JPH01174275A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents
電力変換装置の制御装置Info
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- JPH01174275A JPH01174275A JP33476487A JP33476487A JPH01174275A JP H01174275 A JPH01174275 A JP H01174275A JP 33476487 A JP33476487 A JP 33476487A JP 33476487 A JP33476487 A JP 33476487A JP H01174275 A JPH01174275 A JP H01174275A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は交流電源から電力供給を受け、定電圧の直流電
力に変換する/平ルス幅変A制御の′電力変換装置の制
御方法に関する。
力に変換する/平ルス幅変A制御の′電力変換装置の制
御方法に関する。
(従来の技術)
直流電圧源を電源とする負荷装置としては、パルス幅変
調側?n(PWM )インバータ+誘導電動機、あるい
は直流チョッ/臂装置+直流電動機などがある。この直
流電圧源として、バッテリーを使う場合はあまり問題な
いが、商用電源がら交直電力変換器(コンバータ)を介
して直流電圧を得るとき、当該商用電源側に発生する無
効電力や高調波が近年問題になっている。
調側?n(PWM )インバータ+誘導電動機、あるい
は直流チョッ/臂装置+直流電動機などがある。この直
流電圧源として、バッテリーを使う場合はあまり問題な
いが、商用電源がら交直電力変換器(コンバータ)を介
して直流電圧を得るとき、当該商用電源側に発生する無
効電力や高調波が近年問題になっている。
この問題を解決するために、交直電力変換器として、パ
ルス幅変調制御(PWM )コンパ二りを商用電源と直
流電圧源(コンデンサ)との間に挿入する方式(特願昭
57−171886等)が提案されている。
ルス幅変調制御(PWM )コンパ二りを商用電源と直
流電圧源(コンデンサ)との間に挿入する方式(特願昭
57−171886等)が提案されている。
第3図は、交直電力変換器として、PWMコンバータを
用いた従来の電力変換装置の構成図を示す。
用いた従来の電力変換装置の構成図を示す。
図中、SUPは単相交流電源、La#’i交流リアクト
ル、 C0NVは交直電力変換器(コンバータ)、Cd
は直流平滑コンデンサ、LOADは負荷装置である。
ル、 C0NVは交直電力変換器(コンバータ)、Cd
は直流平滑コンデンサ、LOADは負荷装置である。
コンバータC0NVは、自己消弧能力のある素子(例え
ばr−トターンオ7サイリスタ)Sl−8a、ホイーリ
ングダイオードD1〜D4及ヒ直流リアクトルL! 、
Llから構成され上記素子81〜s4は交流側電圧vc
の1![を制御するため、公知の/4ルス幅変U4制御
が行なわれている。すなわち、コンバータC0NVは直
流電圧源(コンデンサ) Cdから見比場合、・9ルス
幅変調制御(pwM)インバータとなり、その場合交流
電源SUP側は一種の負荷と見ることができる。
ばr−トターンオ7サイリスタ)Sl−8a、ホイーリ
ングダイオードD1〜D4及ヒ直流リアクトルL! 、
Llから構成され上記素子81〜s4は交流側電圧vc
の1![を制御するため、公知の/4ルス幅変U4制御
が行なわれている。すなわち、コンバータC0NVは直
流電圧源(コンデンサ) Cdから見比場合、・9ルス
幅変調制御(pwM)インバータとなり、その場合交流
電源SUP側は一種の負荷と見ることができる。
この従来の電力変換装置は上記直流電圧源Cdv電圧v
dがほぼ一定になるように、交流゛電源から供給される
電流工、を制御するもので。
dがほぼ一定になるように、交流゛電源から供給される
電流工、を制御するもので。
■ 負荷装置LOADからの電力需要に応じて4象限動
作が可能なこと。
作が可能なこと。
■ 上記入力電流工、は電源電圧vlIと常に同相に制
御され、入力力率が1になること。
御され、入力力率が1になること。
■ また、入力電流!、は正弦波状に制御されるため、
高調波がきわめて小さくなること。
高調波がきわめて小さくなること。
が特長としてあげられる。
以下、この装置の制御動作を簡単に説明する。
制御回路としては、次のものが用意されている。
CToは交流電流検出器、R1、R,は直流電圧を検出
するための分圧抵抗、 ISOは絶縁増幅器、VRは直
流電圧設定器、C,−C3は比較器、GJ)は電圧制御
補償回路、凧は乗算器、 OAは反転演算増幅器、G
r(S)は電流制御補償回路、TRGは搬送波(三角波
)発生器%GCはダート制御回路である。
するための分圧抵抗、 ISOは絶縁増幅器、VRは直
流電圧設定器、C,−C3は比較器、GJ)は電圧制御
補償回路、凧は乗算器、 OAは反転演算増幅器、G
r(S)は電流制御補償回路、TRGは搬送波(三角波
