JP6229834B2 - Control circuit and control method for one-pulse inverter device - Google Patents
Control circuit and control method for one-pulse inverter device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6229834B2 JP6229834B2 JP2013213351A JP2013213351A JP6229834B2 JP 6229834 B2 JP6229834 B2 JP 6229834B2 JP 2013213351 A JP2013213351 A JP 2013213351A JP 2013213351 A JP2013213351 A JP 2013213351A JP 6229834 B2 JP6229834 B2 JP 6229834B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse width
- pulse
- inverter device
- constant
- value
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、サイリスタ整流器及びインバータ部を備えた１パルスインバータ装置の制御回路及び制御方法に関するものである。 The present invention relates to a control circuit and a control method for a one-pulse inverter device including a thyristor rectifier and an inverter unit.
高周波インバータ装置等では、半導体スイッチング素子の損失を低減するため、出力周波数と同一周期のパルスによりスイッチングする、いわゆる１パルスインバータ装置が用いられることがある。
１パルスインバータ装置の出力電圧制御方式としてパルス振幅変調（ＰＡＭ）制御方式等が知られているが、インバータ装置から出力されるパルス状の電圧波形には多くの高調波成分が含まれている。例えば、非特許文献１によれば、単相インバータの出力電圧のｎ次高調波成分Ｖｎ（実効値）は数式１のように表される。
[数式１]
Ｖｎ＝（２√２／ｎπ）Ｅｄ・sin（ｎθ／２） （ｒｍｓ）
なお、数式１において、ｎは高調波の次数、Ｅｄはインバータの直流電圧（直流中間電圧）、θ［度］は出力電圧のパルス幅であり、１パルスインバータ装置ではスイッチングパルスのパルス幅に等しい。
In a high-frequency inverter device or the like, a so-called one-pulse inverter device that performs switching with a pulse having the same cycle as the output frequency may be used in order to reduce the loss of the semiconductor switching element.
A pulse amplitude modulation (PAM) control method or the like is known as an output voltage control method for a one-pulse inverter device, but a pulse-like voltage waveform output from the inverter device contains many harmonic components. For example, according to Non-Patent
[Formula 1]
V n = (2√2 / nπ) E d · sin (nθ / 2) (rms)
In
数式１から明らかなように、ｎ次高調波成分Ｖｎはパルス幅θに依存しており、このパルス幅θと、基本波成分に対するｎ次高調波成分（奇数調波成分）の含有率との関係を示すと、図６に示すようになる。
このため、ｎ次高調波成分Ｖｎを低減させたい場合には、数式２を満たすようにパルス幅θを調整すれば良い。
[数式２]
sin（ｎθ／２）＝０
図６から明らかなように、含有率が最も大きいのは３次高調波成分であり、この３次高調波成分Ｖ３を低減させるためには、θ＝２π／３[ｒaｄ]、つまり、出力電圧のパルス幅、言い換えればスイッチングパルスのパルス幅θを１２０度に固定すれば良いことになる。
As is clear from
For this reason, when it is desired to reduce the nth-order harmonic component V n , the pulse width θ may be adjusted so as to satisfy
[Formula 2]
sin (nθ / 2) = 0
As is clear from FIG. 6, the third harmonic component has the largest content rate. In order to reduce the third harmonic component V 3 , θ = 2π / 3 [rad], that is, the output The pulse width of the voltage, in other words, the pulse width θ of the switching pulse may be fixed at 120 degrees.
しかしながら、パルス幅を固定した状態でＰＡＭ制御を行うためには、インバータ装置の直流中間電圧の大きさを可変にする必要がある。
大容量のインバータ装置では、直流中間電圧の大きさを可変にするための順変換部として一般的にサイリスタ整流器が用いられており、このサイリスタ整流器に直流中間回路を介してインバータ部が接続されている。サイリスタ整流器は、その動作上、遅れ電流を流さなくてはならないため、直流中間回路にインダクタンスの大きい直流リアクトルを設ける必要がある。また、上記直流中間回路に接続される平滑用の直流コンデンサも、インバータ部のスイッチングに伴うリプル電流を吸収するために大きな容量が必要になるので、結果として、直流リアクトル及び直流コンデンサからなるＬＣフィルタの時定数は大きな値となる。
However, in order to perform PAM control with the pulse width fixed, it is necessary to make the magnitude of the DC intermediate voltage of the inverter device variable.
In a large-capacity inverter device, a thyristor rectifier is generally used as a forward conversion unit for making the magnitude of a DC intermediate voltage variable, and an inverter unit is connected to the thyristor rectifier via a DC intermediate circuit. Yes. Since the thyristor rectifier must flow a lagging current in its operation, it is necessary to provide a DC reactor having a large inductance in the DC intermediate circuit. In addition, the smoothing DC capacitor connected to the DC intermediate circuit also requires a large capacity to absorb the ripple current associated with the switching of the inverter unit, and as a result, an LC filter comprising a DC reactor and a DC capacitor. The time constant of is a large value.
