JP3968572B2 - Power converter with multiple inverters connected in parallel - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のインバータを並列接続した構成の電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインバータの並列運転方法の1つとして、各インバータの出力電圧と出力電流とを検出し、これに基づいて有効電力を計算で求め、有効電力の計算値によってインバータの出力周波数を制御し、各インバータを同期運転させる方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来方法には、次の欠点があった。
(1) 有効電力を計算するのに時間がかかり、応答特性が悪い。
(2) 負荷の有効電力か横流の有効電力かを区別できないので、負荷により周波数が変化する。
(3) 周波数に対する有効電力はインバータの主回路の定数で決まり、各インバータとも、調整が必要である。
【0004】
そこで、本発明の目的は、複数のインバータ間の位相差を検出する時間遅れが少なく、且つ比較的簡単に同期運転を行うことができる電力変換装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、直流を交流に変換するための変換用スイッチをそれぞれ含む複数のインバータ回路と、前記複数のインバータ回路の出力端子にそれぞれ接続された複数のLCフィルタと、前記複数のLCフィルタの出力端子を互いに並列に接続する共通出力導体と、前記複数のインバータ回路の出力電圧の振幅指令値を与えるための共通又は複数の出力電圧振幅指令手段と、前記複数のインバータ回路の出力電圧の周波数指令値を与えるための共通又は複数の周波数指令手段と、前記複数のインバータ回路の共通位相信号を形成するために設けられた第1及び第2の共通位相信号形成用導体と、前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体間に所定の直流バイアス電圧を供給するためのバイアス電源と、前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間が電気的に接続状態にあるか否かを検出し、この検出信号を共通位相信号として出力する単一又は複数の共通位相信号検出手段と、前記出力電圧振幅指令手段と前記周波数指令手段と前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体と前記共通位相信号検出手段とにそれぞれ接続され、前記複数のインバータ回路を同期運転することができるように前記変換用スイッチを制御するための複数のインバータ制御回路とを具備し、前記複数のインバータ制御回路のそれぞれが、前記周波数指令手段に接続された第1の入力端子と前記複数のインバータ回路の同期運転を行うための補正信号を受け入れるための第2の入力端子とを有し、前記周波数指令値を前記補正信号によって補正して補正周波数指令を形成する周波数指令補正手段と、前記出力電圧振幅指令手段と前記周波数指令補正手段とに接続され、前記出力電圧振幅指令と前記補正周波数指令とに従う正弦波信号を発生する正弦波発生手段と、前記インバータ回路の出力電圧が前記正弦波信号で指令された電圧になるように前記インバータ回路の前記変換用スイッチを制御するためのスイッチ制御信号を形成するスイッチ制御信号形成手段と、前記正弦波信号に同期した方形波信号を発生する方形波発生手段と、前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間に接続され且つ前記方形波発生手段から発生した前記方形波に応答してオンになるように構成された共通位相信号形成用スイッチ手段と、前記方形波発生手段と前記共通位相信号検出手段とに接続され、前記方形波信号と前記共通位相信号との位相差を検出し、この位相差検出信号に対応するように前記補正信号を作成し、この補正信号を前記周波数指令補正手段の前記第2の入力端子に供給する位相差検出手段とを有していることを特徴とする電力変換装置に係わるものである。
【0006】
なお、請求項2に示すように、前記共通位相信号形成用スイッチ手段は、前記第1の共通位相信号形成用導体に接続されたコレクタと前記第2の共通位相信号形成用導体に接続されたエミッタとを有するトランジスタ又はホトトランジスタと、前記方形波信号に応答して前記トランジスタ又はホトトランジスタをオン状態に制御する手段とから成ることが望ましい。
また、請求項3に示すように、前記共通位相信号検出手段は、前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間の電圧の位相反転信号を前記位相信号として出力するものであることが望ましい。
また、請求項4に示すように、前記位相差検出手段は、前記方形波発生手段と前記共通位相信号検出手段とに接続され、前記方形波信号と前記共通位相信号検出信号との位相差を示すパルスを発生する論理回路と、前記論理回路から得られた前記位相差を示すパルスをこのパルスの幅に反比例又は比例するように振幅が変化する電圧に変換し、これを前記補正信号として出力するパルス・電圧変換回路とから成ることが望ましい。
【0007】
【発明の効果】
各請求項の発明においては、各インバータの周波数情報を含む正弦波に同期した方形波発生手段と共通位相信号形成用スイッチ手段と第1及び第2の共通位相信号形成用導体との働きによって共通位相信号を形成し、この共通位相信号と自己の位相信号としての方形波との位相差を示す信号を形成し、これによって周波数指令を補正する。従って、比較的簡単な方法で、複数のインバータの同期運転を達成することができる。
また、本発明では、従来方法のように有効電力を計算で求めることが不要であるので、位相差の検出の時間遅れが少なくなり、並列運転の応答特性が向上する。
また、本発明では、有効電力の負荷分と横流分との比率に無関係にインバータを同期運転することができ、負荷の変化による周波数の変化を少なくする又は無くすことができる。
【0008】
【第1の実施形態】
次に、図1〜図6を参照して本発明の第1の実施形態に係る複数のインバータを並列接続した電力変換装置を説明する。
【0009】
図1に示す電力変換装置は、直流電源1a、1bに接続された第1及び第2のインバータ回路2a、2bと、第1及び第2のインバータ回路2a、2bの出力端子に接続された第1及び第2のフィルタ3a、3bと、第1及び第2のフィルタ3a、3bの出力端子にそれぞれ接続された第1及び第2の共通出力導体4、5と、第1及び第2のインバータ制御回路6a、6bと、第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8と、第1及び第2のインバータ制御回路6a、6bに含むように示されている第1及び第2の直流バイアス電圧源9a、9b及び第1及び第2の電流制限抵抗10a、10bとを有している。第1及び第2の共通出力導体4、5には図示されていない共通の負荷回路が接続される。従って、第1及び第2のインバータ回路2a、2bは第1及び第2のフィルタ3a、3bを介して並列接続されており、共通の負荷回路に交流電力を供給する。
【0010】
以下、図1の各部を更に詳細に説明する。なお、第1のインバータ回路2aと第1のフィルタ3aと第1のインバータ制御回路6aとから成る第1のインバータと、第2のインバータ回路2bと第2のフィルタ3bと第2のインバータ制御回路6bとから成る第2のインバータとは、それぞれ同一に構成されているので、共通する構成要素に同一の参照番号を付し、第1及び第2のインバータを添字a、bで区別し、第1のインバータを詳しく説明し、第2のインバータの説明を省略する。
【0011】
直流を交流に変換するための第1のインバータ回路2a即ち直流−交流変換回路は、図2に示すように第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチQ1 、Q2 、Q3 、Q4 のブリッジ回路から成る。第1〜第4の変換用スイッチQ1 〜Q4 は例えばIGBT又はトランジスタ又はFET等の半導体スイッチで構成される。第1及び第2の変換用スイッチQ1 、Q2 の第1の直列回路と第3及び第4の変換用スイッチQ3、Q4の第2の直列回路は直流電源1aに並列に接続されている。第1及び第2の変換用スイッチQ1 、Q2 の相互接続点に接続された第1の出力端子としてのライン11aと第3及び第4の変換用スイッチQ3 、Q4 の相互接続点に接続された第2の出力端子としてのライン12aは第1のフィルタ3aを介して第1及び第2の共通出力導体4、5に接続されている。第1のインバータ回路2aにおいては第1及び第4の変換用スイッチQ1 、Q4 が同時にオンの時に第1及び第2の出力ライン11a、12a間に第1の方向の出力電圧が得られ、第2及び第3の変換用スイッチQ2 、Q3 が同時にオンの時に第1及び第2の出力ライン11a、12a間に第2の方向の出力電圧が得られる。
【0012】
第1のフィルタ3aはLCフィルタであって、インダクタ13aとコンデンサ14aとから成る。インダクタ13aは第1の出力ライン11aに直列に接続され、コンデンサ14aはインダクタ13aを介して第1及び第2の出力ライン11a、12a間に並列に接続されている。このフィルタ3aはインバータ回路2aの変換用スイッチQ1 〜Q4 のオン・オフに基づく高周波成分を除去し、近似正弦波を作るものである。
【0013】
第1及び第2のインバータ制御回路6a、6bは、図1に示すように大別して、第1及び第2の出力電圧振幅指令手段15a、15bと、第1及び第2の出力周波数指令手段16a、16bと、第1及び第2の周波数指令補正手段17a、17bと、第1及び第2の正弦波発生手段18a、18bと、第1及び第2のスイッチ制御信号形成手段19a、19bと、第1及び第2の方形波発生手段20a、20bと、第1及び第2の共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bと、第1及び第2の共通位相信号検出手段22a、22bと、第1及び第2の位相差検出手段23a、23bと、第1及び第2のバイアス用電源9a、9bと、第1及び第2の電流制限抵抗10a、10bとから成る。第1及び第2のインバータ制御回路6a、6bはユニット化するために互いに同一に形成されている。
