JPH01148067A - 電力変換装置 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明はりプル電圧等の交流分が重畳した入力直流電圧
を安定な直流電圧に変換する電力変換装置に関する。

（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）従来の
フィードフォワード回路を用いた電圧変換装置の構成は
第４図に示すように入力フィルタ１、電圧変換部２、ト
ランス３、整流部４、出力フィルタ５で主回路６が構成
され、帰還回路７、加算器８、／４ルス幅変換回路９、
フィードフォワード回路１０とから構成されている。

入力端子１１に印加された入力直流゛電圧は、入力フィ
ルタ１によりて高周波リプル分が抑圧され、電圧変換部
２で高周波交流電圧に変換される。高周波交流電圧はト
ランス３で降圧又は昇圧された後、整流部４と出力フィ
ルタ５によ多安定な直流電圧に変換される。電圧変換部
２は帰還回路７及びフィードフォワード回路１０によ多
出力電圧を一定に制御して出力端子１２に直流゛電圧が
出力される。ここで、ツイードフすワード回路１０は第
５図に示すようにコンデンサ１３と分圧抵抗１４．１５
を直列にして入力電圧五６に接続し、分圧抵抗１５の電
圧を検出し、帰還回路出力１７と加算器８に入力するこ
とによりて入力電圧リシルのみを検出して等制約に制御
系の交流利得を高め、直流出力電圧に含まれるリプルを
小さく抑えるものであり、利得は出力゛電圧に含まれる
リプルを最も小さく抑えることができる利得（以下、最
適利得と呼ぶ）に選ぶことが重要である。

この最適利得は入力電圧の直流分に対して第６図に示す
ように変化する。これは入力電圧の直流分が変化すると
帰還回路７によ）出力電圧を一定に制御する丸めにデエ
ーティ比が変わシ、それと共に主回路６の入力電圧リプ
ルに対する出力′１圧リプルの比（以下、入出カリゾル
比と呼ぶ）がデエーティ比が大きくなると小さくなり、
逆にデエーティ比が小さくなると大さくなるためである
。即ち、第６図に示すように最適利得はデ為−ティ比が
大きい場合、すなわち入力電圧が低い場合には大きく、
またデ為−ティ比が小さい場合、すなわち入力電圧が高
い場合には小さくなる。

ところで、第５図に示すフィードフナワード、　　　　
回路ｌＯは入力電圧の直流分が変化してもその利得は一
定である九め、入力電圧の直流分が変化する成力変換装
置においては、ある入力電圧の直流分に対してフィード
フォワード回路１０の利得を最適利得に設定しても、直
流分が変化すると最適利得からずれてしまう。従って、
入力電圧の＠流分が変化すると、フィードフォワード回
路１０による出力電圧リプル抑制効果が最適利得時に比
べて減少し、出力電圧リプルが大きくなる。その結果、
入力フィルタ１によってリプルを抑制しなくてはならず
、入力フィルタ１の遮断周波数が低くなシ、成力変換装
置が大きくなるという問題があった。

（発明の目的） 本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたも
ので、その目的はフィード７ｔワード回路に入力電圧の
直流分の２乗分の１に比例してフィードフすワード回路
の利得を変化させる利得補償回路を付加することによシ
、入力電圧の直流分が変化してもフィードフォワード回
路の利得を最適な利得に保ち、常に直流出力電圧に含ま
れるリプルを小さく抑えた電力変換装置を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明は交流分が重畳した
入力直流電圧をフィードフォワード回路を用いて安定な
直流電圧に変換する電力変換装置において、前記フィー
ドフォワード回路の利得を前記入力電圧の直流分の２乗
分の１に比例させて変化させる利得補償回路を備えたこ
と１−＊償とする電力変換装置を要旨とするものである
。

以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。

なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は官うまでもない。

第１図は本発明の実施例を示す電力変換装置のブロック
図であって、１〜１２の符号を付した構成は第４図に示
した従来の電力変換器の構成と同様であって、１８は利
得補償回路である。

第１図に示す電力変換装置において、主回路６の入力電
圧変動に対する出力電圧変動の伝達関数１Ｇｆ（＠）、
主回路６のデ島−ティ比変動に対する出力電圧変動の伝
達関数なＧｃ（ｓ）で表わし、／母ルス幅変換回路９の
伝達関数をＫｐ（ｓ）、帰還回路７の伝達関数をに１（
ｓ）、フィードフォワード回路１０の伝達関数をＫｚ（
＊）で表わすと、電力変換装置の入力電圧リプルΔＥｌ
（＃）に対する出力電圧リプルΔＥｏ（ｓ）の関係は以
下の式となる。

但し、Ｇｆ（ｓ）、Ｇｃ（ｓ）は主回路定数、デエーテ
ィ比、入出力電圧、入出力電流によって示される関数で
ある。

出力電圧リプルを最も抑制できるフィードフまたＥｌを
入力電圧の直流分、Ｅｏｔｌ−出力電圧、Ｎをトランス
の巻数比とすると、主回路損失が少ない場合は７′″為
−ティ比がＥｏ−Ｎ／Ｅｌで示されるので、この関係ヲ
（２）式に代入して整理するとＫｚ’（ｓ）は以下の式
で示すことができる。

＝Ｋ（ｓ）・□　・四囲（４） ｉ２ 但し、 Ｋｐ（ｓ） ここで、Ｇ１（ｓ）ｔｉ主回路６の定数によって示され
る関数、Ｋｐ（ａ）　Ｆｉノ＃ルス幅変換回路の伝達関
数である。（４）式よシ、フィードフｔワード回路の利
得１０を入力電圧の直流分の変化に対して常に最適利得
に保つためには、利得を入力電圧の直流分の２乗分の１
　（１／Ｅ１２）に比例して変化させなければならない
ことが判る。そこで、フイードフすワード回路１ｏの利
得を１　／Ｅｌ　２に比例して変化させるため、第２図
に示す本発明の利得補償回路１８をフィードフナワード
回路１０に付加して、常にツイード７ｔワード回路１０
の利得を最適利得になるように制御する。

第２図に示す本発明の利得補償回路は分圧抵抗１９．２
０とコンデンサ２１によって入力電圧の直流分を分圧し
、分圧された直流分を乗算器２２で２乗する。さらに、
ツイードフ中ワード回路１０の出力と乗算器２２の出力
を除算器２３に入力することで、フィードフｔワード回
路１０の利得を入力電圧の直流分の２乗分の１に比例し
て変化させることができる回路である。

具体的には、フす−ドフォワード回路１０の利得を（４
）式のＫ（３）に設定することにより、入力電圧の直流
分の２乗分の１に比例してに’（ｓ）が変化し、入力電
圧の直流分の変化に対して常に最適利得に保つことがで
きる。

次に、本発明の利得補償回路’１Ｄｃ−ＤＣコンバータ
のフィード７ｔワード回路に付加した場合の入力電圧の
直流分の変化に対する入出カリグル比の関係を第３図に
示す。実線Ａｔ２利得補償回路なしの解析値、実線Ｂは
利得補償回路を付加した解析値であシ、０印及び◎印は
それぞれの実験値である。直流分が±１０チ変化したと
きでも、利得補償回路を付加することによシ入出カリプ
ル比はあまシ変化せず、利得を最適利得に保つことがで
きる。また、入出カリグル比改善効果の減少？：２０　
ｄＢ以上抑制し、リプル比を一８０ｄＢ以下に保つこと
ができる。なお、検討したりゾルの周波数は５０　Ｈｚ
三相交流を全波整流した時に現われる３００　Ｈｍであ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば交流分が重畳した
入力直流電圧をフィード７ｔワード回路を用いて安定な
直流電圧に変換する電力変換装置において、前記フィー
ドフｔワード回路の利得を前記入力電圧の直流分の２乗
分の１に比例させて変化させる利得補償回路を備えたこ
とによシ、直流入力電圧の２乗分の１に比例してフィー
ドフナワード回路の利得を変える利得補償回路は入力′
電圧の直流分が変化しても、常にツイード７ｔワード回
路の利得を最適利得に保つことができ、ツイードフォワ
ード回路の出力電圧リシル抑制効果を十分に引き出すこ
とができる。この結果、入力フィルタの遮断周波数を亮
くでき、電力変換装置の小形化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電力変換装置のブロック
図、第２図は本発明に適用する利得補償回路団、第３図
は入力電圧の直流分の変化に対する入咄カリプル比を示
す図、第４図は従来の電力変換装置のブロック図、第５
図はフィード７ｔワード回路団、第６図は入力電圧の直
流分の変化に対する最適利得を示す図である。 １・・・入力フィルタ、２・・・電圧変換部、３・・・
トランス、４・・・整流部、５・・・出力フィルタ、６
・・・主回路、７・・・帰還回路、８・・・加算器、９
・・りぐルス幅変換回路、１０・・・ツイードフォワー
ド回路、１１・・・入力端子、１２・・・出力端子、１
３．１４・・・分圧抵抗、１５・・・コンデンサ、１６
・・・入力電圧、１７・・・帰還回路出力、１８・・・
利得補償回路、１９．２０・・・分圧抵抗、２１・・・
コンデンサ、２２・・・乗算器、２３・・・除算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流分が重畳した入力直流電圧をフィードフォワード回
   路を用いて安定な直流電圧に変換する電力変換装置にお
   いて、前記フィードフォワード回路の利得を前記入力電
   圧の直流分の２乗分の１に比例させて変化させる利得補
   償回路を備えたことを特徴とする電力変換装置。