)発生器%GCはダート制御回路である。
まず、絶縁増幅器ISOを介して検出された直流電圧V
dと電圧設定器VRからの電圧指令値vd*を比較器C
1に入力し、偏差εv ””d” −vdを求める。
dと電圧設定器VRからの電圧指令値vd*を比較器C
1に入力し、偏差εv ””d” −vdを求める。
当該偏差りは、制御補償回路G、(S)に入力され、積
分増幅あるいは比例増幅されて、入方電流工、の波高値
指令Imとなる。
分増幅あるいは比例増幅されて、入方電流工、の波高値
指令Imとなる。
当該波高値指令Imは乗算6匹に入力され、もう一方の
入力−ωtと掛は合わせられる。当該入力信号内ωtは
電源電圧V、=V□・―ω(に同期した単位正弦波で、
当該電源電圧V、を検出し、定数倍(1/Vm倍)する
ことによって求められる。
入力−ωtと掛は合わせられる。当該入力信号内ωtは
電源電圧V、=V□・―ω(に同期した単位正弦波で、
当該電源電圧V、を検出し、定数倍(1/Vm倍)する
ことによって求められる。
乗算器■・の出力信号工、′は電源から供給されるべき
電流の指令値を与えるもので2次式のよりになる。
電流の指令値を与えるもので2次式のよりになる。
■、*よXm−虐ωt
−(1)当該入力電流指令値工、*は反転増幅器OA
で反転され、コンバータC0NVから電源SUPへ供給
される交流電流工。の指令値II!、*となる。以下、
ここではIc率をコンバータ出力電流指令値と呼ぶ。
−(1)当該入力電流指令値工、*は反転増幅器OA
で反転され、コンバータC0NVから電源SUPへ供給
される交流電流工。の指令値II!、*となる。以下、
ここではIc率をコンバータ出力電流指令値と呼ぶ。
コンバータ出力電流Icは交流電流検出器CTcによっ
て検出され比較器C,に入力される。比較器C2によっ
て上記指令値I。*と検出値Icが比較され、偏差、g
l=I(”−I。が求められる。当該偏差ε!は次の制
御補償回路Gr(S)に入力され、比例増幅されて、パ
ルス幅変調制御の念めの制御入力信号θ1となる。
て検出され比較器C,に入力される。比較器C2によっ
て上記指令値I。*と検出値Icが比較され、偏差、g
l=I(”−I。が求められる。当該偏差ε!は次の制
御補償回路Gr(S)に入力され、比例増幅されて、パ
ルス幅変調制御の念めの制御入力信号θ1となる。
パルス幅変調制御は公知の手法で、搬送波発生器TRG
、比較器CS及びデート制御回路GCによって当該制御
を行っている。
、比較器CS及びデート制御回路GCによって当該制御
を行っている。
すなわち搬送波発生器TRGは周波数1 kHz程度の
三角波8丁を発生し、比V器C3は当該三角波11Tと
前記人力信号e1を比較し、その偏差g 7 =e l
−@ Tに応じてr−ト制御回路GCから、 y −
トターンオ7サイリスタSl〜S4にオン、オフ信号を
与えている。
三角波8丁を発生し、比V器C3は当該三角波11Tと
前記人力信号e1を比較し、その偏差g 7 =e l
−@ Tに応じてr−ト制御回路GCから、 y −
トターンオ7サイリスタSl〜S4にオン、オフ信号を
与えている。
at>eテのとき、すなわち偏差C↑が正のとき、サイ
リスタS1 と84がオンされ(このときsl、S3は
オフ)コンバータの変流出力電圧vcは+Vdとなる。
リスタS1 と84がオンされ(このときsl、S3は
オフ)コンバータの変流出力電圧vcは+Vdとなる。
まft a 1(e ?のとき、すなわち偏差Lyが負
のとき。
のとき。
サイリスタS2と83がオンされ(このとキ、Sl+8
4はオフ ) 、 Vc=−Vdとなる。
4はオフ ) 、 Vc=−Vdとなる。
しかも、elが正の値で大きければ上記Sl と84の
オン期間は長くなり、S3と83のオン期間は短くなっ
て、vcの平均値は入力信号61に比例した電圧で正の
値となる。逆にelが負の値のときはSlと84のオン
期間よC8xと83のオン期間のほうが長くなって、コ
ンバータの出力電圧vcの平均値は、入力信号elに比
例した値で負の値となる。
オン期間は長くなり、S3と83のオン期間は短くなっ
て、vcの平均値は入力信号61に比例した電圧で正の
値となる。逆にelが負の値のときはSlと84のオン
期間よC8xと83のオン期間のほうが長くなって、コ
ンバータの出力電圧vcの平均値は、入力信号elに比
例した値で負の値となる。
すなわち入力信号elに比例した値に、コンバータの出
力電圧vcが制御されることになる。
力電圧vcが制御されることになる。
コンバータの出力電流IC(電源から供給される入力1
流工、の反転値)は上記コンバータの出力電圧vct−
調整することにより制御される。
流工、の反転値)は上記コンバータの出力電圧vct−
調整することにより制御される。
交流リアクトルL、には電源電圧V、と、上記コンバー
タの出力電圧veとの差電圧vL=v、−vcが印加さ
れる。
タの出力電圧veとの差電圧vL=v、−vcが印加さ
れる。
V、)V、のとき、電源電流■、は図の矢印の方向に増
加する。言いかえるとコンバータ出力電流工。は図の矢
印方向へは減少するように働らく。逆にvs < V