【0014】
スイッチ制御信号形成手段19aは、インバータ回路2aの出力電圧を正弦波発生手段18aから発生した正弦波信号即ち電圧指令に一致させるようにインバータ回路2aのスイッチQ1 〜Q4 をオン・オフするためのスイッチ制御信号を形成するための回路手段であって、図2に示すように誤差信号形成手段24と、比例積分微分即ちPID器25と、鋸波発生器26と、コンパレータ27と、NOT回路28とから成る。なお、誤差信号形成手段24とPID器25とを合せて誤差信号形成回路又は誤差増幅器と呼ぶこともできる。
【0015】
誤差信号形成手段24は、第1のフィルタ3aの出力端子にライン29aで接続された第1の入力端子と正弦波発生手段18aにライン30aで接続された第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の出力電圧検出信号と前記第2の入力端子の前記正弦波信号との差を示す誤差信号を出力する。誤差信号形成手段24に接続されたPID器25は誤差信号に所定の補償を施す。なお、誤差信号形成手段24の一方の入力端子を図1で点線で示すようにフィルタ31aを介してインバータ回路2aの出力ライン11aに接続することができる。この場合、フィルタ31aはフィルタ3aと同様にインバータ回路2aの出力から高周波成分を除去するように構成する。
【0016】
鋸波発生器26は、第1及び第2の出力導体4、5間の交流電圧の周波数(例えば50Hz)よりも十分に高い繰返し周波数(例えば20kHz )を有し、且つPID器25の出力信号を横切る振幅レベルを有する鋸波電圧又は三角波電圧を発生する。
【0017】
コンパレータ27は、PID器25に接続された一方の入力端子と鋸波発生器26に接続された他方の入力端子とを有し、図3(A)に示すようにPID器25から得られた補償された誤差信号Ve と鋸波信号Vt とを比較し、補償された誤差信号Ve が鋸波信号Vt よりも高い時に高レベルになる図3(B)に示すパルス幅変調出力を発生する。コンパレータ27の出力は図示が省略されている周知の駆動回路を介して第1及び第4の変換用スイッチQ1 、Q4 の制御端子に接続され、また、NOT回路28と図示が省略されている駆動回路とを介して第2及び第3の変換用スイッチQ2 、Q3 の制御端子に接続されている。NOT回路28は、図3(B)のコンパレータ27の出力を図3(C)に示すように位相反転する。なお、図3(B)のパルスと図3(C)のパルスとの間に周知のデッドタイム即ち休止期間を設けることが望ましい。また、スイッチ制御形成手段19aは、図2の回路に限定されるものでなく、インバータ出力電圧を出力電圧指令としての正弦波信号に追従させるためのPWMパルスを形成して第1〜第4の変換用スイッチQ1 〜Q4 に供給することができるものであれば、どのような回路でもよい。また、図1の実施形態では、第1及び第2のインバータをユニット化するためにこれ等が同一に構成されている。従って、図1の第1及び第2のスイッチ制御信号形成手段19a、19bは鋸波発生器26を独立に有しているが、この代りに1つの鋸波発生器26を第1及び第2のスイッチ制御信号形成回路19a、19bで共用するように構成することができる。
【0018】
図2の出力電圧振幅指令手段15aはインバータ回路2aの目標出力電圧振幅を示す指令値を発生するものであって、ライン32aによって正弦波発生手段18aに接続されている。
【0019】
周波数指令発生手段16aは、ライン33aにインバータ回路2aの出力電圧の目標周波数(例えば50Hz )を示す指令値を発生する。
【0020】
周波数指令補正手段17aは、減算器又は合成器から成り、周波数指令ライン33aに接続された第1の入力端子と、位相差検出手段23aの出力ライン34aに接続された第2の入力端子とを有し、ライン33aの周波数指令からライン34aの補正値を減算し、ライン35aに補正後の周波数指令を出力する。この補正手段17aにおける減算は、第1及び第2のインバータ回路2a、2bの出力を同期化させるように行われる。
【0021】
正弦波発生手段18aは出力電圧振幅指令ライン32aと補正後周波数指令ライン35aとに接続され、ライン32aの出力電圧振幅指令に対応する振幅情報を有し且つライン35aの補正後の周波数指令に対応する周波数情報を有する正弦波信号をライン30aに出力する。この正弦波信号はインバータ回路2aの目標出力電圧指令を示す。
【0022】
方形波発生手段20aは、正弦波発生手段18aにライン36aで接続されており、正弦波発生手段18aから発生する正弦波信号に同期した図5(A)に示す方形波信号Va をライン37aに出力する。この実施形態の方形波発生手段20aはゼロクスコンパレータによって形成され、正弦波信号を方形波に波形整形して図5(A)に示すデューティ比が50%の方形波信号Va を出力する。しかし、方形波発生手段20aはこれに限定されるものでなく、例えば補正手段17aの出力ライン35aに方形波発生手段20aを接続し、ライン35aの補正後の周波数指令に基づいて方形波信号Va を独立に形成することができる。
方形波信号Va は第1のインバータ回路2a即ち自号機の位相情報を含む信号であるので、自号機位相信号と呼ぶこともできるものであり、正弦波信号と同一の繰返し周波数を有する。
【0023】
共通位相信号形成用スイッチ手段21aは、NPN型のホトトランジスタ38と発光ダイオード39とから成る。ホトトランジスタ38のコレクタは第1の共通位相信号形成用導体7に接続され、エミッタは第2の共通位相信号形成用導体8に接続されている。ホトトランジスタ38を方形波信号に応答してオン状態に制御する手段としての発光ダイオード39は方形波信号ライン37aとグランドとの間に接続され、且つホトトランジスタ38に光結合されている。第1及び第2のインバータのための第1及び第2の共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bのいずれか一方又は両方がオン状態の時には第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8間が電気的に短絡され、これ等の間は低レベル即ち論理の0状態になる。第1及び第2の共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bの両方が同時にオフの時には第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8間が高レベル即ち論理の1の状態になる。
【0024】
共通位相信号を形成するために、第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8間に第1の電流制限抵抗10aを介して第1のバイアス用直流電源9aが接続されている。図1及び図2ではバイアス用電源9が第1及び第2のインバータ制御回路6a、6bに独立に設けられているが、いずれか一方のみに設けて共用することができる。
【0025】
共通位相信号検出手段22aは、発光ダイオード40とホトトランジスタ41と直流電源42と電流制限抵抗43とから成り、図5(B)に示す共通位相検出信号Vcom を発生する。発光ダイオード40は第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8間に接続されており、これ等の導体7、8間が高レベルの時に発光する。発光ダイオード40に光結合されたホトトランジスタ41のコレクタは抵抗43を介して電源42に接続され、エミッタはグランドに接続されている。また、ホトトランジスタ41のコレクタに共通位相信号出力ライン44が接続されている。なお、電源42を省き、電源9aを共用することができる。
発光ダイオード40の発光期間には、ホトトランジスタ41がオンになり、ライン44の共通位相検出信号Vcom は図5(B)(E)に示すように低レベルになる。また、発光ダイオード40の非発光期間にはホトトランジスタ41がオフになり、共通位相検出信号Vcom は高レベルになる。
【0026】
図5(A)(D)は第1及び第2のインバータの自号機位相信号としての方形波信号Va 、Vb を示し、図5(B)(E)は共通位相検出信号Vcom を示し、図5(C)は図5(A)の第1の方形波信号Va と図4(B)の共通位相検出信号Vcom との位相差を示し、図5(F)は図5(D)の第2の方形波信号Vb と図5(E)の共通位相検出信号Vcom との位相差を示し、図5(G)は第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8間の電圧Vabを示す。
図5(G)に示す共通位相信号形成用導体7、8間の電圧Vabと図5(B)(E)の共通位相検出信号Vcom とは互いに逆位相となる。即ち、第1及び第2の共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bの少なくとも一方がオン状態の時に共通位相信号形成用導体7、8間の電圧Vabが低レベルとなり、逆に共通位相検出信号Vcom が高レベルになる。
【0027】
位相差検出手段23aは、ライン45、37aによって方形波発生手段20aに接続され、且つライン44によって共通位相信号検出手段22aに接続され、且つ方形波信号Va と共通位相検出信号Vcom との位相差を検出し、この位相差を示す信号を周波数の補正信号Vfcとして出力する。
【0028】
図4は図2の位相差検出手段23aの1例を示す。この位相差検出手段23aは、大別して位相差パルス形成手段としての排他的OR回路46と、パルス・電圧変換回路47とから成る。排他的OR回路46の一方の入力端子は方形波信号ライン45に接続され、他方の入力端子は共通位相信号検出手段22aの出力ライン44に接続されている。従って、排他的OR回路46の出力Vpaは、図6(D)に示すように図6(A)の方形波信号Va と図6(C)の共通位相検出信号Vcom とが互いに異なるレベルになる期間t1 〜t2 及びt4 〜t6 において高レベルとなる位相差パルスを発生する。図6では位相差の変化を示すために図6(C)の共通位相差検出信号Vcom が図5(B)のそれとは異なるように示されている。
