JPH01152969A - インバータ制御装置 - Google Patents

インバータ制御装置

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JPH01152969A
JPH01152969A JP62307605A JP30760587A JPH01152969A JP H01152969 A JPH01152969 A JP H01152969A JP 62307605 A JP62307605 A JP 62307605A JP 30760587 A JP30760587 A JP 30760587A JP H01152969 A JPH01152969 A JP H01152969A
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inverter
voltage
pulse pattern
output voltage
phase
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JP62307605A
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Kihei Nakajima
中島　喜平
Shinji Sato
伸二 佐藤
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/40—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by combination of static with dynamic converters; by combination of dynamo-electric with other dynamic or static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation

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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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） （従来の技術） 一定出力電圧、一定出力周波数のインバータは一般に系
統が故障した場合の非常用電源や、交流電源がない場所
での電源として用いられている。
このような装置の代表的な例が、例えば、東芝レビュー
第４１巻３号２３９ページに示されている。第４図は、
従来のこの種装置の構成例を示したもので、１は直流電
源、２はチョッパ、３は直流フィルタコンデンサ、４は
インバータ、５は変圧器。
６はフィルタリアクトル、７はフィルタコンデンサ、８
は負荷で主回路を構成し、９は電圧検出器、１０は加算
器、１１は増幅器、１２は信号発生器である。
直流電源１は例えばバッテリであり、チョッパ２は交流
出力電圧Ｖの大きさが一定になるように基準電圧の大き
さＶＲＨＦと検出電圧Ｖとを加算器１０で比較し、その
偏差を増幅器１１で増幅してインバータ４の入力電圧Ｖ
ｄｃを調整する。インバータ４は所定周波数の出力とな
るように信号発生器１２によりパルスパターンが一定の
一定周波数を出力する。
インバータ出力側のフィルタはインバータ４に使用され
ている電力用半導体素子のスイッチングに起因する高調
波成分を低減するとともに、負荷側事故時の過電流防止
の働きもする。
インバータ４に使用される半導体素子は中小容量のもの
ではトランジスタが、百ｋＶＡを越える容量ではターン
オフサイリスタ（ＧＴＯ）が使用される場合が多い。大
容量装置でＧＴＯを用いた場合、スイッチング周波数は
トランジスタはど早くは出来ず、５０Ｈｚ、または６０
１１ｚの出力周波数の場合、１サイクルに１０回以内の
スイッチング回数とする事が多い。これは、素子のスイ
ッチング速度や、損失の観点から制限されている。イン
バータ４のスイッチングモードは、例えば出力１サイ−
クルに５回のスイッチングを行う場合を考えると、イン
バータ各相の出力Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相と出力線間電圧Ｒ−
８間は第３図に示すようになる。線間出力電圧半サイク
ルにつき５個のパルスが出ている。このパルス状の電圧
は交流側のフィルタにより高調波成分が低減された、正
弦波に近い出力が得られる。
（発明が解決しようとする問題点） 第４図で負荷７が整流器、及びこれに接続された直流負
荷のような場合、交流出力電流には正弦波以外に多くの
高調波成分を含むため、負荷電力の大きさに応じて電圧
の高調波成分が発生する。
この高調波は、交流側のフィルタによりある程度は低減
されるが、整流器負荷電力が大きい場合は電圧ひずみも
大きくなる。インバータは例えばパルス数およびそのス
イッチング位相を固定して運転している場合を考えると
、負荷側のひずみ電力による高調波の補正が出来ないた
め、負荷電力の大きさが大きくなると電圧ひずみも大き
くなる。
このひずみのため出力側の電圧が乱れ、瞬時的に過電圧
となったり不足電圧となったりして、負荷の機器が誤動
作する場合が考えられる。また、整流器負荷とは別に他
の負荷がある場合は、その負荷に悪影響を及ぼす場合が
考えられる。
そこで、本発明は１以上の点を考慮してなされたもので
、負荷の種類によって生ずる出力電圧波形のひずみを低
減するインバータ制御装置を提供することを目的とする
。
〔発明の構成〕
（問題点を解決するための手段） したがって、上記発明の目的を達成するために。
出力電圧を検出する手段と、特定の高調波を演算する手
段と、複数のパルスパターンテーブルと。
パルスパターンの切り替え制御を行なう手段を有し、特
定高調波が少なくなるようにパルスパターンを切り替え
てインバータを制御するインバータ制御装置を提供する
。
（作　用） このように構成されたインバータ制御装置においては、
インバータの出力電圧を検出し、基本波に対する特定高
調波成分の大きさと位相を求める。
この値が所定の量以上となったなら、パルスパターンテ
ーブルを見て、現在いるパターン位置から高調波を少な
くする方向へパターンを移動させる。
このようにして、順次パターンを切り替え、特定高調波
成分が最も少なくなるようなパルスパターンでインバー
タが制御される。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
なお、従来と同様の構成部分においては、同一符号を付
し、その説明は省略する。
第１図に示すように、本実施例で１３は高調波演算器、
１４はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１５は制御演算
器である。高調波演算器１３のより詳細な構成は、出力
電圧を検出して、これをデジタル量に変換するアナログ
／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）と、この値を受けて
５次成分を演算するデジタルシグナルプロセッサ（ｏｓ
ｐ）からなる。制御演算器１５はマイクロプロセッサで
構成される。他の番号の要素は第４図で示した要素と同
一番号のものは同一要素に対応する。
インバータ装置の交流出力電圧が検出され、高調波演算
器１３で第５次成分が計算される。出力電圧の第５次成
分はインバータの基本波成分の位相をθ、出力電圧の瞬
時値をＶとすると、出力−相分の電圧から次式で求めら
れる。
Ｖ５ｄ　＝÷■Ｘ−８ｉｎ（５θ）ｄＯＶ５ｑ　＝　４
１．ｖ−ｃｏｓ　（５θ）ｄθ　　（ト）基本波位相θ
は信号発生器１２から受ける。０式の演算は第５次成分
を９０度位相の異なる成分で示したものである。この演
算はＤＳＰにより容易に演算できる。ＤＳＰは波形解析
や高速なデータ処理に適している。演算された５次成分
は制御演算器１５に取り込まれる。制御演算器１５は５
次成分の大きさとその方向からパルスパターンを選定す
る。
パルスパターンはＲＯＭ１４に書き込まれており。
例えば第２図に示すようにインバータ出力の５次成分の
大きさと位相が種々の値をとるようなパターンを記憶し
ている。各パターンは第３図に示したパルス波形におい
て、スイッチングのタイミングを正弦波位相に対して種
々変化させ、基本波の大きさと位相をほぼ一定とする条
件のもとて５次成分が種々変化するような値として蓄え
ておく。
また、インバータのパルス間隔が、使用している電力用
半導体素子にとって過酷な運転条件とならないようにオ
ン、及びオフの間隔に条件をつけている。このような条
件を設けた場合、５次成分の大きさは第２図に示したよ
うに縦、横方向で等間隔には必ずしもならないが、多く
のパターンを設けておけばパルスパターン選定上は問題
とはならない。第２図において原点０はｖｃｔ、ｖｑと
もにゼロであるから、インバータ出力電圧の５次成分が
ゼロとなる点である。いま、第１図記載の構成でインバ
ータが運転されており、パルスパターンが第２図記載の
Ａ点にいるとする。０式にもとすく高調波演算の結果、
　そのベクトルが図示Ｖ５の大きさおよび方向に生じた
とすると、パルスパターンをＡのポイントから　ｖ５の
方向とは逆方向であるＢのポイントに移せばよい。パル
スパターンを選択し、インバータの各アームにスイッチ
ング信号を出力する演算は制御演算器１５で行われるが
、マイクロコンピュータにより容易に実現できる。
整流器負荷のように正弦波電流ではない負荷の場合は、
高調波として５次成分がいちばん多く現われる。この調
波成分を低減することにより総合電圧ひずみ率はかなり
小さくできる。
以上述べたように、本実施例では出力電圧の第５次成分
が小さくなるようにインバータが制御され、従来の装置
に比べて、整流器負荷のように高調波を多く発生する負
荷であっても総合電圧ひずみ率が小さい装置を具現する
ことが出来る。
次に他の実施例について述べる。
先の実施例では、特定高調波として出力電圧の第５次高
調波に着目した演算を行った。パルス数がより大きいイ
ンバータでは複数次数の高調波を低減できる。第５次及
び第７次の高調波を低減する場合は、各高調波の大きさ
及び位相を演算し、その大きさが減少する方向にパルス
パターンを移動させればよい。第７次成分は０式と同様
に次の演算式で求められる。
Ｖ７ｄ　＝　４１．ｖ−ｓｕｎ　（７θ）ｄθＶ７ｑ＝
÷１ｏｖ−ｃｏｓ（７θ）ｄθ　　■ω、■式により、
高調波を求めてこの値と逆方向のパルスパターンを与え
る。例えば、５次成分を低減するためのパターン位置が
第２図のＡ点にあるとすると、７次成分はこの点を中心
として２次元の配列となり、全体的には合計４次元のパ
ターンテーブルとなる。最近の演算プロセッサやメモリ
の高速化、大容量化により複雑な演算や大量のデータの
記憶が容易となっており１本実施例のような複数の高調
波次数を考慮した制御も可能である。本実施例によれば
、第５．第７次の高調波の少ない出力電圧が得られ、先
の実施例に比べてひずみ率がより小さくなる。
これまではインバータは定電圧、定周波数の装置につい
て説明したが、可変電圧、可変周波数の装置であっても
同様な効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように１本発明では、パルス数の少ないイ
ンバータ装置において、出力電圧を検出し、その特定高
調波を演算し、この値が小さくするようにパルスパター
ンを変更してインバータを制御するため、従来の装置に
対して電圧ひずみ率の小さい特性を得ることができ、高
品質の電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はパル
スパターンの説明図、第３図はインバータの出力波形図
、第４図は従来のインバータ装置の構成図である。 １　・・・直流電源 ２　・・・チョッパ ３　・・・直流フィルタコンデンサ ４　・・・インバータ ５・・・変圧器 ６　・・・　フィルタリアクトル ７　・・・フィルタコンデンサ ８・・・負荷 ９　・・・電圧検出器 １０・・・加算器 １１・・・増幅器 １２・・・信号発生器 １３・・・高調波演算器 １４・・・　リードオンリメモリ １５・・・制御演算器 代理人　弁理士　　則　近　憲　信 号　　　　　第子丸　　　健 第１図 ひｌ 第２図 ヒー　　　　　ｒ周期−一一一一一千

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも交流出力電圧の大きさを制御する手段と、周
    波数及び位相を制御する手段とを有するインバータ回路
    と、このインバータ回路の交流出力側にフィルタ手段と
    を有するインバータ装置において、出力電圧を検出する
    手段と、特定の高調波を演算する手段と、出力基本波位
    相に対してのスイッチングタイミングを定めるパルスパ
    ターンを複数個記憶する記憶手段と、パルスパターンを
    選択する演算手段とを具備し、特定高調波の量が小さく
    なるようにパルスパターンを選択して制御することを特
    徴とするインバータ制御装置。
JP62307605A 1987-12-07 1987-12-07 インバータ制御装置 Pending JPH01152969A (ja)

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