JP4617944B2

JP4617944B2 - インバータの横流抑制制御装置

Info

Publication number: JP4617944B2
Application number: JP2005081397A
Authority: JP
Inventors: 浩司矢野; 知己矢吹
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006271024A

Description

この発明は、他のインバータや発電機等の他の給電装置との間で給電切り換えを行なう際に、負荷への給電を停止することなく行なうために、並列運転期間を設けた後に切り離すような運転が行なわれるインバータの横流抑制制御装置に関する。

他の給電装置との間で給電切り換えを行なう際の並列運転期間中の横流抑制装置としては、図２に示すものが知られている（特許文献１）。
図２は、インバータや発電機のような他の電源または給電装置と並列運転されるインバータを示し、１は交流電圧を整流する整流器、２は整流器１の出力を平滑する平滑コンデンサ、３は直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路、４はフィルタリアクトル、５はフィルタコンデンサ、６はインバータの出力電圧を検出する出力電圧検出器、７はインバータの出力電流を検出する出力電流検出器、８はインバータの直流電圧を検出する直流電圧検出器、９はインバータの出力電圧を設定する出力電圧設定器、１０は出力電圧設定値と出力電圧検出値との偏差を演算する加算器、１１は加算器１０の出力の調節演算を行なって電圧指令値を出力する電圧調節器、１２は電圧指令値と周波数指令値とに基づいてスイッチング回路３のスイッチング素子に対するＰＷＭ指令信号を演算するパルス幅変調器、１３は直流電圧の基準値を設定する直流電圧設定器、１４は直流電圧設定値と直流電圧検出値との偏差を演算する加算器、１５は加算器１４の出力に基づいてその偏差に比例する値を演算する比例演算器、１６は直流電圧設定値と比例演算器１５の出力との偏差を演算する加算器、１７は比例演算器１５の出力をゼロに保持する出力ゼロホールドスイッチ、１８は過電流設定値を設定する過電流設定器、１９は過電流設定値と出力電流検出値とを比較演算し、出力電流検出値が過電流設定値を超えたら出力を発する比較器である。

図２において、通常運転時は、出力ゼロホールドスイッチ１７により比例演算器１５の出力はゼロであり、直流電圧設定器１３に設定された設定値対応の周波数指令値が出力される。一方、電圧調節器１１では、出力電圧設定器８に設定された出力電圧設定値と出力電圧検出器６の出力電圧検出値との偏差に基づいて調節演算を行なって電圧指令値を出力する。パルス幅変調器１２では、上記周波数指令値と電圧指令値とによりスイッチング回路３のスイッチング素子に対するＰＷＭ指令信号を演算して出力し、インバータの出力電圧の周波数と振幅とを制御して出力電圧一定制御を行なっている。
このインバータと他の給電装置と並列運転が行なわれて両者に位相差があると横流が流れる。その位相差が小さい場合は、横流が小さくインバータの運転にはほとんど影響しないが、相手側の装置が発電機である場合には位相を急激に変化させることが困難なので、短時間で切り換えを行なうためには位相差を残したまま並列運転をすることがあり、ときには位相差が電気角で９０°にも及ぶことがある。この場合には、定格を越えた過大な横流がインバータに流れることになる。

ここで、並列運転中のインバータが進み位相の場合には、インバータより電力が流出して直流電圧が低下し、逆に、遅れ位相の場合にはインバータに電流が流入して直流電圧は上昇することになるので、これを利用して直流電圧が上昇したか低下したかにより、インバータが進み位相か遅れ位相かを判断し、その位相差が小さくなるようにインバータの出力周波数を上げ，下げして過大な横流を抑制することができる。
具体的には、並列運転時に比較器１９によりインバータの過電流を検出すると、出力ゼロホールドスイッチ１７により比例演算器１５のゼロホールドが解除される。このとき、直流電圧検出器８からの直流電圧検出値が直流電圧設定器１３の設定値より低い場合、直流電圧が低下するのはインバータから電流が流出したことによる進み位相であると判断でき、比例演算器１５は正の比例値を出力して加算器１６によりベース設定から減算されるので、インバータの出力周波数は通常運転時より低くなる。これにより、インバータの位相は遅れ側にシフトするので、位相差は小さくなり横流が抑制される。