なお、排他的OR回路46の代りに、これと同等の出力パルスを生成することができる別の論理回路を使用することができる。
【0029】
パルス・電圧変換回路47は、第1のNOT回路48、第1及び第2の選択スイッチ49、50、90度遅延回路51、第2のNOT回路52、定積分回路53とから成る。また、定積分回路53は積分器54とサンプル・ホールド回路55とから成る。
【0030】
90度遅延回路51は、方形波信号ライン45に接続されており、図6(A)に示す方形波信号Va の90度遅れ信号Va90 を図6(B)に示すように発生する。図6のt2 〜t3 期間は90度の遅れ時間に相当する。
【0031】
排他的OR回路46の出力端子は第1のNOT回路48と第1の選択スイッチ49とを介して積分器54に接続され且つ第2の選択スイッチ回路50を介して積分器54に接続されている。第1の選択スイッチ49は遅延回路51に接続された制御端子を有し、遅延回路51の出力信号が高レベルの時にオンになる。第2の選択スイッチ50は第2のNOT回路52を介して遅延回路51に接続された制御端子を有し、遅延回路51の出力が低レベルの時にオンになる。従って、第1及び第2の選択スイッチ49、50の共通出力ライン即ち積分器54の入力ラインには図6(E)に示す積分入力信号Vinが得られる。図6(D)の排他的OR回路46から得られた出力Vpa即ち位相差検出パルスの幅は、位相の変化に応じて変化する。図6ではt4 〜t6 期間の出力Vpaの幅がt1 〜t2 期間の出力Vpaの幅よりも大きく示されている。これに応じて図6(E)の積分器入力信号Vinも変化している。
【0032】
積分器54は図6(E)の積分器入力信号Vinを積分して図6(F)の積分器出力信号Vout を発生する。この積分器54は、ライン45の方形波信号Va の立上りエッジでリセットされ、再び積分を開始する。図6のt1 及びt4 で積分器入力信号Vinが低レベルになると、放電によって積分器出力信号Vout は傾斜を有して減少する。積分器54に接続されたサンプル・ホールド回路55は図6のt2 及びt6 に示すライン45の方形波信号Va の立上りエッジに応答して図6(F)の積分器出力Vout をサンプリングし、且つホールドして図6(G)に示す周波数補正信号Vfcをライン34aに送出する。なお、サンプル・ホールド回路55の出力段に平滑用のフィルタを接続することができる。
また、図1の周波数補正手段17aを加算器で構成し、位相差検出手段23aから負の極性を有する周波数補正信号Vfcを発生させることができる。
【0033】
図6(G)に示すように周波数補正信号Vfcが変化すると、図1及び図2に示す周波数補正手段17aの出力も変化し、結果としてインバータ回路2aの出力周波数も変化し、第1及び第2のインバータの同期運転が達成される。
【0034】
上述から明らかなように本実施形態は次の効果を有する。
(1) 共通位相信号を形成し、この共通位相信号と自己のインバータの位相を示す方形波との位相差を検出し、周波数補正信号としているので、同期運転を比較的簡単に達成できる。
(2) 従来方法で必要であった有効電力の計算が不要であるので、位相差検出の時間遅れが少なくなり、同期運転の制御の応答特性が向上する。
(3) 有効電力と無関係に同期運転を制御するので、従来方法で生じた負荷の変化による周波数の変動を防ぐことができる。
(4) 共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bと第1及び第2の共通位相信号形成用導体7、8とを使用して共通位相信号を形成するので、共通位相信号を簡単に作成することができる。
(5) 共通位相信号形成用スイッチ手段21aとしてホトトランジスタ38と発光ダイオード39とを使用しているので、インバータ制御回路6aの主回路部分と電気的に分離して共通位相信号を容易に作成することができる。
(6) 共通位相信号検出手段22aとして発光ダイオード40とホトトランジスタ41とを使用しているので、インバータ制御回路6aの主回路部分と電気的に分離して共通位相信号を容易に検出することができる。
(7) 位相差検出手段23aを、排他的OR回路46から成る位相差パルス形成回路と定積分回路53から成るパルス・電圧変換回路を使用して構成するので、位相差検出及び周波数補正信号の形成を容易に達成できる。
【0035】
【第2の実施形態】
次に、図7を参照して第2の実施形態の電力変換装置を説明する。但し、図7において図1と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0036】
図7の電力変換装置の主回路は図1と同一に構成されている。図7のスイッチ制御回路6a′、6b′は図1のスイッチ制御回路6a、6bと多くの部分において同一であるが、一部において相違している。即ち、図7では、図1の第1及び第2の出力電圧振幅指令手段15a、15bの代りにこれ等と同一の機能を有する共通の出力電圧振幅指令手段15が設けられ、また、第1及び第2の周波数指令手段16a、16bの代りにこれ等と同一の機能を有する共通の周波数指令手段16が設けられ、また、第1及び第2の共通位相信号検出手段22a、22bの代りにこれ等と同一の機能を有する共通の位相信号検出手段22が設けられ、また、第1及び第2のバイアス直流電源9a、9b及び抵抗10a、10bの代りにこれ等と同一の機能を有する共通のバイアス直流電源9及び抵抗10が設けられ、これ等以外は図1と同一に構成されている。
【0037】
更に詳細には、共通の出力電圧振幅指令手段15がライン32a、32bによって第1及び第2の正弦波発生手段18a、18bにそれぞれ接続されている。共通の周波数指令手段16がライン33a、33bによって第1及び第2の周波数指令補正手段17a、17bに接続されている。共通位相信号検出手段22がライン44a、44bによって第1及び第2の位相差検出手段23a、23bに接続されている。
【0038】
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同一の効果が得られる他に、第1及び第2のインバータのために出力電圧振幅指令手段15、周波数指令手段16、共通位相信号検出手段22、バイアス直流電源9、及び抵抗10を共通に設けたので、この分だけ小型化及び低コスト化を図ることができるという効果も得ることができる。
【0039】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) インバータ回路2a、2b、フィルタ3a、3b、共通出力導体4、5を周知の3相交流回路に変形することができる。
(2) 図1及び図7では第1及び第2のインバータの直流電源1a、1bが独立に設けられているが、これを共通電源にすることができる。
(3) 共通位相信号形成用スイッチ手段21a、21bをバイポーラトランジスタで形成し、これをホトトランジスタ38の代りに導体7、8間に接続し、ベースを方形波発生手段20a、20bに接続することができる。
(4) 共通位相信号検出手段22a、22bをバイポーラトランジスタを含む回路で形成することができる。この場合には例えば図2のホトトランジスタ41をバイポーラトランジスタとし、発光ダイオード4の代りに導体7、8間の電圧をバイポーラトランジスタのベースに印加する。
(5) 図7の出力電圧振幅指令手段15、周波数指令手段16、共通位相信号検出手段22、及びバイアス直流電圧源9から選択された1つ又は複数のみを第1及び第2のインバータに対して共通に設け、選択しなかった残りを図1と同様に個別に設けることができる。また、第1及び第2のインバ−タの出力電圧の検出を1箇所で行い、これを共用してもよい。
(6) 3台又はこれ以上のインバータを並列接続する場合にも本発明を適用することができる。
(7) インバータ制御回路6a、6b、6a′、6b′の一部をディジタル回路で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に従う電力変換装置を示すブロック図である。
【図2】図1の第1のインバータ部分を詳しく示すブロック図である。
【図3】図2のスイッチ制御信号形成回路の各部の電圧状態を示す波形図である。
【図4】図2の位相差検出手段の1例を詳しく示す回路図である。
【図5】図2の各部の電圧状態を示す波形図である。
【図6】図4の各部の電圧状態を示す波形図である。
【図7】第2の実施形態の電力変換装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1a、1b 第1及び第2の直流電源
2a、2b 第1及び第2のインバータ回路
3a、3b 第1及び第2のフィルタ
4、5 第1及び第2の共通出力導体
6a、6b 第1及び第2のインバータ制御回路
7、8 第1及び第2の共通位相信号形成用導体
9、9a、9b バイアス用直流電源
10、10a、10b 抵抗
15、15a、15b 出力電圧振幅指令手段
16、16a、16b 周波数指令手段
17a、17b 第1及び第2の周波数指令補正手段
18a、18b 第1及び第2の正弦波発生手段
19a、19b 第1及び第2のスイッチ制御信号形成手段
20a、20b 第1及び第2の方形波発生手段
21a、21b 第1及び第2の共通位相信号形成用スイッチ手段
22a、22b 第1及び第2の共通位相信号検出手段
23a、23b 第1及び第2の位相差検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device having a configuration in which a plurality of inverters are connected in parallel.
[0002]
[Prior art]