このため、順変換部にサイリスタ整流器を用いた１パルスインバータ装置では、直流中間電圧を可変とするために必要な時間（すなわち、制御応答時間）が長くなり、急激な負荷変動に追従することが困難であるという問題があった。また、制御応答が遅いため、インバータ装置の起動・停止に多くの時間がかかるという問題もあった。 For this reason, in a one-pulse inverter device using a thyristor rectifier in the forward converter, the time required for making the DC intermediate voltage variable (that is, the control response time) becomes long, and can follow a rapid load fluctuation. There was a problem that it was difficult. Further, since the control response is slow, there is a problem that it takes a long time to start and stop the inverter device.
そこで、本発明の解決課題は、急激な負荷変動への追従性を高めると共に応答性を向上させた１パルスインバータ装置の制御回路及び制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a control circuit and a control method for a one-pulse inverter device that improves the followability to sudden load fluctuations and improves the responsiveness.
上記課題を解決するため、請求項１に係る制御回路は、交流電源に接続されたサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器に直流中間回路を介して接続され、かつ複数の自己消弧型半導体スイッチング素子からなるインバータ部と、を備えたインバータ装置であって、前記インバータ部の出力電圧と同一周期のパルスにより前記半導体スイッチング素子をスイッチングする１パルスインバータ装置の制御回路において、
前記インバータ部の出力電流検出値が出力電流指令値に一致するように動作して前記インバータ部の出力電圧のパルス幅目標値を出力する第１の調節手段と、
前記パルス幅目標値が前記出力電圧の一定のパルス幅指令値に一致するように動作して前記サイリスタ整流器の点弧位相角を出力する第２の調節手段と、
を備え、
前記一定のパルス幅指令値が、前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］相当の指令値であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a control circuit according to
A first adjusting unit that operates so that an output current detection value of the inverter unit matches an output current command value and outputs a pulse width target value of the output voltage of the inverter unit;
Second adjusting means for operating the pulse width target value to coincide with a constant pulse width command value of the output voltage and outputting an ignition phase angle of the thyristor rectifier;
Equipped with a,
Pulse width θ satisfying sin (nθ / 2) = 0 when the constant pulse width command value is to reduce the n-th harmonic component (n is an odd number) among the harmonic components included in the output voltage. It is a command value corresponding to [rad] .
請求項２に係る制御回路は、請求項１に記載した１パルスインバータ装置の制御回路において、
前記出力電流検出値が前記出力電流指令値に一致する定常時には、前記第２の調節手段から出力される前記点弧位相角により前記サイリスタ整流器を制御して前記直流中間回路の電圧を調整しつつ前記パルス幅目標値を前記一定のパルス幅指令値に一致させ、
前記出力電流検出値が前記出力電流指令値に一致しない過渡時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を零から前記一定のパルス幅指令値に相当する値まで変化させて前記インバータ部を制御すると共に、前記第２の調節手段から出力される前記点弧位相角により前記サイリスタ整流器を制御して前記直流中間回路の電圧を調整することを特徴とする。
The control circuit according to
When the output current detection value coincides with the output current command value, the voltage of the DC intermediate circuit is adjusted by controlling the thyristor rectifier according to the ignition phase angle output from the second adjustment means. Matching the pulse width target value to the constant pulse width command value,
When the detected output current value does not coincide with the output current command value, the pulse width target value is changed from zero to a value corresponding to the constant pulse width command value by the operation of the first adjusting means. The inverter unit is controlled, and the voltage of the DC intermediate circuit is adjusted by controlling the thyristor rectifier according to the firing phase angle output from the second adjusting means.
請求項３に係る制御回路は、請求項１または２に記載した１パルスインバータ装置の制御回路において、前記一定のパルス幅指令値が、電気角で１２０度に相当する指令値であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control circuit of the one-pulse inverter device according to the first or second aspect, the constant pulse width command value is a command value corresponding to an electrical angle of 120 degrees. And
請求項４に係る制御方法は、請求項１または２に記載した１パルスインバータ装置の制御回路を用いた制御方法であって、
停止状態にある前記インバータ部を起動する前に、前記第２の調節手段の動作により前記点弧位相角を制御して前記直流中間回路の電圧を一定値に維持しておき、
前記インバータ部の起動時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を零から一定のパルス幅まで変化させ、その後、前記一定のパルス幅を維持し、
前記一定のパルス幅が、前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］であることを特徴とする。
A control method according to claim 4 is a control method using the control circuit of the one-pulse inverter device according to
Before starting the inverter unit in a stopped state, the ignition phase angle is controlled by the operation of the second adjusting means to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at a constant value,
At the start of the inverter unit, the pulse width target value is changed from zero to a constant pulse width by the operation of the first adjusting means, and then the constant pulse width is maintained ,
When the constant pulse width is intended to reduce the n-th harmonic component (n is an odd number) among the harmonic components included in the output voltage, the pulse width θ [rad satisfying sin (nθ / 2) = 0. ] .
請求項５に係る制御方法は、請求項１または２に記載した１パルスインバータ装置の制御回路を用いた制御方法であって、
運転状態にある前記インバータ部の停止動作を開始する前に、前記第２の調節手段の動作により前記点弧位相角を制御して前記直流中間回路の電圧を一定値に維持しておき、
前記インバータ部の停止時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を一定のパルス幅から零まで変化させ、その後、前記パルス幅を零にて維持し、
前記一定のパルス幅が、前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］であることを特徴とする。
A control method according to claim 5 is a control method using the control circuit of the one-pulse inverter device according to
Before starting the stop operation of the inverter unit in the operating state, the ignition phase angle is controlled by the operation of the second adjusting means to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at a constant value,
When stopping of the inverter unit, the pulse width target value by the operation of the first adjusting means is changed to zero from a predetermined pulse width, then, maintaining the pulse width at zero,
When the constant pulse width is intended to reduce the n-th harmonic component (n is an odd number) among the harmonic components included in the output voltage, the pulse width θ [rad satisfying sin (nθ / 2) = 0. ] .
請求項６に係る制御方法は、請求項４または５に記載した１パルスインバータ装置の制御方法において、前記一定のパルス幅が、電気角で１２０度であることを特徴とする。 A control method according to a sixth aspect is the control method for a one-pulse inverter device according to the fourth or fifth aspect, wherein the constant pulse width is 120 degrees in electrical angle.
本発明によれば、定常時には、出力電圧のパルス幅が所定値に固定されるようにサイリスタ整流器の点弧位相角を制御して出力電圧に含まれる高調波成分を低減すると共に、負荷が変動する過渡時には、出力電圧のパルス幅を変化させるように前記点弧位相角を制御することで制御応答の高速化が可能になる。これらの運転切替えは、装置の構成を変えずに実現可能であるため、装置の高価格化を招くことなく負荷変動への追従性や応答性を向上させることができる。
更に、インバータ装置の起動・停止時間の短縮による利便性の向上、及び、故障時や異常時における速やかな保護動作による信頼性の向上も可能である。
According to the present invention, at the time of steady operation, the ignition phase angle of the thyristor rectifier is controlled so that the pulse width of the output voltage is fixed to a predetermined value, thereby reducing the harmonic component contained in the output voltage and changing the load. At the time of transient, the control response can be speeded up by controlling the ignition phase angle so as to change the pulse width of the output voltage. Since these operation switching can be realized without changing the configuration of the apparatus, it is possible to improve the followability to the load fluctuation and the responsiveness without increasing the price of the apparatus.
Furthermore, the convenience can be improved by shortening the start / stop time of the inverter device, and the reliability can be improved by the prompt protection operation at the time of failure or abnormality.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る１パルスインバータ装置の主回路構成図である。図１において、三相の交流電源Ｖｓには、連系インダクタンスＡＣＬを介して、サイリスタＴＨＹからなる順変換部としてのサイリスタ整流器ＲＥＣが接続されている。このサイリスタ整流器ＲＥＣは、サイリスタＴＨＹの点弧位相角を制御することにより交流電源Ｖｓから電圧可変の直流電源を生成するためのものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram of a one-pulse inverter device according to this embodiment. In FIG. 1, a thyristor rectifier REC as a forward conversion unit including a thyristor THY is connected to a three-phase AC power source V s through an interconnection inductance ACL. The thyristor rectifier REC is for generating a DC power supply voltage variable from the AC power source V s by controlling the firing phase angle of the thyristor THY.
サイリスタ整流器ＲＥＣの直流出力端子間には、サイリスタ整流器ＲＥＣの入力交流電流を遅れ電流とし、かつ、サイリスタ整流器ＲＥＣの出力直流電流を平滑化する直流リアクトルＤＣＬと、サイリスタ整流器ＲＥＣの出力直流電圧を平滑化し、かつ、後述する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングに伴うリプル電流を吸収する直流コンデンサＤＣＣとの直列回路が接続されている。
直流コンデンサＤＣＣの両端には、ＩＧＢＴ等の自己消弧型半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４からなるインバータ部ＩＮＶの直流端子が接続され、インバータ部ＩＮＶの交流端子間には負荷Ｌが接続されている。なお、インバータ部ＩＮＶは、例えば非接触給電などの用途において、負荷Ｌに一定の電流Ｉｉｎｖを供給するものである。
Between the DC output terminals of the thyristor rectifier REC, a DC reactor DCL that smoothes the output DC current of the thyristor rectifier REC using the input AC current of the thyristor rectifier REC and the output DC voltage of the thyristor rectifier REC are smoothed. And a series circuit connected to a DC capacitor DCC that absorbs a ripple current associated with switching of semiconductor switching elements Q 1 to Q 4 to be described later.
A DC terminal of the inverter unit INV composed of self-extinguishing semiconductor switching elements Q 1 to Q 4 such as IGBTs is connected to both ends of the DC capacitor DCC, and a load L is connected between the AC terminals of the inverter unit INV. Yes. The inverter unit INV supplies a constant current I inv to the load L in applications such as contactless power feeding.
図２は、この実施形態に係る制御回路の主要部を示すブロック図である。このブロック図は、図１に示したサイリスタ整流器ＲＥＣに対する点弧位相角と、インバータ部ＩＮＶの出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅目標値（半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に対するスイッチングパルス幅目標値）と、を生成する機能を備えている。 FIG. 2 is a block diagram showing the main part of the control circuit according to this embodiment. This block diagram shows an ignition phase angle for the thyristor rectifier REC shown in FIG. 1, a pulse width target value of the output voltage V inv of the inverter unit INV (switching pulse width target value for the semiconductor switching elements Q 1 to Q 4 ), and , Has the function to generate.
図２において、インバータ部ＩＮＶの出力電流指令値Ｉｉｎｖ ＊と出力電流検出値Ｉｉｎｖとの偏差が減算手段１１により算出され、この偏差を零にするように第１の調節手段としての調節器ＲＥＧ１が動作することにより、インバータ部ＩＮＶの出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅目標値（以下、単にパルス幅目標値ともいう）が生成される。また、インバータ部ＩＮＶの固定パルス幅指令値として設定された１２０度相当の信号と前記パルス幅目標値との偏差が減算手段１２により算出され、この偏差を零にするように第２の調節手段としての調節器ＲＥＧ２が動作することにより、サイリスタ整流器ＲＥＣの点弧位相角が生成される。
なお、パルス幅目標値に基づいてインバータ部ＩＮＶの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するためのゲートパルス発生回路、及び、点弧位相角に基づいてサイリスタ整流器ＲＥＣのサイリスタＴＨＹを点弧するための点弧パルス発生回路については、何れも周知であるため説明を省略する。
In FIG. 2, a deviation between the output current command value I inv * of the inverter unit INV and the output current detection value I inv is calculated by the subtracting means 11, and a controller as a first adjusting means so as to make this deviation zero. By operating REG 1, a pulse width target value (hereinafter also simply referred to as a pulse width target value) of the output voltage V inv of the inverter unit INV is generated. Further, the deviation between the signal corresponding to 120 degrees set as the fixed pulse width command value of the inverter INV and the pulse width target value is calculated by the subtracting means 12, and the second adjusting means so as to make this deviation zero. As the regulator REG 2 operates, the ignition phase angle of the thyristor rectifier REC is generated.
Note that the gate pulse generation circuit for driving the semiconductor switching elements Q 1 to Q 4 of the inverter unit INV based on the pulse width target value and the thyristor THY of the thyristor rectifier REC are fired based on the firing phase angle. Since the ignition pulse generation circuit for this is well known, description thereof is omitted.
次に、この実施形態の動作を説明する。
まず、負荷（出力電流Ｉｉｎｖ）が一定である定常時の動作について、図３を参照しつつ説明する。定常時には、インバータの出力電圧Ｖｉｎｖに含まれる高調波成分、例えば含有率が最大である３次高調波成分を低減するために、前述した原理によって出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅が１２０度となるように運転する。なお、定常時には、図２における出力電流指令値Ｉｉｎｖ ＊と出力電流検出値Ｉｉｎｖとの偏差は零であり、調節器ＲＥＧ１から出力されるパルス幅目標値は一定値である。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the operation in a steady state where the load (output current I inv ) is constant will be described with reference to FIG. In a steady state, the pulse width of the output voltage V inv is 120 degrees according to the above-described principle in order to reduce the harmonic component included in the output voltage V inv of the inverter, for example, the third harmonic component having the maximum content. To drive. In a steady state, the deviation between the output current command value I inv * and the output current detection value I inv in FIG. 2 is zero, and the pulse width target value output from the regulator REG 1 is a constant value.
ここで、同一の出力電流Ｉｉｎｖに対して、負荷Ｌのインピーダンスが小さい場合には、図３（ａ）に示すごとく、インバータ部ＩＮＶの出力電圧Ｖｉｎｖの振幅（直流中間電圧Ｅｄｃ）を小さくし、また、負荷Ｌのインピーダンスが大きい場合には、図３（ｂ）に示すごとく、インバータ部ＩＮＶの出力電圧Ｖｉｎｖの振幅を大きくするように、調節器ＲＥＧ２によりサイリスタ整流器ＲＥＣの点弧位相角を制御して直流中間電圧Ｅｄｃの大きさを調整する。すなわち、図２における減算手段１２の出力が零になるように調節器ＲＥＧ２が動作してサイリスタ整流器ＲＥＣの点弧位相角を制御することにより、調節器ＲＥＧ１の出力（パルス幅目標値）はパルス幅指令値である１２０度に調整される。 Here, when the impedance of the load L is small with respect to the same output current I inv , the amplitude (DC intermediate voltage E dc ) of the output voltage V inv of the inverter unit INV is set as shown in FIG. When the impedance is small and the impedance of the load L is large, as shown in FIG. 3B, the regulator REG 2 causes the thyristor rectifier REC to increase the amplitude of the output voltage V inv of the inverter unit INV. The magnitude of the DC intermediate voltage E dc is adjusted by controlling the arc phase angle. That is, the regulator REG 2 operates so that the output of the subtracting means 12 in FIG. 2 becomes zero to control the ignition phase angle of the thyristor rectifier REC, whereby the output of the regulator REG 1 (pulse width target value). Is adjusted to a pulse width command value of 120 degrees.