上記とは逆に、直流電圧検出値が設定値より高い場合、直流電圧が上昇するのはインバータから電流が流入したことによる遅れ位相であると判断でき、比例演算器１５は負の比例値を出力して加算器１６によりベース設定に加算されるので、インバータの出力周波数は通常運転時より高くなる。これにより、インバータの位相は進み側にシフトするので、位相差は小さくなり横流が抑制される。
特開２００４−２８２８６３号公報

上記従来方式では、直流電圧検出器８により検出されたインバータの直流電圧検出値が、直流電圧設定器１３で設定された固定の値に対して高いか低いかによって、インバータが進み位相か遅れ位相かを判断するようにしているため、負荷の変動や電源電圧の変動により直流電圧が変化した場合には正しい位相差の検出が行なえなくなるという恐れがあった。
この発明の目的は、負荷の変動や電源電圧の変動により直流電圧が変化した場合にも正しい位相差の検出を行なって横流を抑制することができるインバータの横流抑制制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明では、他の給電装置との間で給電切り換えを行なう際に、所定期間他の給電装置と並列運転されるインバータにおいて、インバータの直流電圧を検出する直流電圧検出器と、並列運転開始時のインバータの直流電圧を保持する直流電圧保持回路と、この直流電圧保持回路の出力と前記直流電圧検出器の出力との偏差に基づいてインバータの出力周波数を制御することを特徴とする。

この発明によれば、並列運転開始時のインバータの直流電圧を保持する直流電圧保持回路を設け、この直流電圧保持回路のホールド値と直流電圧検出値との偏差に基づいてインバータの出力周波数を制御することにより、位相差を小さくして横流を抑制することができる。また、並列運転開始時には上記偏差がゼロであるので、インバータの出力周波数は急変せずに緩やかに変化させることができる。

図１は、この発明の実施の形態を示す回路構成図であり、図２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その説明を省略する。
図１において、１は整流器、２は平滑コンデンサ、３はスイッチング回路、４はフィルタリアクトル、５はフィルタコンデンサ、６は出力電圧検出器、７は出力電流検出器、８は直流電圧検出器、９は出力電圧設定器、１０は加算器、１１は電圧調節器、１２はパルス幅変調器、１７は出力ゼロホールドスイッチ、１８は過電流設定器、１９は比較器である。
また、２１は出力ホールドスイッチ２２がオンした時点のインバータの直流電圧検出値を保持する直流電圧保持回路、２３は直流電圧保持回路２１が出力するホールド値と直流電圧検出器８で検出した直流電圧検出値との偏差を演算する加算器、１５は加算器２３の出力に基づいてその偏差に比例する値を演算する比例演算器、２４はインバータの出力周波数を設定する出力周波数設定器、２５は出力周波数設定器２４が出力する出力周波数設定値と比例演算器１５の出力との偏差を演算する加算器である。パルス幅変調器１２では、加算器２５からの周波数指令値と電圧調節器１１からの電圧指令値とによりスイッチング回路３のスイッチング素子に対するＰＷＭ指令信号を演算して出力し、インバータの出力電圧の周波数と振幅とを制御する。なお、比例演算器１５のゲインは、インバータの出力周波数が急変せず、許容されている範囲を外れないように決定される。