As one of the conventional parallel operation methods of inverters, the output voltage and output current of each inverter are detected, the active power is calculated based on this, the output frequency of the inverter is controlled by the calculated value of active power, There is a method of operating each inverter synchronously.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional method has the following drawbacks.
(1) It takes time to calculate the active power and the response characteristics are poor.
(2) Since the active power of the load or the active power of the cross current cannot be distinguished, the frequency changes depending on the load.
(3) The active power with respect to the frequency is determined by the constant of the main circuit of the inverter, and each inverter needs to be adjusted.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power conversion device that has a small time delay for detecting a phase difference between a plurality of inverters and can perform synchronous operation relatively easily.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the above object, the present invention is connected to a plurality of inverter circuits each including a conversion switch for converting direct current to alternating current, and to the output terminals of the plurality of inverter circuits. A plurality of LC filters, a common output conductor for connecting output terminals of the plurality of LC filters in parallel to each other, and a common or a plurality of output voltage amplitude command means for giving amplitude command values of output voltages of the plurality of inverter circuits And a common or a plurality of frequency command means for providing a frequency command value of the output voltage of the plurality of inverter circuits, and a first and a second provided for forming a common phase signal of the plurality of inverter circuits Bias power supply for supplying a predetermined DC bias voltage between the common phase signal forming conductor and the first and second common phase signal forming conductors Single or plural common phase signals for detecting whether or not the first and second common phase signal forming conductors are electrically connected to each other and outputting the detection signal as a common phase signal A plurality of inverter circuits connected to the detection means, the output voltage amplitude command means, the frequency command means, the first and second common phase signal forming conductors, and the common phase signal detection means, respectively; A plurality of inverter control circuits for controlling the switch for conversion so that each of the plurality of inverter control circuits is connected to the frequency command means and the first input terminal A second input terminal for receiving a correction signal for performing a synchronous operation of a plurality of inverter circuits, and correcting the frequency command value by the correction signal to correct a correction frequency. Frequency command correcting means for forming a number command, and a sine wave generating means connected to the output voltage amplitude command means and the frequency command correction means for generating a sine wave signal in accordance with the output voltage amplitude command and the corrected frequency command A switch control signal forming means for forming a switch control signal for controlling the conversion switch of the inverter circuit so that an output voltage of the inverter circuit becomes a voltage commanded by the sine wave signal, and the sine A square wave generating means for generating a square wave signal synchronized with the wave signal, and being connected between the first and second common phase signal forming conductors and responding to the square wave generated from the square wave generating means Connected to the common phase signal forming switch means configured to be turned on, the square wave generating means and the common phase signal detecting means, and the square A phase difference between the wave signal and the common phase signal is detected, the correction signal is generated so as to correspond to the phase difference detection signal, and the correction signal is supplied to the second input terminal of the frequency command correction means. The present invention relates to a power converter characterized by having a phase difference detecting means.
