JP4945499B2 - 単相電圧型交直変換装置 - Google Patents
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Description
21,21−1,21−2:直流端子
22,22−1,22−3:交流端子
23:直流電圧源
24,26:交流端子
30:位相差生成回路
31:出力電圧検出回路
33−1〜33−3:端子
34:出力電流検出回路
35:位相遅れ単相交流生成器
36:位相差電圧生成器
38:変流器
40:単相電圧型交直変換回路
40−1,40−2:単相電圧型交直変換回路
41:ゲート信号発生器
42:単相電圧型交直変換部
43:電流検出回路
44:電圧検出回路
45:単相交流フィルタ回路
46a、46b、46e、46f:ダイオード
46g、46h、46k、46l:自己消弧型スイッチ
47a:抵抗
47d:インダクタ
47g:コンデンサ
50:周波数制御回路
51:規準周波数設定器
52:回転座標変換行列
53:ループフィルタ
55:時間積分器
56:第二加算器
57:生成電気角
58:第三加算器
60:下位電圧制御回路
61:規準電圧設定器
62:第一加算器
63:第三減算器
64:電圧制御器
65:第二乗算器
66 :フィルタ電流補償器
67:PWM電流偏差補償器
68:フィードフォワード増幅器
69:第四加算器
70:上位電圧制御回路
71a:第一減算器
71b:第二減算器
72a:第一上位制御増幅器
72b:第二上位制御増幅器
73:第一乗算器
120:上位指令ベクトル
121:リミッタ
200:正帰還回路
210:第五加算器
220:周波数変動検出器
230:開閉器
240:スイッチ
401:インバータブリッジ
402:コイル
403:コンデンサ
404:抵抗器
406:電流指令
407:駆動部
408:ゲート信号発生器(PWM)
409:増幅器
410:電流基準
411:ゲイン又は/及び位相調整器
412:係数設定回路
413:周波数演算器
414:電圧演算器
415:歪変化演算器
416:周波数検出器
417:電圧実効検出器
418:ゼロクロス歪検出器
450:電圧検出器
451:電圧リレー
452:周波数リレー
453:歪リレー
454:異常検出器
B1:上位指令ベクトル
B2:最上位制御ブロック
B3:ac−AVRブロック
B4:ETM−PWMブロック
B5:主スイッチ
Claims (9)
- 交流端子から見て内部等価インピーダンスを持ち、PWM指令に基づいて発生させたゲート信号のパルス幅に応じて直流電圧源からの電力を単相交流電力に変換して前記交流端子から出力する単相電圧型交直変換回路と、
前記交流端子の単相交流出力電圧から位相を遅延させた遅延単相交流を発生させる位相遅れ単相交流生成器を有し、前記遅延単相交流に基づいて前記交流端子の単相交流出力電圧と前記単相電圧型交直変換回路の内部起電圧との位相差に相応する位相差電圧を生成する位相差生成回路と、
前記交流端子の単相交流出力電圧の振幅に対する電圧振幅指令値及び周波数に対する周波数指令値からなる上位指令ベクトルが入力され、入力された前記上位指令ベクトル、前記位相差生成回路からの位相差電圧並びに前記交流端子の単相交流出力電圧に基づいて、前記交流端子の単相交流出力電圧の振幅及び周波数が前記上位指令ベクトルによる指令値に近づくように生成した電圧指令信号及び周波数指令信号を出力する上位電圧制御回路と、
前記交流端子の単相交流出力電圧の周波数を規定する規準周波数、前記上位電圧制御回路からの周波数指令信号及び前記位相差生成回路からの出力信号に基づいて前記単相電圧型交直変換回路の前記内部起電圧の電気角を決定し、生成電気角を生成する周波数制御回路と、
前記交流端子の単相交流出力電圧、前記周波数制御回路の生成電気角並びに前記上位電圧制御回路からの電圧指令信号に基づいて、前記単相交流出力電圧の振幅、周波数及び位相が前記交流端子の単相交流出力電圧の振幅を規定する規準電圧、前記電圧指令信号及び前記生成電気角の合成値に近づくように生成した信号を前記PWM指令として出力する下位電圧制御回路と、
前記上位電圧制御回路に入力される前記上位指令ベクトルの周波数指令値に、前記位相差生成回路が出力する位相差電圧を正帰還させる正帰還回路と、
前記単相電圧型交直変換回路が出力する単相交流の周波数を監視し、監視する周波数が予め設定された範囲を逸脱したことを周波数変動として検出する周波数変動検出器と、
前記単相電圧型交直変換回路内において前記ゲート信号を停止させるゲート信号停止機能又は/及び前記単相電圧型交直変換回路と前記交流端子との間にある開閉器で前記単相電圧型交直変換回路からの単相交流電力を遮断する遮断機能を有し、前記周波数変動検出器が周波数変動を検出した場合に前記交流端子からの単相交流電力の出力を停止させるインバータ出力停止手段と、
を備える単相電圧型交直変換装置。 - 前記正帰還回路を遮断するスイッチ又は/及び前記正帰還回路のゲインを0とするゲイン調整器で前記正帰還回路が行う正帰還を停止させる正帰還回路停止手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の単相電圧型交直変換装置。