つまり、定常運転時には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、負荷Ｌのインピーダンスに応じてサイリスタ整流器ＲＥＣの点弧位相角を制御して直流中間電圧Ｅｄｃを変化させることにより、インバータ部ＩＮＶの出力パルス幅を１２０度に固定して運転し、出力電圧Ｖｉｎｖに含まれる３次高調波成分を低減する。
このようにパルス幅目標値を一定値に固定して運転するモードを、便宜的にパルス幅固定運転モードという。
That is, during steady operation, as shown in FIGS. 3A and 3B, by controlling the firing phase angle of the thyristor rectifier REC in accordance with the impedance of the load L, the DC intermediate voltage E dc is changed, The inverter unit INV is operated with the output pulse width fixed at 120 degrees to reduce the third harmonic component included in the output voltage V inv .
A mode in which operation is performed with the pulse width target value fixed to a constant value in this way is referred to as a pulse width fixed operation mode for convenience.
次に、負荷が変化する過渡時の動作、例えば、負荷Ｌのインピーダンスが小から大へ急変して出力電流Ｉｉｎｖが急減した場合の動作を説明する。
出力電流Ｉｉｎｖが急減した場合には、出力電流指令値Ｉｉｎｖ ＊と出力電流検出値Ｉｉｎｖとの偏差が零になるように図２の調節器ＲＥＧ１が動作し、パルス幅目標値が増大する。このようにパルス幅目標値を変化させて運転するモードを、便宜的にパルス幅可変運転モードという。
パルス幅目標値が大きくなれば出力電圧Ｖｉｎｖが大きくなり、出力電流Ｉｉｎｖが増加する。ここで、インバータ部ＩＮＶの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は高周波でスイッチングを行っているため、パルス幅目標値の変化に対して実際の出力電圧Ｖｉｎｖは高速に追従可能である。
Next, an operation at the time of transition in which the load changes, for example, an operation when the impedance of the load L suddenly changes from small to large and the output current I inv rapidly decreases will be described.
When the output current I inv decreases rapidly, the regulator REG 1 in FIG. 2 operates so that the deviation between the output current command value I inv * and the output current detection value I inv becomes zero, and the pulse width target value is Increase. A mode in which operation is performed by changing the pulse width target value in this way is referred to as a pulse width variable operation mode for convenience.
As the pulse width target value increases, the output voltage V inv increases and the output current I inv increases. Here, since the semiconductor switching elements Q 1 to Q 4 of the inverter unit INV perform switching at a high frequency, the actual output voltage V inv can follow the change of the pulse width target value at high speed.
一方、サイリスタ整流器ＲＥＣは、インバータ部ＩＮＶの出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅がパルス幅指令値の１２０度に一致するように調節器ＲＥＧ２が動作して点弧位相角を制御し、直流中間電圧Ｅｄｃを変化させる。ここで、直流中間電圧Ｅｄｃが変化する時間は、図１における直流リアクトルＤＣＬ及び直流コンデンサＤＣＣからなるＬＣフィルタの時定数に依存する。この時定数を、パルス幅目標値が変化する応答時間より十分大きく設定し、かつ、調節器ＲＥＧ２の制御時定数を調節器ＲＥＧ１の制御時定数より十分大きく設定することにより、パルス幅の可変制御と点弧位相角の可変制御との相互干渉を防止することができる。
そして、サイリスタ整流器ＲＥＣの点弧位相角の制御により直流中間電圧Ｅｄｃが所望の値に調整され、パルス幅目標値が１２０度になった時点以後、定常時と同様にパルス幅を１２０度に維持するパルス幅固定運転モードに復帰する。
On the other hand, in the thyristor rectifier REC, the regulator REG 2 operates so that the pulse width of the output voltage V inv of the inverter unit INV coincides with the pulse width command value of 120 degrees to control the ignition phase angle, and the DC intermediate voltage Change E dc . Here, the time during which the DC intermediate voltage E dc changes depends on the time constant of the LC filter composed of the DC reactor DCL and the DC capacitor DCC in FIG. By setting this time constant sufficiently larger than the response time at which the pulse width target value changes, and setting the control time constant of the regulator REG 2 sufficiently larger than the control time constant of the regulator REG 1 , Mutual interference between the variable control and the variable control of the ignition phase angle can be prevented.