[0006]
According to another aspect of the present invention, the common phase signal forming switch means is connected to the collector connected to the first common phase signal forming conductor and to the second common phase signal forming conductor. Preferably, it comprises a transistor or phototransistor having an emitter, and means for controlling the transistor or phototransistor in an on state in response to the square wave signal.
According to a third aspect of the present invention, the common phase signal detecting means outputs a phase inversion signal of a voltage between the first and second common phase signal forming conductors as the phase signal. It is desirable.
According to a fourth aspect of the present invention, the phase difference detection means is connected to the square wave generation means and the common phase signal detection means, and calculates a phase difference between the square wave signal and the common phase signal detection signal. A logic circuit that generates a pulse indicating the phase, and the pulse indicating the phase difference obtained from the logic circuit is converted into a voltage whose amplitude changes inversely or in proportion to the width of the pulse, and this is output as the correction signal And a pulse / voltage conversion circuit.
[0007]
【The invention's effect】
In the invention of each claim, it is common by the action of the square wave generating means synchronized with the sine wave including the frequency information of each inverter, the common phase signal forming switch means, and the first and second common phase signal forming conductors. A phase signal is formed, and a signal indicating a phase difference between the common phase signal and a square wave as its own phase signal is formed, thereby correcting the frequency command. Therefore, synchronous operation of a plurality of inverters can be achieved by a relatively simple method.
Further, in the present invention, it is unnecessary to calculate the active power by calculation as in the conventional method, so that the time delay in detecting the phase difference is reduced and the response characteristics of the parallel operation are improved.
Further, according to the present invention, the inverter can be operated synchronously regardless of the ratio between the load and the cross current of the active power, and the frequency change due to the load change can be reduced or eliminated.
[0008]
[First Embodiment]
Next, with reference to FIGS. 1-6, the power converter device which connected the some inverter which concerns on the 1st Embodiment of this invention in parallel is demonstrated.
[0009]
The power conversion device shown in FIG. 1 includes first and second inverter circuits 2a and 2b connected to DC power supplies 1a and 1b, and first and second inverter circuits 2a and 2b connected to output terminals. First and second filters 3a and 3b, first and second common output conductors 4 and 5 connected to output terminals of the first and second filters 3a and 3b, respectively, and first and second inverters The first and second control circuits 6a and 6b, the first and second common phase signal forming conductors 7 and 8, and the first and second inverter control circuits 6a and 6b are shown to be included in the first and second inverter control circuits 6a and 6b. DC bias voltage sources 9a and 9b and first and second current limiting resistors 10a and 10b are provided. A common load circuit (not shown) is connected to the first and second common output conductors 4 and 5. Accordingly, the first and second inverter circuits 2a and 2b are connected in parallel via the first and second filters 3a and 3b, and supply AC power to a common load circuit.
[0010]
Hereinafter, each part of FIG. 1 will be described in more detail. The first inverter comprising the first inverter circuit 2a, the first filter 3a, and the first inverter control circuit 6a, the second inverter circuit 2b, the second filter 3b, and the second inverter control circuit. Since the second inverter composed of 6b is configured identically, the same reference numerals are assigned to the common components, the first and second inverters are distinguished by the subscripts a and b, The first inverter will be described in detail, and the description of the second inverter will be omitted.
[0011]
As shown in FIG. 2, the first inverter circuit 2a for converting direct current into alternating current, that is, the direct current-alternating current circuit, includes first, second, third and fourth conversion switches Q1, Q2, Q3, Q4. It consists of a bridge circuit. The first to fourth conversion switches Q1 to Q4 are constituted by semiconductor switches such as IGBTs or transistors or FETs, for example. The first series circuit of the first and second conversion switches Q1, Q2 and the second series circuit of the third and fourth conversion switches Q3, Q4 are connected in parallel to the DC power source 1a. The line 11a as the first output terminal connected to the interconnection point of the first and second conversion switches Q1 and Q2 and the interconnection point of the third and fourth conversion switches Q3 and Q4 The line 12a as the second output terminal is connected to the first and second common output conductors 4 and 5 through the first filter 3a. In the first inverter circuit 2a, when the first and fourth conversion switches Q1, Q4 are simultaneously turned on, an output voltage in the first direction is obtained between the first and second output lines 11a, 12a. When the second and third conversion switches Q2 and Q3 are simultaneously turned on, an output voltage in the second direction is obtained between the first and second output lines 11a and 12a.
[0012]
The first filter 3a is an LC filter and includes an inductor 13a and a capacitor 14a. The inductor 13a is connected in series to the first output line 11a, and the capacitor 14a is connected in parallel between the first and second output lines 11a and 12a via the inductor 13a. The filter 3a removes high frequency components based on the on / off states of the conversion switches Q1 to Q4 of the inverter circuit 2a to create an approximate sine wave.
[0013]
As shown in FIG. 1, the first and second inverter control circuits 6a and 6b are roughly divided into first and second output voltage amplitude command means 15a and 15b, and first and second output frequency command means 16a. 16b, first and second frequency command correcting means 17a, 17b, first and second sine wave generating means 18a, 18b, first and second switch control signal forming means 19a, 19b, First and second square wave generating means 20a, 20b, first and second common phase signal forming switch means 21a, 21b, first and second common phase signal detecting means 22a, 22b, It comprises first and second phase difference detection means 23a, 23b, first and second bias power supplies 9a, 9b, and first and second current limiting resistors 10a, 10b. The first and second inverter control circuits 6a and 6b are formed identical to each other for unitization.
[0014]
The switch control signal forming means 19a is a switch for turning on / off the switches Q1 to Q4 of the inverter circuit 2a so that the output voltage of the inverter circuit 2a matches the sine wave signal generated from the sine wave generating means 18a, that is, the voltage command. Circuit means for forming a control signal, as shown in FIG. 2, an error signal forming means 24, a proportional-integral-derivative or PID device 25, a sawtooth generator 26, a comparator 27, and a NOT circuit 28 Consists of. The error signal forming means 24 and the PID device 25 may be collectively referred to as an error signal forming circuit or an error amplifier.
[0015]
The error signal forming means 24 has a first input terminal connected to the output terminal of the first filter 3a by a line 29a and a second input terminal connected to the sine wave generating means 18a by a line 30a. An error signal indicating a difference between the output voltage detection signal at the first input terminal and the sine wave signal at the second input terminal is output. A PID unit 25 connected to the error signal forming means 24 performs predetermined compensation on the error signal. Note that one input terminal of the error signal forming means 24 can be connected to the output line 11a of the inverter circuit 2a through the filter 31a as shown by a dotted line in FIG. In this case, the filter 31a is configured to remove a high frequency component from the output of the inverter circuit 2a in the same manner as the filter 3a.