通常運転時は、出力ゼロホールドスイッチ１７により比例演算器１５の出力はゼロにホールドされており、出力周波数設定器２４で予め設定した出力周波数設定値がそのままパルス幅変調器１２に入力される。一方、出力電圧設定器９に設定された出力電圧設定値と出力電圧検出器６の出力電圧検出値との偏差に基づいて電圧調節器１１が調節演算を行い、この電圧指令値がパルス幅変調器１２に入力される。パルス幅変調器１２では、出力周波数設定器２４からの周波数指令値と電圧調節器１１が出力する電圧指令値とに基づいてスイッチング回路３のスイッチング素子に対するＰＷＭ指令信号を演算し、インバータの出力電圧の周波数と振幅とを制御して出力電圧一定制御を行なっている。
ここで、他の給電装置との並列運転が行われ、並列運転時に比較器１９によりインバータの過電流を検出すると、出力ゼロホールドスイッチ１７による比例演算器１５の出力ゼロホールドが解除され、同時に出力ホールドスイッチ２２がオンして直流電圧保持回路２１がその時点での直流電圧検出器８で検出した直流電圧値を保持する。

直流電圧検出器８からの直流電圧検出値が直流電圧保持回路２１で保持したホールド値よりも低い場合には、インバータから電流が流出したことによる進み位相であると判断でき、比例演算器１５は正の比例値を出力する。加算器２５では出力周波数設定器２４が出力する出力周波数設定値から比例演算器１５が出力する比例値を減算し、インバータの出力周波数は通常運転時の出力周波数設定器２４の出力周波数設定値より低くなる。これにより、インバータの位相は遅れ側にシフトするので、位相差は小さくなり横流が抑制される。
また、直流電圧検出器８からの直流電圧検出値が直流電圧保持回路２１で保持したホールド値よりも高い場合には、インバータから電流が流入したことによる遅れ位相であると判断でき、比例演算器１５は負の比例値を出力する。加算器２５では出力周波数設定器２４が出力する出力周波数設定値から比例演算器１５が出力する比例値を加算し、インバータの出力周波数は通常運転時の出力周波数設定器２４の出力周波数設定値より高くなる。これにより、インバータの位相は進み側にシフトするので、位相差は小さくなり横流が抑制される。

このように直流電圧保持回路２１のホールド値と直流電圧検出値との偏差に基づいて正確な位相差を検出してインバータの出力周波数を制御することにより、位相差を小さくして横流を抑制することができ、また、並列運転開始時には直流電圧保持回路２１のホールド値と直流電圧検出値との偏差がゼロであるので、インバータの出力周波数は急変せずに緩やかに変化させることができる。
なお、比例演算器１５の動作を過電流検出時に限定しているのは、インバータの性能上、運転中は出力周波数を可能な限り一定にすべきであり、過負荷状態による直流電圧のわずかな低下に対しては変化させないようにするためである。また、小さい位相差で並列運転が行なわれた場合には、横流が小さくインバータの運転状態は過負荷状態と大きく違わず、さらにこの実施例では並列運転が切り換え時の短時間に限定されるので、過電流検出時だけ動作させておけば十分である。

この発明の実施の形態を示す回路構成図従来例を示す回路構成図

符号の説明

１…整流器、３…スイッチング回路、６…出力電圧検出器、７…出力電流検出器、８…直流電圧検出器、９…出力電圧設定器、１１…電圧調節器、１２…パルス幅変調器、１５…比例演算器、１７…出力ゼロホールドスイッチ、１８…過電流設定器、１９…比較器、２１…出力電圧保持回路、２２…出力ホールドスイッチ、２４…出力周波数設定器。

Claims

他の給電装置との間で給電切り換えを行なう際に、所定期間他の給電装置と並列運転されるインバータにおいて、インバータの直流電圧を検出する直流電圧検出器と、並列運転開始時のインバータの直流電圧を保持する直流電圧保持回路と、この直流電圧保持回路の出力と前記直流電圧検出器の出力との偏差に基づいてインバータの出力周波数を制御することを特徴とするインバータの横流抑制制御装置。
請求項１に記載のインバータの横流抑制制御装置において、前記直流電圧検出器の出力と前記直流電圧保持回路の出力との偏差に比例する値を出力する比例演算器と、出力周波数設定値と前記比例演算器の出力との偏差に基づいてインバータの出力周波数を制御することを特徴とするインバータの横流抑制制御装置。