Then, after the DC intermediate voltage E dc is adjusted to a desired value by controlling the ignition phase angle of the thyristor rectifier REC and the pulse width target value becomes 120 degrees, the pulse width is increased to 120 degrees as in the normal state. Return to the pulse width fixed operation mode to maintain.
次いで、図４は、インバータ装置の起動時の動作を示すタイミングチャートである。
インバータ装置の起動時には、インバータ部ＩＮＶが停止している状態で、サイリスタ整流器ＲＥＣを予め運転することにより直流中間電圧Ｅｄｃを一定値に維持しておく。そして、図４の時刻ｔａ〜ｔｂのパルス幅可変運転モードに示すように、出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅目標値を０度から１２０度まで短時間で増大させる。これにより、出力電流Ｉｉｎｖの立上がり時間、すなわち装置の起動時間を短縮する。そして、時刻ｔｂにおいてパルス幅目標値が１２０度に達した時点で、パルス幅固定運転モードに切り替える。
Next, FIG. 4 is a timing chart showing the operation at the start of the inverter device.
When the inverter device is activated, the DC intermediate voltage E dc is maintained at a constant value by operating the thyristor rectifier REC in advance with the inverter unit INV stopped. Then, as shown in the pulse width variable operation mode at time t a to t b in FIG. 4, the pulse width target value of the output voltage V inv is increased from 0 degrees to 120 degrees in a short time. This shortens the rise time of the output current I inv , that is, the startup time of the device. Then, the pulse width target value at time t b had reached 120 degrees, switching to the pulse width fixed operation mode.
図５は、インバータ装置の停止時の動作を示すタイミングチャートである。
インバータ装置の停止時には、サイリスタ整流器ＲＥＣの運転を継続して直流中間電圧Ｅｄｃを一定値に維持したまま、図５の時刻ｔｃ〜ｔｄに示すパルス幅可変運転モードのように、パルス幅目標値を１２０度から０度まで短時間で減少させる。これにより、負荷電流Ｉｉｎｖの立下り時間、すなわち装置の停止時間を短縮する。そして、時刻ｔｄにおいてパルス幅目標値が０度に達した時点で、インバータ部ＩＮＶの運転を完全に停止する。
また、装置の故障時や負荷Ｌの異常時などに出力電流を短時間で制限する必要がある場合にも、上記の停止動作と同様に、インバータ部ＩＮＶをパルス幅可変運転モードに切り替えてパルス幅目標値を短時間で０度まで小さくすることにより、高速な保護動作を行うことができる。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation when the inverter device is stopped.
When the inverter device is stopped, the operation of the thyristor rectifier REC is continued and the DC intermediate voltage E dc is maintained at a constant value, and the pulse width is changed as in the pulse width variable operation mode shown at times t c to t d in FIG. The target value is decreased from 120 degrees to 0 degrees in a short time. Thereby, the fall time of the load current I inv , that is, the stop time of the apparatus is shortened. Then, when the pulse width target value at time t d reaches 0 °, completely stopping the operation of the inverter unit INV.
Also, when it is necessary to limit the output current in a short time, such as when the device is faulty or the load L is abnormal, the inverter section INV is switched to the pulse width variable operation mode in the same way as the above stop operation. By reducing the width target value to 0 degrees in a short time, a high-speed protection operation can be performed.
なお、図４及び図５と異なり、出力電圧Ｖｉｎｖのパルス幅を１２０度に固定したままでインバータ装置を起動・停止するためには、サイリスタ整流器ＲＥＣの動作によって直流中間電圧Ｅｄｃの大きさを変化させなくてはならず、これに要する時間（応答時間）は直流リアクトルＤＣＬ及び直流コンデンサＤＣＣによる時定数に依存して長くなるため、高速な起動・停止には適さないものである。 4 and 5, in order to start and stop the inverter device with the pulse width of the output voltage V inv fixed at 120 degrees, the magnitude of the DC intermediate voltage E dc is increased by the operation of the thyristor rectifier REC. Since the time required for this (response time) becomes longer depending on the time constant of the DC reactor DCL and the DC capacitor DCC, it is not suitable for high-speed start / stop.
上述した実施形態では、インバータ部ＩＮＶの出力電圧に含まれる３次高調波成分を低減する場合の動作を説明したが、本発明は、他の高調波成分を低減させる際にも有効であり、例えば、５次高調波成分を低減するためにパルス幅目標値を１４４度に調整するような場合にも適用可能である。
また、インバータ部ＩＮＶは単相に限らず、三相などの多相構成であっても良い。
In the above-described embodiment, the operation in the case of reducing the third harmonic component included in the output voltage of the inverter unit INV has been described, but the present invention is also effective in reducing other harmonic components, For example, the present invention can be applied to a case where the pulse width target value is adjusted to 144 degrees in order to reduce the fifth harmonic component.
Further, the inverter unit INV is not limited to a single phase, and may have a multiphase configuration such as a three phase.