[0016]
The sawtooth generator 26 has a repetition frequency (for example, 20 kHz) sufficiently higher than the frequency (for example, 50 Hz) of the AC voltage between the first and second output conductors 4 and 5, and the output signal of the PID unit 25. A sawtooth or triangular voltage having an amplitude level across
[0017]
The comparator 27 has one input terminal connected to the PID device 25 and the other input terminal connected to the sawtooth generator 26, and is obtained from the PID device 25 as shown in FIG. The compensated error signal Ve and the sawtooth signal Vt are compared, and the pulse width modulation output shown in FIG. 3B, which becomes high when the compensated error signal Ve is higher than the sawtooth signal Vt, is generated. The output of the comparator 27 is connected to the control terminals of the first and fourth conversion switches Q1 and Q4 via a well-known drive circuit not shown, and the NOT circuit 28 and the drive not shown. The control terminals of the second and third conversion switches Q2 and Q3 are connected through a circuit. The NOT circuit 28 inverts the phase of the output of the comparator 27 in FIG. 3B as shown in FIG. Note that it is desirable to provide a known dead time, that is, a pause period, between the pulse in FIG. 3B and the pulse in FIG. Further, the switch control forming means 19a is not limited to the circuit of FIG. 2, but forms a PWM pulse for causing the inverter output voltage to follow a sine wave signal as an output voltage command to generate first to fourth switches. Any circuit may be used as long as it can be supplied to the conversion switches Q1 to Q4. Further, in the embodiment of FIG. 1, these are configured identically in order to unitize the first and second inverters. Accordingly, the first and second switch control signal forming means 19a and 19b in FIG. 1 have the sawtooth generator 26 independently, but instead, one sawtooth generator 26 is provided for the first and second sawtooth generators 26. The switch control signal forming circuits 19a and 19b can be shared.
[0018]
The output voltage amplitude command means 15a in FIG. 2 generates a command value indicating the target output voltage amplitude of the inverter circuit 2a, and is connected to the sine wave generation means 18a by a line 32a.
[0019]
The frequency command generating means 16a generates a command value indicating a target frequency (for example, 50 Hz) of the output voltage of the inverter circuit 2a on the line 33a.
[0020]
The frequency command correction means 17a is composed of a subtractor or a synthesizer, and has a first input terminal connected to the frequency command line 33a and a second input terminal connected to the output line 34a of the phase difference detection means 23a. The correction value of the line 34a is subtracted from the frequency command of the line 33a, and the corrected frequency command is output to the line 35a. The subtraction in the correction means 17a is performed so as to synchronize the outputs of the first and second inverter circuits 2a and 2b.
[0021]
The sine wave generating means 18a is connected to the output voltage amplitude command line 32a and the corrected frequency command line 35a, has amplitude information corresponding to the output voltage amplitude command of the line 32a, and corresponds to the corrected frequency command of the line 35a. A sine wave signal having frequency information to be output is output to the line 30a. This sine wave signal indicates the target output voltage command of the inverter circuit 2a.
[0022]
The square wave generating means 20a is connected to the sine wave generating means 18a via a line 36a, and a square wave signal Va shown in FIG. 5 (A) synchronized with the sine wave signal generated from the sine wave generating means 18a is supplied to the line 37a. Output. The square wave generating means 20a of this embodiment is formed by a Xerox comparator, and shapes the sine wave signal into a square wave and outputs a square wave signal Va having a duty ratio of 50% shown in FIG. However, the square wave generating means 20a is not limited to this. For example, the square wave generating means 20a is connected to the output line 35a of the correcting means 17a, and the square wave signal Va is based on the corrected frequency command of the line 35a. Can be formed independently.
Since the square wave signal Va is a signal including phase information of the first inverter circuit 2a, that is, its own machine, it can also be called its own machine phase signal and has the same repetition frequency as that of the sine wave signal.
[0023]
The common phase signal forming switch means 21 a includes an NPN phototransistor 38 and a light emitting diode 39. The collector of the phototransistor 38 is connected to the first common phase signal forming conductor 7, and the emitter is connected to the second common phase signal forming conductor 8. A light emitting diode 39 as a means for controlling the phototransistor 38 to be turned on in response to the square wave signal is connected between the square wave signal line 37a and the ground, and is optically coupled to the phototransistor 38. When one or both of the first and second common phase signal forming switch means 21a and 21b for the first and second inverters are in the ON state, the first and second common phase signal forming conductors 7 are used. , 8 are electrically short-circuited, and during these periods, a low level, that is, a logic 0 state is obtained. When both the first and second common phase signal forming switch means 21a and 21b are simultaneously turned off, the first and second common phase signal forming conductors 7 and 8 are in a high level, that is, a logic one state. .
[0024]
In order to form a common phase signal, a first bias DC power supply 9a is connected between the first and second common phase signal forming conductors 7 and 8 via a first current limiting resistor 10a. In FIG. 1 and FIG. 2, the bias power source 9 is provided independently for the first and second inverter control circuits 6a and 6b.
[0025]
The common phase signal detection means 22a includes a light emitting diode 40, a phototransistor 41, a DC power source 42, and a current limiting resistor 43, and generates a common phase detection signal Vcom shown in FIG. The light emitting diode 40 is connected between the first and second common phase signal forming conductors 7 and 8, and emits light when the conductors 7 and 8 are at a high level. The collector of the phototransistor 41 optically coupled to the light emitting diode 40 is connected to the power supply 42 via the resistor 43, and the emitter is connected to the ground. A common phase signal output line 44 is connected to the collector of the phototransistor 41. The power source 42 can be omitted and the power source 9a can be shared.
During the light emission period of the light emitting diode 40, the phototransistor 41 is turned on, and the common phase detection signal Vcom on the line 44 is at a low level as shown in FIGS. Further, during the non-light emission period of the light emitting diode 40, the phototransistor 41 is turned off, and the common phase detection signal Vcom becomes a high level.
[0026]
FIGS. 5A and 5D show square wave signals Va and Vb as the own machine phase signals of the first and second inverters, and FIGS. 5B and 5E show the common phase detection signal Vcom. 5 (C) shows the phase difference between the first square wave signal Va in FIG. 5 (A) and the common phase detection signal Vcom in FIG. 4 (B), and FIG. 5 (F) shows the phase difference in FIG. 5 (D). 2 shows the phase difference between the square wave signal Vb of FIG. 2 and the common phase detection signal Vcom of FIG. 5E. FIG. 5G shows the voltage Vab between the first and second common phase signal forming conductors 7 and 8. Indicates.
The voltage Vab between the common phase signal forming conductors 7 and 8 shown in FIG. 5G and the common phase detection signal Vcom in FIGS. 5B and 5E are in opposite phases. That is, when at least one of the first and second common phase signal forming switch means 21a and 21b is in the ON state, the voltage Vab between the common phase signal forming conductors 7 and 8 becomes a low level, and conversely the common phase detection signal Vcom goes high.
[0027]
The phase difference detection means 23a is connected to the square wave generation means 20a by lines 45 and 37a, and is connected to the common phase signal detection means 22a by line 44, and the phase difference between the square wave signal Va and the common phase detection signal Vcom. And a signal indicating this phase difference is output as a frequency correction signal Vfc.
[0028]
FIG. 4 shows an example of the phase difference detecting means 23a of FIG. This phase difference detection means 23a is roughly composed of an exclusive OR circuit 46 as a phase difference pulse forming means and a pulse / voltage conversion circuit 47. One input terminal of the exclusive OR circuit 46 is connected to the square wave signal line 45, and the other input terminal is connected to the output line 44 of the common phase signal detecting means 22a. Therefore, as shown in FIG. 6D, the output Vpa of the exclusive OR circuit 46 has different levels of the square wave signal Va in FIG. 6A and the common phase detection signal Vcom in FIG. 6C. A phase difference pulse that is at a high level is generated in the periods t1 to t2 and t4 to t6. In FIG. 6, the common phase difference detection signal Vcom shown in FIG. 6C is shown to be different from that shown in FIG. 5B in order to show the change in the phase difference.
Instead of the exclusive OR circuit 46, another logic circuit capable of generating an output pulse equivalent to this can be used.
[0029]
The pulse / voltage conversion circuit 47 includes a first NOT circuit 48, first and second selection switches 49 and 50, a 90-degree delay circuit 51, a second NOT circuit 52, and a definite integration circuit 53. The definite integration circuit 53 includes an integrator 54 and a sample / hold circuit 55.
[0030]
The 90 degree delay circuit 51 is connected to the square wave signal line 45 and generates a 90 degree delayed signal Va90 of the square wave signal Va shown in FIG. 6A as shown in FIG. 6B. The period from t2 to t3 in FIG. 6 corresponds to a delay time of 90 degrees.
[0031]
The output terminal of the exclusive OR circuit 46 is connected to the integrator 54 via the first NOT circuit 48 and the first selection switch 49 and is connected to the integrator 54 via the second selection switch circuit 50. Yes. The first selection switch 49 has a control terminal connected to the delay circuit 51 and is turned on when the output signal of the delay circuit 51 is at a high level. The second selection switch 50 has a control terminal connected to the delay circuit 51 via the second NOT circuit 52, and is turned on when the output of the delay circuit 51 is at a low level. Therefore, the integrated input signal Vin shown in FIG. 6E is obtained on the common output line of the first and second selection switches 49, 50, that is, the input line of the integrator 54. The output Vpa obtained from the exclusive OR circuit 46 in FIG. 6D, that is, the width of the phase difference detection pulse, changes according to the change in phase. In FIG. 6, the width of the output Vpa during the period t4 to t6 is shown larger than the width of the output Vpa during the period t1 to t2. Accordingly, the integrator input signal Vin in FIG. 6E also changes.
[0032]
The integrator 54 integrates the integrator input signal Vin shown in FIG. 6E to generate the integrator output signal Vout shown in FIG. The integrator 54 is reset at the rising edge of the square wave signal Va on the line 45 and starts integrating again. When the integrator input signal Vin becomes low at t1 and t4 in FIG. 6, the integrator output signal Vout decreases with a slope due to discharge. The sample and hold circuit 55 connected to the integrator 54 samples the integrator output Vout of FIG. 6F in response to the rising edge of the square wave signal Va on line 45 shown at t2 and t6 in FIG. 6, and The frequency correction signal Vfc shown in FIG. 6G is sent to the line 34a. A smoothing filter can be connected to the output stage of the sample and hold circuit 55.
Further, the frequency correction means 17a of FIG. 1 can be constituted by an adder, and the frequency correction signal Vfc having a negative polarity can be generated from the phase difference detection means 23a.
[0033]
When the frequency correction signal Vfc changes as shown in FIG. 6G, the output of the frequency correction means 17a shown in FIGS. 1 and 2 also changes. As a result, the output frequency of the inverter circuit 2a also changes. Synchronous operation of the two inverters is achieved.
[0034]
As apparent from the above, this embodiment has the following effects.
(1) Since a common phase signal is formed, a phase difference between this common phase signal and a square wave indicating the phase of its own inverter is detected and used as a frequency correction signal, synchronous operation can be achieved relatively easily.
(2) Since the calculation of the active power required by the conventional method is not required, the time delay of the phase difference detection is reduced, and the response characteristics of the synchronous operation control are improved.
(3) Since the synchronous operation is controlled regardless of the active power, it is possible to prevent the fluctuation of the frequency due to the change of the load caused by the conventional method.
(4) Since the common phase signal is formed by using the common phase signal forming switch means 21a, 21b and the first and second common phase signal forming conductors 7, 8, the common phase signal is easily created. be able to.
(5) Since the phototransistor 38 and the light emitting diode 39 are used as the common phase signal forming switch means 21a, the common phase signal can be easily created by being electrically separated from the main circuit portion of the inverter control circuit 6a. be able to.
(6) Since the light emitting diode 40 and the phototransistor 41 are used as the common phase signal detection means 22a, the common phase signal can be easily detected by being electrically separated from the main circuit portion of the inverter control circuit 6a. it can.
(7) Since the phase difference detection means 23a is configured using a phase difference pulse forming circuit comprising an exclusive OR circuit 46 and a pulse / voltage conversion circuit comprising a definite integration circuit 53, the phase difference detection and frequency correction signal Formation can be easily achieved.
[0035]
[Second Embodiment]
Next, the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to FIG. 7 that are the same as those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0036]
The main circuit of the power conversion device in FIG. 7 is configured the same as in FIG. The switch control circuits 6a 'and 6b' in FIG. 7 are the same as the switch control circuits 6a and 6b in FIG. 1 in many parts, but are partially different. That is, in FIG. 7, instead of the first and second output voltage amplitude command means 15a and 15b of FIG. 1, a common output voltage amplitude command means 15 having the same function as these is provided, In place of the second frequency command means 16a and 16b, a common frequency command means 16 having the same function as these is provided, and instead of the first and second common phase signal detection means 22a and 22b. A common phase signal detecting means 22 having the same function as these is provided, and a common phase signal detecting means 22 having the same function is used instead of the first and second bias DC power supplies 9a and 9b and resistors 10a and 10b. The bias DC power source 9 and the resistor 10 are provided, and the other configurations are the same as those in FIG.
[0037]
More specifically, the common output voltage amplitude command means 15 is connected to the first and second sine wave generation means 18a and 18b by lines 32a and 32b, respectively. A common frequency command means 16 is connected to the first and second frequency command correction means 17a and 17b by lines 33a and 33b. The common phase signal detection means 22 is connected to the first and second phase difference detection means 23a, 23b by lines 44a, 44b.
[0038]
According to the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, output voltage amplitude command means 15, frequency command means 16, common phase signal detection for the first and second inverters. Since the means 22, the bias direct current power source 9, and the resistor 10 are provided in common, it is possible to obtain an effect that the size and the cost can be reduced by this amount.
[0039]
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) The inverter circuits 2a and 2b, the filters 3a and 3b, and the common output conductors 4 and 5 can be transformed into a known three-phase AC circuit.
(2) In FIGS. 1 and 7, the DC power supplies 1a and 1b of the first and second inverters are provided independently, but these can be used as a common power supply.
(3) The common phase signal forming switch means 21a and 21b are formed of bipolar transistors, which are connected between the conductors 7 and 8 instead of the phototransistor 38, and the base is connected to the square wave generating means 20a and 20b. Can do.
(4) The common phase signal detection means 22a and 22b can be formed of a circuit including a bipolar transistor. In this case, for example, the phototransistor 41 of FIG. 2 is a bipolar transistor, and a voltage between the conductors 7 and 8 is applied to the base of the bipolar transistor instead of the light emitting diode 4.
(5) Only one or more selected from the output voltage amplitude command means 15, frequency command means 16, common phase signal detection means 22, and bias DC voltage source 9 of FIG. The rest that has not been selected can be provided individually as in FIG. Alternatively, the output voltages of the first and second inverters may be detected at one place and shared.
(6) The present invention can also be applied when three or more inverters are connected in parallel.