cのとき、コンバータ出力電流■。は図の矢印の方向に
増加しようと働らく。
加する。言いかえるとコンバータ出力電流工。は図の矢
印方向へは減少するように働らく。逆にvs < V
cのとき、コンバータ出力電流■。は図の矢印の方向に
増加しようと働らく。
コンバータの出力′1流指令値工。本に対して実電流工
。が■。*〉工。の関係にあるとき、偏差εx=I。*
−I。は正の値となり、制御補償回路G +(S)を介
してPWM制御の入力信号611に増加させる。故にコ
ンバータ出力′成圧vcも入力信号eIに比例して大き
くなり−Vc>vmとなりコンバータ出力゛戒流Icを
図の矢印方向に増加させる。逆に工。*〈工。となりた
場合。
。が■。*〉工。の関係にあるとき、偏差εx=I。*
−I。は正の値となり、制御補償回路G +(S)を介
してPWM制御の入力信号611に増加させる。故にコ
ンバータ出力′成圧vcも入力信号eIに比例して大き
くなり−Vc>vmとなりコンバータ出力゛戒流Icを
図の矢印方向に増加させる。逆に工。*〈工。となりた
場合。
偏差覆!は負の値となり・lすなわちVeを減少させる
。故にコンバータの出力電流工。はその指令値■。本に
一致するように制御される。当該指令値工Iを正弦波状
に変化させれば、それに追従して実電流!。も正弦波状
に制御される。
。故にコンバータの出力電流工。はその指令値■。本に
一致するように制御される。当該指令値工Iを正弦波状
に変化させれば、それに追従して実電流!。も正弦波状
に制御される。
コンバータの出力電流!。は電源からの入力電流工、の
反転値であり、また、コンバータ出力電流の指令値10
本は電源からの入力電流の指令値工8本の反転値である
。故に、入力電流■1はその指令値!−に追従して制御
されることになる。
反転値であり、また、コンバータ出力電流の指令値10
本は電源からの入力電流の指令値工8本の反転値である
。故に、入力電流■1はその指令値!−に追従して制御
されることになる。
次に直流コンデンサCdの電圧Vdの制御動作を説明す
る。
る。
比較器C1によって、直流電圧検出値Vdとその指令値
vd*を比較する。Vd”>Vaの場合偏差ε7は正の
値となり、制御補償回路GJ)を介して、入力電流波高
値Imt−増加させる。入力電流指令値I−は、(1)
式で示したように電源電圧と同相の正弦波で与えられる
。故に、実入力電流11が前述の如く、II””II”
に制御されるものとすれば、上記波高値工。が正の値の
とき、次式で示される有効電力P、が単相電源SUPか
らコンバータC0NVを介して直流コンデンサCdに供
給される。
vd*を比較する。Vd”>Vaの場合偏差ε7は正の
値となり、制御補償回路GJ)を介して、入力電流波高
値Imt−増加させる。入力電流指令値I−は、(1)
式で示したように電源電圧と同相の正弦波で与えられる
。故に、実入力電流11が前述の如く、II””II”
に制御されるものとすれば、上記波高値工。が正の値の
とき、次式で示される有効電力P、が単相電源SUPか
らコンバータC0NVを介して直流コンデンサCdに供
給される。
p、 =+V、 X I。
=Vfn−I、 −(thωt ) 2=vm・工m・
(1−囲2ωt ) /2 、、、 (2)従っ
て、エネルギーP8・tがKRコンデ/すCdに2 C
dVd として蓄積され、その結果、直流電圧Vdが
上昇する。
(1−囲2ωt ) /2 、、、 (2)従っ
て、エネルギーP8・tがKRコンデ/すCdに2 C
dVd として蓄積され、その結果、直流電圧Vdが
上昇する。
逆にvd本<vdとなった場合、偏差りは負の値となり
、制御補償回路GJ)を介して上記波高値Itnを減少
させついには工□くOとする。故に、有効電力P、も負
の値となり、今度は、エネルギーP−が直流コンデンサ
Cdから電源に回生される。その結果、直流電圧Vdは
低下し、最終的にVd=Vd*に制御される。
、制御補償回路GJ)を介して上記波高値Itnを減少
させついには工□くOとする。故に、有効電力P、も負
の値となり、今度は、エネルギーP−が直流コンデンサ
Cdから電源に回生される。その結果、直流電圧Vdは
低下し、最終的にVd=Vd*に制御される。
負荷装置LOADは例えば、公知の瀧インバータ駆動訪
導電動機等があり、直流電圧源たる直流コンデンサCd
に対して、電力のやりとりを行う。負荷装置LOADが
電力を消費すれば、直流電圧vdが低下するが上記制御
によって、電源から有効電力P。
導電動機等があり、直流電圧源たる直流コンデンサCd
に対して、電力のやりとりを行う。負荷装置LOADが
電力を消費すれば、直流電圧vdが低下するが上記制御
によって、電源から有効電力P。
を供給して常にVd#V(1*に制御される。逆に負荷
装置LOADから電力回生(誘導電動機を回生運転した
場合)が行われると、vdが一旦上昇するが、その分電
源SUPに有効゛成力Pat回生することにより、やは
りvd=vd*となる。すなわち、負荷装置LOADの
電力消費あるいは電力回生に応じて、電源SUPから供
給する電力P、が自動的に調整されているのである。
装置LOADから電力回生(誘導電動機を回生運転した
場合)が行われると、vdが一旦上昇するが、その分電
源SUPに有効゛成力Pat回生することにより、やは
りvd=vd*となる。すなわち、負荷装置LOADの
電力消費あるいは電力回生に応じて、電源SUPから供
給する電力P、が自動的に調整されているのである。
このとき入力電流工、は電源電圧と同相あるいは逆相(
回生時)の正弦波に制御されるので、当然入力力率=1
で、高調波成分はきわめて小さい値となっている。
回生時)の正弦波に制御されるので、当然入力力率=1
で、高調波成分はきわめて小さい値となっている。
[発明が解決しようとする問題点]
上記従来の電力変換装置は、次のような問題点がある。
すなわち、電源SUPが単相交流電源の場合、当該電源
から供給される有効電力は前述の(2)式のようになり
定常分Pmo =Vm−Irn/2と変動分ΔP、=(
vrn・工。/2)・02ωtを含んでいる。当該変動
分ΔP1によって平滑コンデンサCdに印加される電圧
Vdが変動する。その変動分ΔVdは次式のように近似
できる。
から供給される有効電力は前述の(2)式のようになり
定常分Pmo =Vm−Irn/2と変動分ΔP、=(
vrn・工。/2)・02ωtを含んでいる。当該変動
分ΔP1によって平滑コンデンサCdに印加される電圧
Vdが変動する。その変動分ΔVdは次式のように近似
できる。
ただし、’/doは直流電圧の平均値
この直流電圧の変動ΔVdは前述の直流電圧制御(Va
制御)とは無関係の値で変換器が授受する有効電力P、
の大きさに比例する。
制御)とは無関係の値で変換器が授受する有効電力P、
の大きさに比例する。
また、前記直流電圧Vdは負荷急変等によっても変動す
る。この場合は直流電圧制御系が関係し追従性の良い制
御系では前記負荷急変による直流電圧変動は小さくなる
。
る。この場合は直流電圧制御系が関係し追従性の良い制
御系では前記負荷急変による直流電圧変動は小さくなる
。
このように樵々の原因により直流電圧vdが変化するこ
とが考えられる。
とが考えられる。
直流電圧vdが変動した場合、従来の電力変換装置では
、入力電流■8の制御がうまくいかなくなる。
、入力電流■8の制御がうまくいかなくなる。
すなわち、直流電圧vdが平均値vdoより小さくなっ
た場合、PWM制御入力信号eiに対してコンバータC
0NVから出力される交(N、 ”it電圧cは予定し
ていた電圧より小さな値となり、その結果交流リアクト
ルL@に印加される電圧V、==V、−Veが増大し入
力電流■、は指令値工tより大きな値となってしまう。
た場合、PWM制御入力信号eiに対してコンバータC
0NVから出力される交(N、 ”it電圧cは予定し
ていた電圧より小さな値となり、その結果交流リアクト
ルL@に印加される電圧V、==V、−Veが増大し入
力電流■、は指令値工tより大きな値となってしまう。
逆に、Va>Vaoとなった場合、vLが減少し、入力
電流工、は指令値X、本よp小さな値となってしまう。
電流工、は指令値X、本よp小さな値となってしまう。
従って、指令値工、*を正弦波状に与えても実電流!、
は正弦波にはならず、歪んだ波形となり高調波成分を多
く含んだ電流となる。この現象は交流リアクトルLmO
値を小さくしていくと顕著になる。
は正弦波にはならず、歪んだ波形となり高調波成分を多
く含んだ電流となる。この現象は交流リアクトルLmO
値を小さくしていくと顕著になる。
すなわちvLが少し大きくなったことによって入力電流
!、は急激に増大し、コンバータを構成する素子St
x34のし中断電流許容値を超えてしまうこともあり、
素子の破壊を招くことにもなる。またvL、が少し小さ
くなりたことKよって工、が急激に減少し必要な電流が
得られなくなシその結果、さらに直流電圧の変動を招き
制御不能におちいることさえある。
!、は急激に増大し、コンバータを構成する素子St
x34のし中断電流許容値を超えてしまうこともあり、
素子の破壊を招くことにもなる。またvL、が少し小さ
くなりたことKよって工、が急激に減少し必要な電流が
得られなくなシその結果、さらに直流電圧の変動を招き
制御不能におちいることさえある。
従って、直流電圧の変動の影響を小さくするため従来装
置では交流リアクトルし、の値を大きくしなければなら
ず装置の重量、寸法を増大させ、コストの増大を招いて
いた。
置では交流リアクトルし、の値を大きくしなければなら
ず装置の重量、寸法を増大させ、コストの増大を招いて
いた。
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので。
交流リアクトルL、の容量を増大させることなく入力電
流I、′I!:、その指令値工?に一致させ、素子の破
壊や制御不能の状態を除去する電力変換装置の制御方法
を提供することを目的とする。
流I、′I!:、その指令値工?に一致させ、素子の破
壊や制御不能の状態を除去する電力変換装置の制御方法
を提供することを目的とする。
[発明の構成コ
(問題点を解決する手段)
以上の目的を達成するために1本発明は交流電源と、該
交流電源に交流リアクトルを介して接続された/4’ル
ス幅変調制御コンバータと、このノヤルス幅変調制御コ
ンバータの直流側に接続された平滑コンデンサと当該平
滑コンデンサを電圧源とする負荷装置とからなる電力変
換装置において前記平滑コンデンサに印加される電圧の
変化に応じて前記コンバータのパルス幅変調制御を補正
するようにしている。
交流電源に交流リアクトルを介して接続された/4’ル
ス幅変調制御コンバータと、このノヤルス幅変調制御コ
ンバータの直流側に接続された平滑コンデンサと当該平
滑コンデンサを電圧源とする負荷装置とからなる電力変
換装置において前記平滑コンデンサに印加される電圧の
変化に応じて前記コンバータのパルス幅変調制御を補正
するようにしている。
(作 用)
パルス幅変調制御コンバータは、平滑コンデンサに印刀
口される電圧がほぼ一定になるように交流電源から供給
される電流を制御する。この入力電流全電源電圧と同相
の正弦波に制御することにより入力力率=1で高調波の
少ない運転がなされる。パルス幅変調制御回路には、上
記入力電流制御回路からの出力信号が入力されるが、当
該入力信号は前記平滑コンデンサに印加される電圧に応
じて補正される。すなわち、直流電圧Vdが大きくなっ
たときは前記へ制制御入力信号e1を小さくし逆にVd
が小さくなったときはelを大きくする。このように補
正することによって、コンバータの交流側に発生する電
圧vcが常に上記入力信号の1に比例した値となり前記
入力電流はその指令値に従って忠実に制御される。
口される電圧がほぼ一定になるように交流電源から供給
される電流を制御する。この入力電流全電源電圧と同相
の正弦波に制御することにより入力力率=1で高調波の
少ない運転がなされる。パルス幅変調制御回路には、上
記入力電流制御回路からの出力信号が入力されるが、当
該入力信号は前記平滑コンデンサに印加される電圧に応
じて補正される。すなわち、直流電圧Vdが大きくなっ
たときは前記へ制制御入力信号e1を小さくし逆にVd
が小さくなったときはelを大きくする。このように補
正することによって、コンバータの交流側に発生する電
圧vcが常に上記入力信号の1に比例した値となり前記
入力電流はその指令値に従って忠実に制御される。
故に交流リアクトルの容量を増大させることなく入力電
流をその指令値に従って電源電圧と同相(力率=1)の
正弦波(高調技手)に制御することができ、従来問題と
なっていた素子の破壊や制御不能の状態を防止すること
が可能となる。この結果1本発明の電力変換装置は装置
の重量、寸法を減少することができ、安価なシステムを
提供することができる。
流をその指令値に従って電源電圧と同相(力率=1)の
正弦波(高調技手)に制御することができ、従来問題と
なっていた素子の破壊や制御不能の状態を防止すること
が可能となる。この結果1本発明の電力変換装置は装置
の重量、寸法を減少することができ、安価なシステムを
提供することができる。
(実施例)
第1図は本発明の電力変換装置の実施例を示す構成図で
ある。
ある。
図中、SUP j’!単相交流電源、L、は交流リアク
トル、C0NVはパルス幅変調制御コンバータ、 Cd
ハI[流平滑コンデンサ、 LOADは負荷装置である
。
トル、C0NVはパルス幅変調制御コンバータ、 Cd
ハI[流平滑コンデンサ、 LOADは負荷装置である
。
コンバータC0NVは自己消弧能力のある素子(例えば
ダートターンオアサイリスタ等)St〜S4゜フリーホ
イーリングダイオードD1〜D4及び直流リアクトルL
l#L1から構成されている。
ダートターンオアサイリスタ等)St〜S4゜フリーホ
イーリングダイオードD1〜D4及び直流リアクトルL
l#L1から構成されている。
また、制御回路として電流検出器CT、 、絶縁アンプ
ISO、比較器C1、C!、加算器AD、乗算器ML、
割算器DIM、電圧制御補償回路G、(S)、電流制御
補償回路Gt(S)、演算増幅器Kd 、パルス幅変調
制御回路部が用意されている。
ISO、比較器C1、C!、加算器AD、乗算器ML、
割算器DIM、電圧制御補償回路G、(S)、電流制御
補償回路Gt(S)、演算増幅器Kd 、パルス幅変調
制御回路部が用意されている。
直流平滑コンデンサCdの電圧Vdは絶縁アンプISO
i介して検出され、比較器C1によってその指令値vd
*と比較される。その偏差’v=Vd”−Vdは次の電
圧制御補償回路G、(S)に入力される− Gv(S)
は通常積分要素が使われ、上記偏差gvの定常分が零に
なるよりに制御している。 GJ)の出力!工は乗算器
MLに入力され電源電圧vl=−・内ωtに同期し九単
位正弦波血ωtと掛は合わせられる。この乗算器MLの
出力I、本==I。・自ωtは電源SUPから供給され
る入力電流工、の指令値となる。
i介して検出され、比較器C1によってその指令値vd
*と比較される。その偏差’v=Vd”−Vdは次の電
圧制御補償回路G、(S)に入力される− Gv(S)
は通常積分要素が使われ、上記偏差gvの定常分が零に
なるよりに制御している。 GJ)の出力!工は乗算器
MLに入力され電源電圧vl=−・内ωtに同期し九単
位正弦波血ωtと掛は合わせられる。この乗算器MLの
出力I、本==I。・自ωtは電源SUPから供給され
る入力電流工、の指令値となる。
比較器CIには電流検出器CT、によって検出した入力
電流!、と上記指令値!、*が入力され、その偏差g1
==i、*−r、を求めている。当該偏差Mlは次の電
流制御補償回路G t@)に入力され、比例増幅される
。なお、Gx(S)は反転比例増幅器が用いられ、その
比例定数をKxとした場合Gt(S)=−KLとなる。
電流!、と上記指令値!、*が入力され、その偏差g1
==i、*−r、を求めている。当該偏差Mlは次の電
流制御補償回路G t@)に入力され、比例増幅される
。なお、Gx(S)は反転比例増幅器が用いられ、その
比例定数をKxとした場合Gt(S)=−KLとなる。
入力電流電流制御系に対して電源電圧V、は外乱として
作用する。そこでこれを打ち消す電圧をコンバータから
発生させるため補償量v、*を加算器ADyk介してP
WM制御回路に入力している。
作用する。そこでこれを打ち消す電圧をコンバータから
発生させるため補償量v、*を加算器ADyk介してP
WM制御回路に入力している。
加算器ADの出力信号aは割算器DIVを介して界l制
御回路に入力される。一方、前述の平滑コンデンサCd
の検出電圧Vdは演算増幅器Kdを介して上記割算器D
IMに入力される。直流電圧Vdの定格値1cvd01
とした場合Ka=(1/Vao )の定数となる・割算
器DI■の出力・5=(a/b)がパルス幅変調制御回
路部製の入力信号となる6式で表わすと次のようになる
。
御回路に入力される。一方、前述の平滑コンデンサCd
の検出電圧Vdは演算増幅器Kdを介して上記割算器D
IMに入力される。直流電圧Vdの定格値1cvd01
とした場合Ka=(1/Vao )の定数となる・割算
器DI■の出力・5=(a/b)がパルス幅変調制御回
路部製の入力信号となる6式で表わすと次のようになる
。
t4ルス幅変調制御は公知の手法で、搬送波信号(三角
波信号)と上記制御入力信号elを比較し。
波信号)と上記制御入力信号elを比較し。
コンバータを構成する自己消弧素子S1〜S4のダート
信号を作っている。
信号を作っている。
第2図に七のパルス幅変調制御の動作説明を行うための
タイムチャート図を示す。
タイムチャート図を示す。
第2図において、X、Yは搬送波信号、・1は制御入力
信号、glは素子5leetのダート信号、g!は素子
S! 、S4のダート信号、vcはコンノ々−夕の交
流側の発生′電圧を示す。
信号、glは素子5leetのダート信号、g!は素子
S! 、S4のダート信号、vcはコンノ々−夕の交
流側の発生′電圧を示す。
搬送波XとYは位相が180°ずれ几2つの三角波でX
と・1を比較することにより、ff−)信号gtを作り
、またYとelに一比較することによ#)ダート信号g
2を作る。
と・1を比較することにより、ff−)信号gtを作り
、またYとelに一比較することによ#)ダート信号g
2を作る。
すなわち、e1≧Xのとき、gl=@1′で素子Slが
オン、S!がオフとなり、el(Xのときgt=“01
で素子S3がオンms1がオフとなる。!たei≧Yの
とき、g!=”l”で素子S4がオン、Slがオフとな
シ、e1(YのときKx=“0”で素子S3がオン%8
4がオフとなる。
オン、S!がオフとなり、el(Xのときgt=“01
で素子S3がオンms1がオフとなる。!たei≧Yの
とき、g!=”l”で素子S4がオン、Slがオフとな
シ、e1(YのときKx=“0”で素子S3がオン%8
4がオフとなる。
コンバータの交流側の発生電圧v0はSl と84がオ
ンのとき(Ss と83がオフのとき)vc=−+−v
dとなシ逆にSlとSlがオンのとき(Ss と84
がオフのとき)v0=−vdとなる。他のモード(例え
ば、SlとS、がオン又はS2とS4がオン)ではve
=Oとなる。
ンのとき(Ss と83がオフのとき)vc=−+−v
dとなシ逆にSlとSlがオンのとき(Ss と84
がオフのとき)v0=−vdとなる。他のモード(例え
ば、SlとS、がオン又はS2とS4がオン)ではve
=Oとなる。
第2図かられかるように、素子S、〜S4は搬送波周波
数でオン、オフするが、コンバータの発生電圧vcは搬
送波の2倍の周波数で制御される。
数でオン、オフするが、コンバータの発生電圧vcは搬
送波の2倍の周波数で制御される。
vcの平均値(破線で示した)は制御人力信号の1に比
例した値となる。
例した値となる。
wc1図にもどって各制御動作を説明する。まず入力電
流I6の制御動作を述べる。
流I6の制御動作を述べる。
平滑コンデンサCdに印加される電圧Vdが変化し九場
合瀧制御入力信号e1に対してコンバータの発生電圧v
I!は次式のようになる。
合瀧制御入力信号e1に対してコンバータの発生電圧v
I!は次式のようになる。
Vc=kc−Vd−el 、
、、(5)従って、(4ン式を(5)式に代入すること
によって次のような関係式が得られる。
、、(5)従って、(4ン式を(5)式に代入すること
によって次のような関係式が得られる。
=kc−Vd□e(−Kl−fl+Vs*) ・
・・(6)すなわち、vdOFi一定値であるのでV。
・・(6)すなわち、vdOFi一定値であるのでV。
は偏差ε1と補償量v、*yだけ関係し、直流電圧Vd
の変動の影響を受けなくなる。
の変動の影響を受けなくなる。
(6ン式の第2項kc”do・v、*は電源電圧V、に
対向するもので、交流リアクトルL、に印加される電圧
v!、#i次式のようになる。
対向するもので、交流リアクトルL、に印加される電圧
v!、#i次式のようになる。
V、=V、 −Vc
=kc ” Vdo 1K111x
=−(7)従って、I、”)I、となった場合、偏差
ε1は正の値となり、V、を増加させることに、より入
力1流I。
=−(7)従って、I、”)I、となった場合、偏差
ε1は正の値となり、V、を増加させることに、より入
力1流I。
を増加させ、 rs=工、Isとなるように制御される
。
。
逆に、Is”<Isとなっ之場合、偏差εIは負の値と
なt) VLを減少させ入力電流工、を減らして、やは
り11”iIB”となるように制御される。指令+iI
g”を正弦波状に変化させれば、それに従りて入力電流
■、も正弦波状に制御される。
なt) VLを減少させ入力電流工、を減らして、やは
り11”iIB”となるように制御される。指令+iI
g”を正弦波状に変化させれば、それに従りて入力電流
■、も正弦波状に制御される。
(7)式の関係は直流電圧Vdが変化してもそれに影響
されることなく、常に成り立つ。従って入力電流制御は
直流電圧Vdの変動に影響されることなく行うことがで
き、冥電流工、とその指令値を常に一致させて運転する
ことが可能となる。
されることなく、常に成り立つ。従って入力電流制御は
直流電圧Vdの変動に影響されることなく行うことがで
き、冥電流工、とその指令値を常に一致させて運転する
ことが可能となる。
次に、直流電圧制御の動作を説明する。
Vd本>Vdとなった場合、偏差りは正の値となり、波
高値指令Imを増加させる。すなわち入力電流工。
高値指令Imを増加させる。すなわち入力電流工。
を増加させ、電源SUPから供給する有効電力pI!=
■、・1.を増加させる。その結果、平滑コンデンサC
dニhz、i ルA’ −(1/2)Cd−V、1−P
II−t 力蓄積され直流電圧Vdを増加させる。
■、・1.を増加させる。その結果、平滑コンデンサC
dニhz、i ルA’ −(1/2)Cd−V、1−P
II−t 力蓄積され直流電圧Vdを増加させる。
逆にVdo<vdとなりた場合には、偏差gvは負の値
となり波高値指令工。を減少させさらには負の値にする
。工。が負の値になると平滑コンアンサCdに蓄積され
たエネルギーが電源SUPに回生され直流電圧Vdは減
少する。従って結果的にはVd #vd 本となるよう
に制御される。
となり波高値指令工。を減少させさらには負の値にする
。工。が負の値になると平滑コンアンサCdに蓄積され
たエネルギーが電源SUPに回生され直流電圧Vdは減
少する。従って結果的にはVd #vd 本となるよう
に制御される。
以上のように直流電圧Vdはその指令値vd*に一致す
るように制御され、vd*=一定とした場合、直流電圧
Vdも一定になるはずであるが、単相電源の場合には前
にも述べたように本質的に電力変動を伴なうためその分
の電圧変動ΔVdは制御によっても取除くことはできな
い。しかし本発明の装置では1例え上記電圧変動ΔVd
があっても前述のように入力電流制御はその影響を受け
ることなく実電流工、とその指令値工、*を常に一致さ
せることができる。
るように制御され、vd*=一定とした場合、直流電圧
Vdも一定になるはずであるが、単相電源の場合には前
にも述べたように本質的に電力変動を伴なうためその分
の電圧変動ΔVdは制御によっても取除くことはできな
い。しかし本発明の装置では1例え上記電圧変動ΔVd
があっても前述のように入力電流制御はその影響を受け
ることなく実電流工、とその指令値工、*を常に一致さ
せることができる。
[発明の効果]
以上のように本発明の電力変換装置の制御方法によれば
、単相電源の電力変動に伴なう直流電圧の変動あるいは
負荷急変等による直流電圧の変動が発生しても、入力電
fJtf、制御系はその影響を受けることなく実電流I
、をその指令値16本に一致させることができる。従っ
て従来の装置で問題となった素子の破壊や制御不能の状
態はなくなり交流りアクドルの容量を必要以上に増加さ
せることもなくなる。
、単相電源の電力変動に伴なう直流電圧の変動あるいは
負荷急変等による直流電圧の変動が発生しても、入力電
fJtf、制御系はその影響を受けることなく実電流I
、をその指令値16本に一致させることができる。従っ
て従来の装置で問題となった素子の破壊や制御不能の状
態はなくなり交流りアクドルの容量を必要以上に増加さ
せることもなくなる。
また、直流電圧の変動を許容できるので、平滑コンデン
サの容量を小さくして運転できるようになり装置の小形
、軽量化が図られ、かつ安価なシステムを提供すること
ができる。
サの容量を小さくして運転できるようになり装置の小形
、軽量化が図られ、かつ安価なシステムを提供すること
ができる。
第1図は本発明の電力変換装置の実施例を示す構成図、
第2図は第1図の装置の動作を説明するためのタイムチ
ャート図、第3図は従来の電力変換装置の構成図である
。 SUP・・・交流電源、L8・・・交流リアクトル、C
0NV−・・パルス幅変調制御コンバータ、 Cd・
・・直流平滑コンデンサ、 LOAD・・・負荷装置、
S、−S4・・・自己消弧素子、D1〜D4・・・ダイ
オード、L1〜L、・・・直流リアクトル、CT、・・
・を光検出器、ISO・・・絶縁アンプ、C1,C1・
・・比較器、AD・・・加算器、ML・・・乗算器、
DIV・・・割算器、 Kd・・・演算増幅器、G斌S
)・・・電圧制御補償回路、 Gr(S)・・・電流制
御補償回路、PWM−・・パルス幅変調制御回路。 出願人代理人 升埋士 鈴 江 芥・、#。
第2図は第1図の装置の動作を説明するためのタイムチ
ャート図、第3図は従来の電力変換装置の構成図である
。 SUP・・・交流電源、L8・・・交流リアクトル、C
0NV−・・パルス幅変調制御コンバータ、 Cd・
・・直流平滑コンデンサ、 LOAD・・・負荷装置、
S、−S4・・・自己消弧素子、D1〜D4・・・ダイ
オード、L1〜L、・・・直流リアクトル、CT、・・
・を光検出器、ISO・・・絶縁アンプ、C1,C1・
・・比較器、AD・・・加算器、ML・・・乗算器、
DIV・・・割算器、 Kd・・・演算増幅器、G斌S
)・・・電圧制御補償回路、 Gr(S)・・・電流制
御補償回路、PWM−・・パルス幅変調制御回路。 出願人代理人 升埋士 鈴 江 芥・、#。
Claims (1)
- 交流電源と、該交流電源に交流リアクトルを介して接続
されたパルス幅変調制御コンバータと、このパルス幅変
調制御コンバータの直流側に接続された平滑コンデンサ
と、当該平滑コンデンサを電圧源とする負荷装置とから
なる電力変換装置において、前記平滑コンデンサに印加
される電圧の変化に応じて前記コンバータのパルス幅変
調制御を補正するよりにしたことを特徴とする電力変換
装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62334764A JPH0834689B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 電力変換装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62334764A JPH0834689B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 電力変換装置の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01174275A true JPH01174275A (ja) | 1989-07-10 |
JPH0834689B2 JPH0834689B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=18280969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62334764A Expired - Lifetime JPH0834689B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 電力変換装置の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0834689B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59103572A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | スイツチング電源回路 |
JPS6264272A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-23 | Toshiba Corp | Pwmインバ−タの制御装置 |
JPS6277867A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62334764A patent/JPH0834689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59103572A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | スイツチング電源回路 |
JPS6264272A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-23 | Toshiba Corp | Pwmインバ−タの制御装置 |
JPS6277867A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0834689B2 (ja) | 1996-03-29 |
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