- 前記正帰還回路停止手段は、前記インバータ出力停止手段が前記交流端子からの単相交流電力の出力を停止させた後に前記正帰還回路が行う正帰還を停止させることを特徴とする請求項1又は2に記載の三相電圧型交直変換装置。
- 前記上位電圧制御回路は、前記周波数制御回路の生成電気角に基づく信号と前記上位指令ベクトルとを乗算する第一乗算器と、前記第一乗算器が出力する信号から前記交流端子の交流出力電圧を減算する第一減算器と、前記交流端子の単相交流出力電圧が前記上位指令ベクトルによる前記指令値に近づくように前記第一減算器からの信号を増幅して前記電圧指令信号として出力する第一上位制御増幅器と、前記上位指令ベクトルから前記位相差生成回路からの位相差電圧を減算する第二減算器と、前記交流端子の単相交流出力電圧が前記上位指令ベクトルによる前記指令値に近づくように前記第二減算器からの信号を増幅して前記周波数指令信号として出力する第二上位制御増幅器と、を有し、
前記下位電圧制御回路は、前記規準電圧を設定して出力する規準電圧設定器と、前記周波数制御回路の生成電気角に基づく信号と前記規準電圧設定器からの規準電圧とを乗算する第二乗算器と、前記上位電圧制御回路からの電圧指令信号と前記第二乗算器が出力する信号とを加算して出力する第一加算器と、前記第一加算器が出力する信号から前記交流端子の単相交流出力電圧を減算する第三減算器と、前記交流端子の単相交流出力電圧が前記規準電圧、前記電圧指令信号及び前記生成電気角の前記合成値に近づくように前記第三減算器が出力する信号を制御し、PWM指令として出力する電圧制御器と、を有し、
前記周波数制御回路は、前記上位電圧制御回路からの周波数指令信号と前記位相差生成回路からの位相差電圧とを加算する第二加算器と、前記第二加算器が出力する信号の周波数成分に低域濾過要素を付加して出力するループフィルタと、前記規準周波数を設定する規準周波数設定器と、前記ループフィルタの出力値に前記規準周波数設定器の出力値を加算する第三加算器と、前記第三加算器が出力する信号を時間積分して前記生成電気角として出力する時間積分器と、を有することを特徴とする請求項1から3に記載のいずれかの単相電圧型交直変換装置。 - 前記交流端子の単相交流出力電流を検出する出力電流検出回路をさらに備え、
前記下位電圧制御回路は、前記単相電圧型交直変換回路が有する単相交流フィルタ回路における電流損失分を補償するように規定された電流補償値を出力するフィルタ電流補償器と、前記単相電圧型交直変換回路からの単相交流出力電流の電流偏差を補償するように規定された電流偏差補償値を出力するPWM電流偏差補償器と、前記出力電流検出回路が検出した単相交流出力電流の値が入力され、前記交流端子の負荷に対する電流を補償するように所定のフィードフォワードゲインで増幅して出力するフィードフォワード増幅器と、前記フィルタ電流補償器の電流補償値、前記PWM電流偏差補償器からの電流偏差補償値及び前記フィードフォワード増幅器からの出力値を前記電圧制御器からのPWM指令値に加算する第四加算器と、を有することを特徴とする請求項4に記載の単相電圧型交直変換装置。 - 前記単相電圧型交直変換回路は、前記交流端子から見て前記内部等価インピーダンスを持ち前記ゲート信号のパルス幅に応じて前記直流電圧源からの電力を単相交流電力に変換して出力する単相電圧型交直変換部と、前記単相電圧型交直変換部の単相交流出力電流を検出し前記単相交流出力電流の大きさに応じて生成した信号を出力する電流検出回路と、前記PWM指令と前記電流検出回路からの出力との差分がゼロに近づくように前記ゲート信号を発生させて出力するゲート信号発生器と、前記単相電圧型交直変換部の単相交流出力電圧から前記単相電圧型交直変換部での前記ゲート信号に起因する高周波成分を除去して出力する単相交流フィルタ回路と、を有することを特徴とする請求項1から5に記載のいずれかの単相電圧型交直変換装置。
- 前記単相電圧型交直変換回路は、前記交流端子から見て前記内部等価インピーダンスを持ち前記ゲート信号のパルス幅に応じて前記直流電圧源からの電力を単相交流電力に変換して出力する単相電圧型交直変換部と、前記単相電圧型交直変換部の単相交流出力電圧を検出し前記単相交流出力電圧の大きさに応じて生成した信号を出力する電圧検出回路と、前記PWM指令と前記電圧検出回路からの出力との差分がゼロに近づくように前記ゲート信号を発生させて出力するゲート信号発生器と、前記単相電圧型交直変換部の単相交流出力電圧から前記単相電圧型交直変換部での前記ゲート信号に起因する高周波成分を除去して出力する単相交流フィルタ回路と、を有することを特徴とする請求項1から5に記載のいずれかの単相電圧型交直変換装置。
- 前記位相差生成回路の位相遅れ単相交流発生器は、
前記遅延単相交流の位相を前記交流端子の単相交流出力電圧から90°遅らせることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の単相電圧型交直変換装置。 - 前記上位指令ベクトルの上限と下限を定めるリミッタをさらに備え、上位指令ベクトルは前記リミッタを介して前記上位電圧制御回路に入力されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の単相電圧型交直変換装置。
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