JPH01129771A - パルス巾変調コンバータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力変換器の制御装置に係り、特に、　。

鉄道車両用に好適な電力変換器の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のＭＵは、昭和６２年電気学会全国大会講演論文集
（９）（１９８７年）、第１０９９頁から第１１００頁
に記載のように、電圧調節器、電流調節器、位相調節器
などから構成されていた。

電圧調節器は、直流電圧の目標値と帰還値とを比較演算
し、交流電流の目標値を出力する。そして、この目標値
に、対して電流調節器が交流電流を帰還制御する。一方
、位相調節器は交流電圧と電流の位相差、すなわち、力
率角を制御する０通常は位相差が零度（力率１）になる
ようにしている。

〔発明が解決しようする問題点〕

上記従来技術は、交流電流の正負アンバランスに対して
の考慮がされておらず、外的要因によってアンバランス
が生じたとき、これを補正する手段をもっていなかった
。

正負アンバランスを生じさせる一つの要因として、変圧
器が直流偏磁を起こした場合が考えられる。直流偏磁は
、他車両の電源投入時に流れる突入電流等によって引き
起こされることが知られており、その場合、正、あるい
は、負の半周期の途中で変圧器の鉄芯が飽和するため、
二次電圧ｅｓの波形は第２図（ａ）に示すようになる。

主回路の構成は、第３図に示すように、変圧器）１、交
流リアクトル２、パルス巾変調（以下ＰＷＭ）コンバー
タ３、直流コンデンサ４．および、負荷５から成る。二
次電圧ｅｓとＰＷＭ制御によって発生するコンバータ入
力電圧ｅｃの差電圧が交流リアクトル２に印加され、そ
の結果、交流電流ｉｓが流れる。

いま、第２図（ｂ）に示すようなコンバータ入力電圧ｅ
Ｃを発生したとすると、変圧器１が飽和したＡの期間で
は、二次電圧ｅｓとコンバータ入力電圧ｅｃの電位差が
大きくなるため、交流電流ｉｓは第２図（ｃ）に示すよ
うに、この期間で増大し、正負でアンバランスが生じる
。

ＰＷＭコンバータの制御装置は、第３図に示すように、
電圧調節器７、電流調節器９１位相検出器１０１位相調
節器１２．座標変換器１３、パルス幅変調器１４、およ
び、加算器６，８．１１から成る。

電流調節器９に注目し、その演算のタイミングを第２図
（ｄ）のように考える。二次電圧ｅｓの極性の変化に同
期して演算を開始する。演算に用いる交流電流の帰還値
は、演算を行う前の半周期間の値が用いられる。そして
、演算が終了した時点で結果を出力する。

このようなタイミングで演算を行った場合、二次電圧ｆ
３ｇのある半周期に起った事象に対する演算結果は、そ
の次の半周期に反映されることになる。従って、前述の
ような要因で交流電流のアンバランスが生じた場合、こ
れを打ち消すことが困難であるという問題があった。

本発明の目的は、交流電流のアンバランスを補正し、良
好な電流制御を行うことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、交流電流の制御を正負の半周期ごとに独立
して行うことにより達成される。

〔作用〕

直流偏磁等によって交流電流に正負アンバランスが生じ
る場合は、ＰＷＭコンバータのパルス幅制御を、電流ア
ンバランスを打ち消すように正負で波形を変える必要が
ある。これは、正と負の半周期をそれぞれ個別に制御す
ることにより実現することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

主回路は、ＰＷＭコンバータ３の交流側には、交流リア
クトル２を介して変圧器１が接続される。

また、直流側には、直流コンデンサ４と負荷５が並列に
接続される。

制御装置は、直流電圧制御機能と位相制御機能をもつ。

電圧制御機能は、偏差を得るための加算器６、電圧調節
器７、そして、正の半周期に対応して交流電流を制御す
る加算器１５および電流調節器１６、また、負の半周期
に対応して交流電流を制御する加算器１６および電流調
節器１８から構成される。

位相制御機能は、二次電圧ｅｓと交流電流ｉｓから、そ
れらの位相差を検出する位相検出器１０、位相の偏差を
得るための加算器１１．および、位相調節器１２から構
成される。

その他、座標変換器１３、パルス幅変調器１４から成る
。

直流電圧の目標値Ｅｄ＊と帰還値Ｅ−の偏差は、加算器
６から電圧調節器７に与えられる。電圧調節器７ではこ
の偏差を演算し、交流電流の目標値Ｉ８・を出力する。

電圧調節器７は、交流側から得る電力を調節することに
よって、直流電圧を制御する。

電流調節器は、正の半周期に対しては、加算器１５およ
び電流調節器１７が、また、負の半周期に対しては、加
算器１６および電流調節器１８が交流電流を制御する。

電流調節器１７．１８は、コンバータ入力電圧ｅｃの虚
数成分子ｉｍ（Ｅｃ）を出力する。

値組調節器１２は、位相目標値φ・と位相検出器１０で
検出した帰還値φの偏差を加算器１１から与えられ、こ
れを演算してコンバータ入力電圧ｅＣの実数成分Ｒｅ　
（ＥＣ）を出力する。

電流調節器１７．１８および位相調節器１２から、直交
座標で与えられたコンバータ入力電圧ｅｃは、座標変換
器１３により、極座標に変換され、更に、パルス幅変調
器１４で変調されてコンバーク３を運転する。

°　電流調節器１７．１８の動作タイムチャートを第４
図に示す。正の半周期を制御する電流調節器１７は、二
次電圧ｅｃの正の半周期間に得た帰還値を、次の負の半
周期に演算し、次の正の半周期の開始時に出力する。す
なわち、加算器１５および電流調節器１７は、正の半周
期の電流を制御する。

一方、加算器１６および電流調節器１８は、負の半周期
について交流電流を制御する。

このように、交流電流ｉｓを、正負の半周期ごとに個別
に制御することにより、正負アンバランスを打ち消し、
良好な制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、交流電流が正負アンバランスすること
なく良好に制御することができ、変圧器が直流偏磁を起
こしたような場合にも、車両の運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実例の制御系統図、第２図は正負ア
ンバランスが生じたときの各部の電圧・電流波形と、従
来の方式による演算タイミング図。 第３図は従来の制御系統図、第４図は本発明の一実施例
の演算タイミング図である。 ７・・・電圧調節部、１７．１８・・・電流調節器、１
３・・・座標変換器、１４・・・パルス幅変調器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電力から直流電力への変換、およびその逆変換
   が可能なパルス幅変調コンバータの、交流電流制御機能
   をもつ制御装置において、 交流電力の極性に対応して、それぞれ交流電流制御機能
   を設けたことを特徴とするパルス巾変調コンバータの制
   御装置。