(7) A part of the inverter control circuits 6a, 6b, 6a ', 6b' can be constituted by a digital circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing in detail a first inverter part of FIG. 1;
3 is a waveform diagram showing voltage states of respective parts of the switch control signal forming circuit of FIG. 2;
4 is a circuit diagram showing in detail an example of the phase difference detection means of FIG. 2;
FIG. 5 is a waveform diagram showing voltage states at various parts in FIG. 2;
6 is a waveform diagram showing voltage states at various parts in FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1a, 1b First and second DC power supplies
2a, 2b first and second inverter circuits
3a, 3b first and second filters
4, 5 first and second common output conductors
6a, 6b first and second inverter control circuits
7, 8 First and second common phase signal forming conductors
9, 9a, 9b DC power supply for bias
10, 10a, 10b resistance
15, 15a, 15b Output voltage amplitude command means
16, 16a, 16b Frequency command means
17a, 17b First and second frequency command correction means
18a, 18b first and second sine wave generating means
19a, 19b First and second switch control signal forming means
20a, 20b first and second square wave generating means
21a, 21b First and second common phase signal forming switch means
22a, 22b First and second common phase signal detection means
23a, 23b First and second phase difference detection means

Claims (4)

直流を交流に変換するための変換用スイッチをそれぞれ含む複数のインバータ回路と、
前記複数のインバータ回路の出力端子にそれぞれ接続された複数のLCフィルタと、
前記複数のLCフィルタの出力端子を互いに並列に接続する共通出力導体と、前記複数のインバータ回路の出力電圧の振幅指令値を与えるための共通又は複数の出力電圧振幅指令手段と、
前記複数のインバータ回路の出力電圧の周波数指令値を与えるための共通又は複数の周波数指令手段と、
前記複数のインバータ回路の共通位相信号を形成するために設けられた第1及び第2の共通位相信号形成用導体と、
前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体間に所定の直流バイアス電圧を供給するためのバイアス電源と、
前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間が電気的に接続状態にあるか否かを検出し、この検出信号を共通位相信号として出力する単一又は複数の共通位相信号検出手段と、
前記出力電圧振幅指令手段と前記周波数指令手段と前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体と前記共通位相信号検出手段とにそれぞれ接続され、前記複数のインバータ回路を同期運転することができるように前記変換用スイッチを制御するための複数のインバータ制御回路とを具備し、
前記複数のインバータ制御回路のそれぞれが、
前記周波数指令手段に接続された第1の入力端子と前記複数のインバータ回路の同期運転を行うための補正信号を受け入れるための第2の入力端子とを有し、前記周波数指令値を前記補正信号によって補正して補正周波数指令を形成する周波数指令補正手段と、
前記出力電圧振幅指令手段と前記周波数指令補正手段とに接続され、前記出力電圧振幅指令と前記補正周波数指令とに従う正弦波信号を発生する正弦波発生手段と、
前記インバータ回路の出力電圧が前記正弦波信号で指令された電圧になるように前記インバータ回路の前記変換用スイッチを制御するためのスイッチ制御信号を形成するスイッチ制御信号形成手段と、
前記正弦波信号に同期した方形波信号を発生する方形波発生手段と、
前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間に接続され且つ前記方形波発生手段から発生した前記方形波に応答してオンになるように構成された共通位相信号形成用スイッチ手段と、
前記方形波発生手段と前記共通位相信号検出手段とに接続され、前記方形波信号と前記共通位相信号との位相差を検出し、この位相差検出信号に対応するように前記補正信号を作成し、この補正信号を前記周波数指令補正手段の前記第2の入力端子に供給する位相差検出手段と
を有していることを特徴とする電力変換装置。
A plurality of inverter circuits each including a conversion switch for converting direct current to alternating current;
A plurality of LC filters respectively connected to output terminals of the plurality of inverter circuits;
A common output conductor for connecting the output terminals of the plurality of LC filters in parallel with each other; a common or a plurality of output voltage amplitude command means for giving an amplitude command value of an output voltage of the plurality of inverter circuits;
A common or a plurality of frequency command means for giving a frequency command value of the output voltage of the plurality of inverter circuits;
First and second common phase signal forming conductors provided to form a common phase signal for the plurality of inverter circuits;
A bias power source for supplying a predetermined DC bias voltage between the first and second common phase signal forming conductors;
Single or multiple common phase signal detection that detects whether or not the first and second common phase signal forming conductors are electrically connected to each other and outputs the detection signal as a common phase signal Means,
The output voltage amplitude command means, the frequency command means, the first and second common phase signal forming conductors, and the common phase signal detection means are connected to each other, and the plurality of inverter circuits can be operated synchronously. A plurality of inverter control circuits for controlling the conversion switch,
Each of the plurality of inverter control circuits is
A first input terminal connected to the frequency command means and a second input terminal for receiving a correction signal for performing a synchronous operation of the plurality of inverter circuits; A frequency command correcting means for correcting by the correction frequency command to form a corrected frequency command;
A sine wave generating means connected to the output voltage amplitude command means and the frequency command correction means, for generating a sine wave signal according to the output voltage amplitude command and the correction frequency command;
Switch control signal forming means for forming a switch control signal for controlling the conversion switch of the inverter circuit so that an output voltage of the inverter circuit becomes a voltage commanded by the sine wave signal;
A square wave generating means for generating a square wave signal synchronized with the sine wave signal;
Common phase signal forming switch means connected between the first and second common phase signal forming conductors and configured to be turned on in response to the square wave generated from the square wave generating means. When,
Connected to the square wave generation means and the common phase signal detection means, detects a phase difference between the square wave signal and the common phase signal, and creates the correction signal to correspond to the phase difference detection signal. And a phase difference detecting means for supplying the correction signal to the second input terminal of the frequency command correcting means.
前記共通位相信号形成用スイッチ手段は、
前記第1の共通位相信号形成用導体に接続されたコレクタと前記第2の共通位相信号形成用導体に接続されたエミッタとを有するトランジスタ又はホトトランジスタと、
前記方形波信号に応答して前記トランジスタ又はホトトランジスタをオン状態に制御する手段と
から成ることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The common phase signal forming switch means includes:
A transistor or phototransistor having a collector connected to the first common phase signal forming conductor and an emitter connected to the second common phase signal forming conductor;
2. The power converter according to claim 1, further comprising means for controlling the transistor or the phototransistor in an on state in response to the square wave signal.
前記共通位相信号検出手段は、前記第1及び第2の共通位相信号形成用導体の相互間の電圧の位相反転信号を前記位相信号として出力するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置。The said common phase signal detection means outputs the phase inversion signal of the voltage between the said 1st and 2nd common phase signal formation conductors as said phase signal. The power converter described. 前記位相差検出手段は、
前記方形波発生手段と前記共通位相信号検出手段とに接続され、前記方形波信号と前記共通位相信号検出信号との位相差を示すパルスを発生する論理回路と、前記論理回路から得られた前記位相差を示すパルスをこのパルスの幅に反比例又は比例するように振幅が変化する電圧に変換し、これを前記補正信号として出力するパルス・電圧変換回路と
から成ることを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
The phase difference detecting means includes
A logic circuit connected to the square wave generating means and the common phase signal detecting means, and generating a pulse indicating a phase difference between the square wave signal and the common phase signal detection signal, and the logic circuit obtained from the logic circuit 4. A pulse / voltage conversion circuit for converting a pulse indicating a phase difference into a voltage whose amplitude changes so as to be inversely proportional to or proportional to the width of the pulse, and outputting the voltage as the correction signal. The power converter described.
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