本発明は、例えば、電気自動車等における交流電動機の可変速駆動システムのように、インバータ装置の起動・停止を頻繁に繰り返す用途や、起動・停止時間の短縮が求められる各種の運転システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for, for example, a variable speed drive system of an AC motor in an electric vehicle or the like, which frequently repeats start / stop of an inverter device, and various operation systems that require a short start / stop time. be able to.
Ｖｓ：交流電源
ＡＣＬ：連系インダクタンス
ＲＥＣ：サイリスタ整流器
ＴＨＹ：サイリスタ
ＤＣＬ：直流リアクトル
ＤＣＣ：直流コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ４：半導体スイッチング素子
ＩＮＶ：インバータ部
Ｌ：負荷
ＲＥＧ１，ＲＥＧ２：調節器
１１，１２：減算手段
V s: AC Power ACL: interconnection inductance REC: Thyristor Rectifier THY: Thyristor DCL: a DC reactor DCC:
Claims (6)
前記インバータ部の出力電流検出値が出力電流指令値に一致するように動作して前記インバータ部の出力電圧のパルス幅目標値を出力する第１の調節手段と、
前記パルス幅目標値が前記出力電圧の一定のパルス幅指令値に一致するように動作して前記サイリスタ整流器の点弧位相角を出力する第２の調節手段と、
を備え、
前記一定のパルス幅指令値が、
前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］相当の指令値であることを特徴とする１パルスインバータ装置の制御回路。 An inverter device comprising: a thyristor rectifier connected to an AC power supply; and an inverter unit connected to the thyristor rectifier through a DC intermediate circuit and comprising a plurality of self-extinguishing semiconductor switching elements, In the control circuit of the one-pulse inverter device that switches the semiconductor switching element by a pulse having the same cycle as the output voltage of the unit,
A first adjusting unit that operates so that an output current detection value of the inverter unit matches an output current command value and outputs a pulse width target value of the output voltage of the inverter unit;
Second adjusting means for operating the pulse width target value to coincide with a constant pulse width command value of the output voltage and outputting an ignition phase angle of the thyristor rectifier;
Equipped with a,
The constant pulse width command value is
This is a command value corresponding to a pulse width θ [rad] that satisfies sin (nθ / 2) = 0 when it is desired to reduce the n-th harmonic component (n is an odd number) among the harmonic components included in the output voltage. A control circuit for a one-pulse inverter device.
前記出力電流検出値が前記出力電流指令値に一致する定常時には、前記第２の調節手段から出力される前記点弧位相角により前記サイリスタ整流器を制御して前記直流中間回路の電圧を調整しつつ前記パルス幅目標値を前記一定のパルス幅指令値に一致させ、
前記出力電流検出値が前記出力電流指令値に一致しない過渡時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を零から前記一定のパルス幅指令値に相当する値まで変化させて前記インバータ部を制御すると共に、前記第２の調節手段から出力される前記点弧位相角により前記サイリスタ整流器を制御して前記直流中間回路の電圧を調整することを特徴とする１パルスインバータ装置の制御回路。 In the control circuit of the one-pulse inverter device according to claim 1,
When the output current detection value coincides with the output current command value, the voltage of the DC intermediate circuit is adjusted by controlling the thyristor rectifier according to the ignition phase angle output from the second adjustment means. Matching the pulse width target value to the constant pulse width command value,
When the detected output current value does not coincide with the output current command value, the pulse width target value is changed from zero to a value corresponding to the constant pulse width command value by the operation of the first adjusting means. Control of the inverter unit and control of the thyristor rectifier according to the ignition phase angle output from the second adjusting means to adjust the voltage of the DC intermediate circuit, wherein the control of the one-pulse inverter device circuit.
前記一定のパルス幅指令値が、電気角で１２０度に相当する指令値であることを特徴とする１パルスインバータ装置の制御回路。 In the control circuit of the 1-pulse inverter device according to claim 1 or 2,
The control circuit for a one-pulse inverter device, wherein the constant pulse width command value is a command value corresponding to 120 degrees in electrical angle.
停止状態にある前記インバータ部を起動する前に、前記第２の調節手段の動作により前記点弧位相角を制御して前記直流中間回路の電圧を一定値に維持しておき、
前記インバータ部の起動時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を零から一定のパルス幅まで変化させ、その後、前記一定のパルス幅を維持し、
前記一定のパルス幅が、
前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］であることを特徴とする１パルスインバータ装置の制御方法。 A control method using the control circuit of the one-pulse inverter device according to claim 1 or 2,
Before starting the inverter unit in a stopped state, the ignition phase angle is controlled by the operation of the second adjusting means to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at a constant value,
At the start of the inverter unit, the pulse width target value is changed from zero to a constant pulse width by the operation of the first adjusting means, and then the constant pulse width is maintained ,
The constant pulse width is
The pulse width θ [rad] satisfying sin (nθ / 2) = 0 when the n (n is an odd number) harmonic component of the harmonic components included in the output voltage is to be reduced. A method for controlling a one-pulse inverter device.
運転状態にある前記インバータ部の停止動作を開始する前に、前記第２の調節手段の動作により前記点弧位相角を制御して前記直流中間回路の電圧を一定値に維持しておき、
前記インバータ部の停止時には、前記第１の調節手段の動作により前記パルス幅目標値を一定のパルス幅から零まで変化させ、その後、前記パルス幅を零にて維持し、
前記一定のパルス幅が、
前記出力電圧に含まれる高調波成分のうちｎ（ｎは奇数）次高調波成分を低減させたい時に、ｓｉｎ（ｎθ／２）＝０を満足するパルス幅θ［ｒａｄ］であることを特徴とする１パルスインバータ装置の制御方法。 A control method using the control circuit of the one-pulse inverter device according to claim 1 or 2,
Before starting the stop operation of the inverter unit in the operating state, the ignition phase angle is controlled by the operation of the second adjusting means to maintain the voltage of the DC intermediate circuit at a constant value,
When stopping of the inverter unit, the pulse width target value by the operation of the first adjusting means is changed to zero from a predetermined pulse width, then, maintaining the pulse width at zero,
The constant pulse width is
The pulse width θ [rad] satisfying sin (nθ / 2) = 0 when the n (n is an odd number) harmonic component of the harmonic components included in the output voltage is to be reduced. A control method for a one-pulse inverter device
前記一定のパルス幅が、電気角で１２０度であることを特徴とする１パルスインバータ装置の制御方法。 In the control method of the 1 pulse inverter device according to claim 4 or 5,
The method for controlling a one-pulse inverter device, wherein the constant pulse width is 120 degrees in electrical angle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013213351A JP6229834B2 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Control circuit and control method for one-pulse inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013213351A JP6229834B2 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Control circuit and control method for one-pulse inverter device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015077035A JP2015077035A (en) | 2015-04-20 |
| JP6229834B2 true JP6229834B2 (en) | 2017-11-15 |
Family
ID=53001488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013213351A Active JP6229834B2 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Control circuit and control method for one-pulse inverter device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6229834B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7205300B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-01-17 | 株式会社Ihi | Multi-nozzle burner and combustor |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7002924B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-01-20 | 富士電機株式会社 | 1 pulse inverter device |
| JP6760516B2 (en) * | 2017-11-14 | 2020-09-23 | 富士電機株式会社 | Power converter |
| CN110554245B (en) * | 2019-09-05 | 2021-08-17 | 扬州中电电气科技有限公司 | Stray inductance detection device for laminated busbar |
| TWI716305B (en) * | 2020-03-30 | 2021-01-11 | 盛群半導體股份有限公司 | Pulse generator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4486654B2 (en) * | 2007-01-29 | 2010-06-23 | 株式会社日立製作所 | Electric motor control system, series hybrid vehicle, electric motor control device, and electric motor control method |
| JP5210734B2 (en) * | 2008-07-07 | 2013-06-12 | 新電元工業株式会社 | Inverter device |
-
2013
- 2013-10-11 JP JP2013213351A patent/JP6229834B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7205300B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-01-17 | 株式会社Ihi | Multi-nozzle burner and combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015077035A (en) | 2015-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6229834B2 (en) | Control circuit and control method for one-pulse inverter device | |
| WO2014006820A1 (en) | Motor driving device | |
| US9929676B2 (en) | Method for controlling three phase equivalent voltage of multilevel inverter | |
| US9973102B1 (en) | System for power conversion with feedback to reduce DC bus loading | |
| EP2958223A1 (en) | Power-conversion device and method for controlling same | |
| JP5029315B2 (en) | Motor drive system | |
| JP6065753B2 (en) | DC / DC converter and battery charge / discharge device | |
| EP2690775A2 (en) | Drive system for alternating current motors and electric motorized vehicles | |
| JP2016189668A (en) | Motor control apparatus, motor control method, sewing machine, and program thereof | |
| JP6142926B2 (en) | Power converter | |
| RU2614025C1 (en) | Semiconductor power conversion device | |
| JP6183190B2 (en) | Power converter | |
| EP3108578A2 (en) | Motor control system | |
| JP7501995B2 (en) | CONVERTER CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE | |
| JP2019041490A (en) | Inverter controller | |
| EP3846332A1 (en) | Inverter device | |
| JP6518693B2 (en) | POWER CONVERTER AND CONTROL METHOD OF POWER CONVERTER | |
| JP5115705B2 (en) | PWM cycloconverter and control method thereof | |
| JP4063185B2 (en) | Power supply | |
| JP2019030042A (en) | Electric power conversion system | |
| JP7002924B2 (en) | 1 pulse inverter device | |
| Li et al. | Comparison of current control techniques for single-phase voltage-source PWM rectifiers | |
| CN113765350A (en) | Power supply device | |
| CN113726158B (en) | Power conversion device | |
| JP6792820B2 (en) | Solar power system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160913 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170727 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170726 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170912 |
|
| 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: 20170920 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171003 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6229834 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |