JP5939035B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
単相または多相の交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、
上記整流部から出力された上記直流電圧を交流電圧に変換して出力するPWM制御のインバータ部と、
上記インバータ部の入力端間に接続されたキャパシタンス素子と、
上記整流部の一方の出力端と上記インバータ部の一方の入力端との間に接続され、上記キャパシタンス素子とでLCフィルタを構成するインダクタンス素子と、
上記インダクタンス素子の両端に並列に接続された抵抗と、
上記インダクタンス素子の両端電圧を検出する電圧検出部と、
上記電圧検出部により検出された上記インダクタンス素子の両端電圧に基づいて、上記インバータ部を制御する制御部と
を備え、
上記LCフィルタは、上記整流部から出力された直流電流に含まれるリップル電流成分を通過させ、かつ、上記インバータ部のキャリヤ周波数と同じ周波数の電流成分を減衰させるように、共振周波数が設定されていると共に、
上記制御部は、
上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の入力電圧の伝達特性が、直列接続された位相進み要素と二次遅れ要素による減衰特性になるように、上記インバータ部を制御すると共に、
上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の上記入力電圧の伝達特性において、上記電圧検出部により検出された上記インダクタンス素子の両端電圧から上記インダクタンス素子に流れる電流までの帰還ループを有し、
上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の上記入力電圧の伝達特性における上記位相進み要素の特性値と上記二次遅れ要素の特性値とが予め定められた特性値となるように、上記帰還ループのゲインkと上記抵抗の抵抗値とが設定されていることを特徴とする。
上記制御部は、
上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の上記入力電圧の伝達特性を等価変換して得られるインダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性のゲインが予め定められた特性値となるように、上記一巡伝達特性の比例ゲインが設定されていると共に、
上記インダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性の位相が予め定められた特性値になるように、上記抵抗の抵抗値が設定されている。
上記制御部が上記インダクタンス素子の両端電圧を検出して上記インバータ部をPWM制御するときの遅れ時間の逆数は、上記LCフィルタの上記共振周波数よりも大きく、かつ、上記共振周波数の10倍以下である。
上記制御部は、
上記抵抗の抵抗値のみにより、上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の上記入力電圧の伝達特性の減衰係数が1以下に設定されている。
上記制御部は、
上記整流部からの上記直流電圧に対する上記インバータ部の上記入力電圧の伝達特性を等価変換して得られるインダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性において、上記インダクタンス素子の両端電圧を検出して上記インバータ部をPWM制御するときの遅れ時間の逆数をfsとして、周波数fs/4以上の周波数領域におけるゲインを0dB以下とした。
で表され、
とすると、上記式(1)を変形して、次の式(3)で表すことができる。
ここで、カットオフ周波数fcは、式(3)の2項目に依存し、
となる。また、減衰係数ζは、
となる。
次に、比較例(特許第4067021号(特許文献1))の電力変換装置について、図5,図6に示すブロック線図により説明する。図5(A)に示す比較例の電力変換装置の制御系は、図5(B),(C)の順に等価変換すると、目標電圧VL *に基づいてリアクトルLの両端電圧VLを制御する外乱抑制系(ダイオードブリッジ11から出力される直流電圧Vsが外乱要因)で表現される。さらに、図6(A),(B)に示すように等価変換できるが、以降、外乱抑制系の安定性は、図6(A)の閉ループを開いた一巡伝達特性で評価される。
を用いて求めた外乱抑制系の減衰係数ζは0.1で、ダンピングが不十分であり、図10に示す外乱抑制系の伝達特性に示すように、伝達特性の共振点のピーク値が25dB以上と大きくなると共に、図11に示すステップ応答も行き過ぎ量が大きく、整定時間も長いものとなる。
11…ダイオードブリッジ
12…インバータ部
13…モータ
14…電流源
R…抵抗
L…リアクトル
C…コンデンサ
100…制御部
101…電圧検出部
Claims (5)
- 単相または多相の交流電圧を直流電圧に整流する整流部(11)と、
上記整流部(11)から出力された上記直流電圧を交流電圧に変換して出力するPWM制御のインバータ部(12)と、
上記インバータ部(12)の入力端間に接続されたキャパシタンス素子(C)と、
上記整流部(11)の一方の出力端と上記インバータ部(12)の一方の入力端との間に接続され、上記キャパシタンス素子(C)とでLCフィルタを構成するインダクタンス素子(L)と、
上記インダクタンス素子(L)の両端に並列に接続された抵抗(R)と、
上記インダクタンス素子(L)の両端電圧を検出する電圧検出部(101)と、
上記電圧検出部(101)により検出された上記インダクタンス素子(L)の両端電圧に基づいて、上記インバータ部(12)を制御する制御部(100)と
を備え、
上記LCフィルタは、上記整流部(11)から出力された直流電流に含まれるリップル電流成分を通過させ、かつ、上記インバータ部(12)のキャリヤ周波数と同じ周波数の電流成分を減衰させるように、共振周波数が設定されていると共に、
上記制御部(100)は、
上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の入力電圧の伝達特性が、直列接続された位相進み要素と二次遅れ要素による減衰特性になるように、上記インバータ部(12)を制御すると共に、
上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の上記入力電圧の伝達特性において、上記電圧検出部(101)により検出された上記インダクタンス素子(L)の両端電圧から上記インダクタンス素子(L)に流れる電流までの帰還ループを有し、
上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の上記入力電圧の伝達特性における上記位相進み要素の特性値と上記二次遅れ要素の特性値とが予め定められた特性値となるように、上記帰還ループのゲインkと上記抵抗(R)の抵抗値とが設定されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
上記制御部(100)は、
上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の上記入力電圧の伝達特性を等価変換して得られるインダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性のゲインが予め定められた特性値となるように、上記一巡伝達特性の比例ゲインが設定されていると共に、
上記インダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性の位相が予め定められた特性値になるように、上記抵抗(R)の抵抗値が設定されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
上記制御部(100)が上記インダクタンス素子(L)の両端電圧を検出して上記インバータ部(12)をPWM制御するときの遅れ時間の逆数は、上記LCフィルタの上記共振周波数よりも大きく、かつ、上記共振周波数の10倍以下であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から3までのいずれか1つに記載の電力変換装置において、
上記制御部(100)は、
上記抵抗(R)の抵抗値のみにより、上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の上記入力電圧の伝達特性の減衰係数が1以下に設定されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から4までのいずれか1つに記載の電力変換装置において、
上記制御部(100)は、
上記整流部(11)からの上記直流電圧に対する上記インバータ部(12)の上記入力電圧の伝達特性を等価変換して得られるインダクタンス素子電圧制御系の一巡伝達特性において、上記インダクタンス素子(L)の両端電圧を検出して上記インバータ部(12)をPWM制御するときの遅れ時間の逆数をfsとして、周波数fs/4以上の周波数領域におけるゲインを0dB以下としたことを特徴とする電力変換装置。
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JP2012120157A JP5939035B2 (ja) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | 電力変換装置 |
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JP2012120157A JP5939035B2 (ja) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | 電力変換装置 |
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Family Applications (1)
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- 2012-05-25 JP JP2012120157A patent/JP5939035B2/ja active Active
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