JP7050392B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1は、本実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の電力変換装置10は、整流平滑回路12と、インバータ回路14と、電流検出器18aと、電圧検出器18bと、制御回路20と、を備える。電力変換装置10は、交流電源1から電力の供給を受けて、交流電源1とは異なる周波数の交流電圧に変換し、負荷2に供給する。電力変換装置10は、容量性の負荷2に供給する電力の力率を改善するために、リアクトル16を介して、負荷2に接続される。
図2(a)および図2(b)は、電力変換装置の動作を説明するための出力電流および出力電圧を表す模式的なグラフである。
図2(a)には、力率が1の場合の出力電流、出力電圧および力率改善制御前の電流検出器18aの電流検出値iが示されている。
図2(b)には、本実施形態の有効電力補償回路22が機能しない場合に、電力変換装置が出力する出力電流、出力電圧および力率改善制御後の電流検出値iの時間変化が示されている。
いずれの図においても、縦軸が電流および電圧を表し、横軸が時間を表している。また、いずれの図においても、一点鎖線が出力電圧、実線が出力電流、破線が電流検出値iを表している。
本実施形態の電力変換装置10では、周波数fに応じて補償された有効電力の計算値P1を出力する有効電力補償回路22を有する制御回路20を備えているので、電力変換装置10が負荷2に供給する有効電力を、設定した有効電力指令値にほぼ一致させることが可能になる。
上述した実施形態の場合には、検出遅れ時間を見込んで有効電力の大きさを補償するが、無効電力の実際の検出値(計算値)は、位相遅れ分を含んだままである。つまり、電力変換装置10が負荷2に供給している有効電力は、有効電力指令値P*に一致するように制御されているが、0でない無効電力も負荷2に供給されている。そこで、本実施形態では、無効電力指令値をインバータ回路に設定された周波数に応じて補償することによって、力率をより1に近づけて負荷2に電力を供給できるようにする。
図3に示すように、本実施形態の電力変換装置210は、上述の実施形態の場合の制御回路20とは異なる制御回路220を備える。本実施形態では、他の構成要素は、上述の実施形態の場合と同一であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
上述の他の実施形態で説明したように、電流検出値iおよび電圧検出値vを用いて無効電力を計算するので、無効電力指令値を0とすると、電力変換装置は、皮相電力の大きさが有効電力指令値P*の大きさに一致するように出力電流および出力電圧を出力する。つまり、実際には、力率の低い出力を負荷2に供給することになる。
本実施形態の電力変換装置210では、周波数fに応じて補償された無効電力指令値Q1*を出力する無効電力補償回路224をさらに有する制御回路220を備えているので、電力変換装置210が負荷2に供給する電力の力率を1により近づける実質的な力率改善制御を行うことができる。したがって、電源系統の利用効率を向上させることができる。
上述したように、電流検出器18aおよび電圧検出器18bは、固有の検出遅れ時間を有するので、それぞれの検出遅れ時間を直接補償するようにしても、負荷に供給する力率を1に近づけるように力率改善制御を行うことができる。
図4に示すように、制御回路320は、電流検出器18aとの間に接続された遅延回路321を含む。また、制御回路320は、電圧検出器18bとの間に接続された遅延回路322を含む。有効電力演算回路21には、遅延回路321,322を介して電流検出値iおよび電圧検出値vが入力される。無効電力演算回路25には、遅延回路321,322を介して、電流検出値iおよび電圧検出値vが入力される。
Claims (5)
- インダクタンスを介して容量性の負荷に電力を供給する電力変換回路と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器の出力および前記電圧検出器の出力にもとづいて、前記負荷に供給する電力を制御するように制御信号を生成して前記電力変換回路に供給する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記電流検出器または前記電圧検出器の少なくとも一方の検出遅れ時間を補償して前記制御信号を生成し、
前記制御回路は、
前記電流検出器の出力および前記電圧検出器の出力にもとづいて、前記電力変換回路が前記負荷に供給している有効電力値を計算する有効電力演算回路と、
前記有効電力演算回路によって計算された有効電力値を前記電力変換回路に設定された周波数にもとづいて補償する有効電力補償回路と、
を含む電力変換装置。 - 前記有効電力値をPとし、
前記周波数をfとし、
前記電流検出器が有する電流検出値についての第1遅延時間をtd1とし、
前記電圧検出器が有する電圧検出値についての第2遅延時間をtd2とし、
前記有効電力補償回路が出力する補償された有効電力値をP1としたときに、
P1=P×cos{2×π×f×(td1-td2)}
で表される請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
前記電力変換回路が前記負荷に供給している無効電力を計算する無効電力演算回路と、
前記電力変換回路に設定された周波数にもとづいて補償された無効電力指令値を出力する無効電力補償回路と、
を含み、
前記無効電力補償回路は、前記周波数が高いほど大きな値の無効電力指令値を出力する請求項1記載の電力変換装置。 - 前記有効電力値をPとし、
前記周波数をfとし、
前記電流検出器が有する電流検出値についての第1遅延時間をtd1とし、
前記電圧検出器が有する電圧検出値についての第2遅延時間をtd2とし、
前記有効電力補償回路が出力する補償された有効電力値をP2としたときに、
P2=P/[cos{2×π×f×(td1-td2)}]
で表される請求項3記載の電力変換装置。 - インダクタンスを介して容量性の負荷に電力を供給する電力変換回路と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器の出力および前記電圧検出器の出力にもとづいて、前記負荷に供給する電力を制御するように制御信号を生成して前記電力変換回路に供給する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記電流検出器または前記電圧検出器の少なくとも一方の検出遅れ時間を補償して前記制御信号を生成し、
前記制御回路は、
前記電流検出器の出力を入力して第1遅延時間後に第1検出値を出力する第1遅延回路と、
前記電圧検出器の出力を入力して第2遅延時間後に第2検出値を出力する第2遅延回路と、
を含み、
前記第1遅延時間および前記第2遅延時間は、前記電流検出器の第1検出遅れ時間と前記電圧検出器の第2検出遅れ時間との差にもとづいてそれぞれ設定された電力変換装置。
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JP2018244137A JP7050392B2 (ja) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 電力変換装置 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001178141A (ja) | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
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JP2001178141A (ja) | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
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