned on at the same time for a moment, a DC power supply short circuit accident will occur. Therefore, the crossover distortion is inevitable. However, in the present invention, the voltage gradient at the time of crossover is steep, so this crossover distortion is reduced.
[0025]
Furthermore, the control means 5 of the present invention can be manufactured in a very small size, light weight and at low cost, and can be easily added to an existing current control inverter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the control means 5 of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the present invention.
FIG. 4 is an operation explanatory view of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the present invention.
FIG. 6 is an operation explanatory view of the present invention.
FIG. 7 is an arithmetic circuit diagram of the control means 5 of the present invention.
FIG. 8 is a circuit block diagram showing an embodiment of the third harmonic output means of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記所定周波数の正弦波信号の目標値とインバータの出力線から検出された電流フィードバック値との差を誤差として求める第1の演算器と、
該第1の演算器の出力を増幅する誤差増幅器と、
上記所定周波数(f)の3倍の周波数(3f)の3次高調波信号を得る3次高調波出力手段と、
上記誤差増幅器の出力と上記3次高調波出力手段からの3次高調波信号とを同期して加算する第2の演算器とを備え、
該第2の演算器の出力を制御出力として上記パルス幅変調回路へ入力することを特徴とする三相電圧型電流制御インバータ。 In an inverter that outputs a three-phase alternating current of a predetermined frequency (f) by pulse width modulation using a pulse width modulation circuit ,
A first computing unit for obtaining, as an error, a difference between a target value of the sine wave signal having the predetermined frequency and a current feedback value detected from an output line of the inverter;
An error amplifier for amplifying the output of the first computing unit;
And the third-order harmonic output means for obtaining the third harmonic signal of 3 times the frequency (3f) of the predetermined frequency (f),
And third harmonic signals from the output and the third harmonic output means of said error amplifier and a second operator for adding synchronously,
A three-phase voltage-type current control inverter, wherein the output of the second arithmetic unit is input as a control output to the pulse width modulation circuit .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00800397A JP3623626B2 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Three-phase voltage type current control inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00800397A JP3623626B2 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Three-phase voltage type current control inverter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10210756A JPH10210756A (en) | 1998-08-07 |
JP3623626B2 true JP3623626B2 (en) | 2005-02-23 |
Family
ID=11681203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00800397A Expired - Fee Related JP3623626B2 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Three-phase voltage type current control inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3623626B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002345283A (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Koyo Seiko Co Ltd | Electrically operated power steering |
JP4757663B2 (en) * | 2006-03-07 | 2011-08-24 | 株式会社荏原電産 | Voltage source current control inverter |
JP5621977B2 (en) * | 2010-11-29 | 2014-11-12 | ミネベア株式会社 | 3-phase motor drive controller |
JP5333422B2 (en) * | 2010-12-07 | 2013-11-06 | 株式会社デンソー | Power converter |
CN102780410B (en) * | 2012-07-26 | 2014-11-19 | 华为技术有限公司 | Method and apparatus for modulating space vector pulse width |
JP6289675B2 (en) * | 2014-12-24 | 2018-03-07 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP00800397A patent/JP3623626B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10210756A (en) | 1998-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5045991A (en) | Unity power factor AC/DC converter | |
KR930024269A (en) | Parallel operation control device of pulse width modulation (PWM) inverter | |
JP3623626B2 (en) | Three-phase voltage type current control inverter | |
CN110531127B (en) | Power source | |
Carter et al. | Analysis of the single-phase four-quadrant PWM converter resulting in steady-state and small-signal dynamic models | |
Kolar et al. | A new concept for reconstruction of the input phase currents of a three-phase/switch/level PWM (VIENNA) rectifier based on neutral point current measurement | |
JP2924601B2 (en) | Power converter | |
JP6876585B2 (en) | Power converter and power conversion system | |
RU2458381C2 (en) | Single-phase active electric filter | |
Espinoza et al. | Modelling and implementation of space vector PWM techniques in active filter applications | |
Himmelstoss et al. | Compensated class-D amplifier as high quality AC-voltage source | |
Spence et al. | Robust Compensation of Dead Time in DCM for Grid Connected Bridge Inverters | |
JP4582933B2 (en) | Control circuit for PWM converter with multiphase neutral point | |
RU42720U1 (en) | THREE PHASE ACTIVE ELECTRIC FILTER | |
Satish et al. | Carrier-based control of matrix converter in linear and over-modulation modes | |
JP3518978B2 (en) | Converter control device for obtaining DC from polyphase AC | |
JP3618875B2 (en) | Pulse width modulation controlled power converter | |
JPH0937554A (en) | Control device of pwm converter and uninterruptible power supply device using the control device | |
JP2783069B2 (en) | Power converter | |
JP2875587B2 (en) | Pulse width modulation inverter and uninterruptible power supply | |
JPH04172972A (en) | Pwm power converting device | |
JP3597306B2 (en) | Static power converter | |
JPH066980A (en) | Inverter control system | |
JP2924589B2 (en) | Power converter | |
SU997208A1 (en) | Dc voltage-to-ac sinusoidal voltage converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040727 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040924 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041026 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091203 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101203 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |