JPH01315266A - 電力変換器の制御回路 - 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〕 本発明は交流電圧を直流電圧に変換する電力変換器に関
し、更に詳述すれば運転動作範囲が広い電力変換器の制
御回路を提案するものである。

〔従来の技術〕

第７図は例えば昭和６０年電気学会全国大会講演論文集
６４３真及び６４４頁にｒ　ＰＷＭコンバータの制御特
性検討」として記載された従来のＰＷＭコンバータの制
御回路のブロック図であり、本発明の制御回路と対比し
易（すべく書き改めである。

交流電源１がリアクトル２を介して交流電圧を直流電圧
に変換するコンバータ部３の交流側と接続され、ており
、その直流側はコンデンサ４及び負荷５と接続されてい
る。交流電源１とリアクトル２との間の回路途中には変
流器６０２を、またコンバータ部３と負荷５との間の回
路途中には変流器６０４を夫々設けている。交流電源１
の交流電圧■３を、交流電圧検出器６０１に与えており
、その出力を位相同期回路７０６に与えている。位相同
期回路７０６の位相出力θは交流電圧の瞬時値を発生さ
せるＪ２ｓｉｎ発生部７０７に与えられ、その出力Ｊ「
ｓｉｎ　θを乗算器９０１に与えている。前記変流器６
０２の出力を、前記乗算器９０１の出力たる交流側有効
電流の瞬時指令値Ｉｓ′が与えられている加減算器８０
１に与えている。この加減算器８０１の出力は電流制御
回路７０２に与えられ、その出力はＰＷＭ変調回路７０
１に与えられている。ＰＷＭ変調回路７０１の出力は前
記コンバータ部３に与えられている。

コンバータ部３はダイオードを逆並列接続した図示しな
いスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ形
となっている。コンバータ部３の直流側の直流電圧ＶＤ
を直流電圧検出器６０３に与えており、その出力を加減
算器８０４に与えている。

この加減算器８０４には、コンバータ部３の直流電圧■
。の電圧指令値ＶＤ”を出力する電圧指令値設定部７０
４の電圧指令値ｖｒが与えられている。

加減算器８０４の出力は電圧制御回路７０３に与えられ
ており、その出力たる電流指令値ＩｃＩを加減算器８０
３に与えている。

加減算器８０３の出力たる交流側有効電流指令値Ｉ　Ｓ
Ｆ”は前記乗算器９０１に与えられている。また前記変
流器６０４の出力を、負荷電流Ｉｔの負荷電流指令値Ｉ
Ｌ１１を出力するフィードフォワード制御部７０５に与
えており、その負荷電流指令値Ｉ♂を前記加減算器８０
３に与えている。加減算器８０３の出力は前記乗算器８
０３に与えられている。

次にこの電力変換器の制御回路の動作を説明する。この
制御回路は電圧指令値設定部７０４の電圧指令値ＶＤｔ
ｈとコンバータ部３の直流側の直流電圧■。とが一致す
るように、電圧制御回路７０３が電流指令値■どを出力
する。コンバータ部３の交流側有効電流指令値Ｉ　ＳＦ
”は、電流指令値Ｉ♂と負荷電流指令値ＩＬｔｈとの和
の指令値で与えられる。負荷電流指令値■♂は負荷電流
■、のフィードフォワード制御信号であり、フィードフ
ォワード制御部７０５により得られる。この負荷電流指
令値■♂によって負荷電流ＩＬの急変に基づく直流電圧
■。の変動を少なくしている。交流側有効電流指令値Ｉ
　ＳＦ”は有効電流の大きさを実効値として表しており
、交流電源ｌの交流電圧■。

と同位相のＪ２ｓｉｎ　θとを乗算することによって、
コンバータ部３の交流側有効電流の瞬時指令値■？を得
ている。なお交流電圧■、の瞬時値Ｊ２ｓｉｎθは、位
相同期回路７０６で交流電圧■ｓの位相出力θを出力し
て、これをＪ２ｓｉｎ発生部７０７へ入力することによ
って得られる。電流制御回路７０２はコンバータ部３の
交流側有効電流の瞬時値Ｉ。

をコンバータ部３の交流側有効電流の瞬時指令値■ｓ１
に一致させるようにＰＷＭ変調回路７０１を制御する。

したがって、定常状態においては負荷５の電力を、交流
電源１から力率１の交流正弦波電流で供給することがで
きる。

第８図はりアクドル２を０．２ｐｕとした定常状態にお
ける交流電源１の交流電圧■８．コンバータ部３の交流
側の交流電圧■、及びリアクトルが印加しなければなら
ない電圧■、のベクトル図である（ただし電力変換器の
定格をｌｐｕとする）。

交流電源１の交流電圧Ｖｓを基準にして有効分。

無効分を考えて、ｐ軸（を効分）、ｑ軸（無効分）を設
定する。ｑ軸は（＋）で進み、（＝）で遅れを示す。ま
た電圧■、電流Ｉの有効分を夫々■、。

Ｉｐとし、また夫々の無効分をＶ９．Ｉ９として、次の
ようにベクトル表示をする。

ｌ　Ｖ　ｌ　＝ＪＶ、′十ｖＱｚ　＝ｖ　　　・・・（
３）ｌ　ｎ　ｌ　＝Ｊ　Ｉｐ”　＋　ＩＱ”　＝　Ｉ　
　　・（４）第８図の各ベクトルの関係を数式で求める
と、交流電圧ベクトル■、を基準としているので次式が
成立する。

交流電流■、を流すためにリアクトル２に印加しなけれ
ばならない電圧ベクトルをｖＬとすると、■、は■、よ
り９０°位相が進み次式の如くなる。

ここではりアクドル２の抵抗分を無視している。

（但し、ω　は交流電源１の角周波数、Ｌ、はりアクド
ル２のインダクタンスである。）したがって、コンバー
タ部３の交流側電圧ＶＡはｖ、＝ｖｓ−Ｖ、であるので
次式となる。

ＶＡ　　＝Ｊ　ｖｓ”　　＋　ｒｓ”　　・（ωＩ、Ｓ
）２・（９）〔発明が解決しようとする課題］ 従来の電力変換器の制御回路は、前述したように構成さ
れているから、コンバータ部の交流側にＪＶｓ”　＋１
３ｇ　−（ωＬｓ）”の大きさの電圧を発生しなければ
ならず交流電源の交流電圧■、が広範囲に変動して、 ■□□。＜ＪＶ、”＋１．”　・（ωＬ、）２　・・・
００）（但しＶＡｌｓｍ。はコンバータ部が交流側に発
生し得る電圧の最大値） の関係が設立すると、電力変換器の運転を停止する必要
があるという問題がある。

本発明は前述した問題に鑑み、交流電源の交流電圧■、
が広範囲に変動しても、電力変換器の運転を停止する必
要がない電力変換器の制御回路を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

第１発明に係る電力変換器の制御回路は、交流電源の交
流電圧、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部の
直流側の直流電圧及び交流側有効電流を指令する第１指
令値が与えられて、交流側無効電流を指令する第２指令
値を出力する無効電流指令演算部と、前記第１指令値及
び第２指令値が与えられる除算器と、該除算器の出力が
与えられ第１．第２指令値の位相差を出力するｔａｎ−
’演算部と、交流電圧の瞬時値を発生させる√２ｓｉｎ
発生部よりも前段に設けており、ｔａｎ−’演算部の位
相差出力が与えられる加減算器と、前記位相差出力が与
えられてそのｃｏｓ分を出力するｃｏｓ発生部と、該ｃ
ｏｓ発生部の出力及び第１指令値が与えられる除算器と
、該除算器の出力及びＪ２ｓｉｎ発生部の出力が与えら
れる乗算器とを備え、該乗算器の出力を交流側有効電流
の瞬時指令値として前記コンバータ部に与える。

第２発明に係る電力変換器の制御回路は、交流電源の交
流電圧、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部の
直流側の直流電圧及び交流側有効電流を指令する第１指
令値が与えられて交流側無効電流を指令する第２指令値
を出力する無効電流指令演算部と、前記第１指令値及び
第２指令値が与えられる除算器と、該除算器の出力が与
えられ第１．第２指令値の位相差を出力するｔａｎ−’
演算部と、交流電圧の瞬時値を発生させるＪ２ｓｉｎ発
生部よりも前段に設けており、ｔａｎ−’演算部の出力
が与えられる加減算器と、第１．第２指令値がともに与
えられて、設定した電圧指令値と前記直流電圧とに関連
する電流指令値の実効値を検出する実効値検出回路と、
該実効値検出回路の出力及び前記Ｊ２ｓｉｎ発生部の出
力が与えられる乗算器とを備え、該乗算器の出力を交流
側有効電流の瞬時指令値として前記コンバータ部に与え
る。

第３発明の電力変換器の制御回路は、交流電源の交流電
圧、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部の直流
側の直流電圧及び交流側有効電流を指令する第１指令値
が与えられて交流側無効電流を指令する第２指令値を出
力する無効電流指令演算部と、前記交流電圧が与えられ
−Ｊ２ｃｏｓ　θを出力する一Ｊｒｃｏｓ発生部と、該
　Ｊ２ｃｏｓ発生部の出力及び前記第２指令値が与えら
れる乗算器とを備え、該乗算器の出力を交流側有効電流
の瞬時指令値として前記コンバータ部に与える。

第４発明に係る電力変換器の制御回路は、３相交流電源
の３相交流電圧を２相変換する３相／２相変換器と、該
３相／２相変換器が出力する交流電圧、前記３相交流電
圧を直流電圧に変換するコンバータ部の直流側の直流電
圧及び交流側有効電流を指令する第１指令値が与えられ
て、交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する無
効電流指令演算部とを備え、前記第２指令値を交流無効
電流が与えられている加減算器に与え、該加減算器及び
第１指令値と交流側有効電流とが与えられている加減算
器の各出力を前記コンバータ部に与える。

（作用］ 第１発明の電力変換器の制御回路は、交流電圧。

直流電圧及び交流側有効電流を指令する第１指令値が無
効電流指令演算部に与えられる。無効電流指令演算部は
交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する。第１
指令値及び第２指令値が与えられた除算器はその除算を
行い、その出力をｔａｎ−’演算部へ与える。ｔａｎ−
’演算部はその出力を√２ｓｉｎ発生部より前段の加減
算器及びｃｏｓ発生部に与える。ｃｏｓ発生部の出力と
第１指令値とが与えられた除算器はその除算をして、そ
の出力を√２ｓｉｎ発生部の出力が与えれらている乗算
器に与えて乗算を行う。この乗算器の出力は交流側有効
電流の瞬時指令値となり、これによりコンバータ部を制
御する。

第２発明の電力変換器の制御回路は、第１指令値及び第
２指令値が電流指令値の実効値を検出する実効値検出回
路に与えられる。この実効値検出回路の出力と交流電圧
の瞬時値を発生するＪ２ｓｉｎ発生部の出力とが乗算器
で乗算される。この乗算器の出力が交流側有効電流の瞬
時指令値となり、これによりコンバータ部を制御する。

第３発明の電力変換器の制御回路は、交流電圧。

直流電圧及び第１指令値が無効電流指令演算部に与えら
れる。無効電流指令演算部は第２指令値を出力する。こ
の第２指令値と、交流電圧を与えている一Ｊ２ｃｏｓ発
生部の出力とが乗算器で乗算される。この乗算器の出力
と第１指令値とが加減算器に与えられ、その出力が交流
側有効電流の瞬時指令値となり、これによりコンバータ
部を制御する。

第４発明の電力変換器の制御回路は、３相交流電圧が３
相／２相変換器に与えられる。２相変換された交流電圧
、直流電圧及び第１指令値が無効電流指令演算部に与え
られる。無効電流指令演算部は第２指令値を出力する。

第１指令値と、３相／２相変換して得た交流側有効電流
とを第１加減算器に与える。第２指令値と３相／２相変
換して得た交流側無効電流とを第２加減算器に与える。

第１．第２加凍算器の百出力が交流側有効電流の瞬時指
令値となり、これによりコンバータ部を制御する。

このような制御により交流電源の交流電圧が上昇すると
、コンバータ部の入力力率が低下することになる。

〔実施例］ 以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る電力変換器の制御回路のブロック
図である。交流電源ｌがリアクトル２を介して、交流電
圧を直流電圧に変換するコンバータ部３の交流側と接続
されており、その直流側はコンデンサ４及び負荷５と接
続されている。コンバータ部３はダイオードを逆並列接
続した図示しないスイッチング素子をブリッジ接続した
フルブリッジ形となっている。交流電源ｌとリアクトル
２との間の回路途中には変流器６０２を、またコンバー
タ部３と負荷５との間の回路途中には変流器６０４を夫
々設けている。交流電源１の交流電圧■。

を交流電圧検出器６０１に与えており、その出力を位相
同期回路７０６に与えている。位相同期回路７０６の位
相出力θは加減算器８０２に与えられ、加減算器８０２
の出力は交流電圧の瞬時値を発生する√２ｓｉｎ発生部
７０７に与えられて、その出力Ｊ２５ｉｎ（θ−Δθ）
を乗算器９０１に与えている。変流器６０２の出力は加
減算Ｐ１８０１に与えられている。コンバータ部３の直
流側電圧たる直流電圧■、は直流電圧検出器６０３に与
えられており、この出力ｖｄを加減算器８０４に与えて
いる。この加減算器８０４には、コンバータ部３の直流
側の直流電圧を指令する電圧指令値Ｖｒを発生する電圧
指令値設定部７０４の電圧指令値■ｒが与えられている
。

加減算器８０４の出力は電圧制御回路７０３に与えられ
ており、その出力たる電流指令値■♂を加減算器８０３
に与え、ている。前記変流器６０４の出力はフィードフ
ォワード制御部７０５に与えられており、その出力たる
負荷電流指令値Ｉ♂を前記加減算器８０３に与えている
。加減算器８０３の出力たる交流有効電流指令値Ｉ、〆
を除算器９０２に与えており、その出力１．、”　／ｃ
ｏｓ（Δθ）を乗算器９０１に与えている。乗算器９０
１の出力たる交流側有効電流の瞬時指令値■？を前記加
減算器８０１に与えている。加減算器８０１の出力は電
流制御回路７０２に与えられ、その出力をＰＷＭ変調回
路７０１に与えており、ＰＷＭ変調回路の出力をコンバ
ータ部３へ与えている。無効電流指令演算部７０９には
交流電圧検出器６０１からの交流電圧、交流有効電流指
令値Ｉ　ｉＰ”及び直流電圧検出器６０３からの直流電
圧が与えられており、その出力たる交流無効電流指令値
Ｉ　３Ｑ”を除算器９０３に与えている。この除算器９
０３の出力Ｉ　ＳＱ”　／　Ｉ　ＳＦ”をｔａｎ−’演
算部７１０に与えており、その位相差出力Δθを前記加
減算器８０２及びｃｏｓ発生部７０８に与えている。ｃ
ｏｓ発生部７０８の出力ｃｏｓ　（Δθ）は前記除算器
９０２に与えられている。そして無効電流指令演算部７
０９は、交流側有効電流指令値Ｉ、ｒに追従するために
必要なコンバータ部３の交流側の交流電圧を、コンバー
タ部の発生可能な電圧にする演算を行うようになってい
る。

第２図は無効電流指令演算部７０９のブロック図である
。交流電圧検出器６０１（第１図参照）の出力ｖｓが実
効値検出回路７０９ａに入力されており、その出力は加
減算器７０９ｄに与えられている。交流有効電流指令値
Ｉ　ＳＦ”が乗算器７０９ｆに与えられており、この乗
算器７０９ｆにはりアクドル２のインピーダンスωＬ、
が与えられている。この乗算器７０９ｆの出力たる、リ
アクトル２が発生すべきりアクドル電圧指令値ωＬ、・
Ｉ、ｌｉは乗算器７０９ｇに与えられており、その出力
は加減算器７０９ｅに与えられ、その出力を平方根の演
算を行う平方根回路７０９ｃに与えて、その出力を前記
加減算器７０９ｄに与えている。

直流電圧検出器６０３（第１図参照）の出力ｖｄが乗算
器７０９ｈに与えられており、この乗算器７０９ｈには
直流電圧利用率が与えられている。乗算器７０９ｈの出
力ＶＡ（１１□、は乗算器７０９１に与えられており、
その出力を前記加減算器７０９ｅに与えている。そして
前記加減算器７０９ｄの出力は、リアクトルのインピー
ダンスの逆数１／ωＬ、を与えている乗算器７０９ｊに
与えられ、その出力は、負入力では出力がなく入出力比
が１該√である入出力特性を有するリミッタ回路７０９
ｂに与えており、リミッタ回路７０９ｂは交流無効電流
指令値Ｉ　Ｓｑ”を出力するようになっている。

次にこのように構成した電力変換器の制御回路の制御動
作を第１図、第２図及び第３図により説明する。

第３図は交流電源の交流電圧Ｖ５．リアクトルが発生す
べき電圧■４．コンバータ部の交流側電圧Ｖ＾及びリア
クトルに流れる交流電流■８のベクトル図であって、リ
アクトル２に流れる交流電流■、が、交流電源１の交流
電圧■、に対して遅れ位相となった場合を示している。

ｐ軸（有効分）。

ｑ軸（無効分）を設定し、ｑ軸は（＋）で進み、（−）
で遅れを示す。

第３図の各ベクトルの関係を数式で求めると、交流側電
圧■、を基準としているので次式が成立する。

そして交流電流■、を流すべく、リアクトル２に印加し
なければならない電圧ベクトル■、は、リアクトル２に
流れる交流電流■３より位相が９０゜進み次式となる。

したがって、コンバータ部３の交流側電圧ＶＡは次式と
なる。

ｌ　ＶＡ　　１２＝　　（Ｖ３　　１Ｓｑ’　（Ｌ）Ｌ
ｓ　）２＋　（Ｉｓｐ・ωＬｓ　）ｚ・・・０５） これにより、交流無効電流ＩＳｑを大きくすればコンバ
ータ部３の交流側の交流電圧１ｖＡ　ｌが小さくなる。

それ放火のような２つの運転モードにより電力変換器を
運転することができる。

（イ）運転モードＭ、Ｖ□１．Ｘ、≧ＪＶｓ”　＋　Ｉ
ＳＰ”（ωＬ、）２のとき Ｉｓ−一〇としてコンバータ部３は交流電源１より力率
ｌで電力を得る。

（ロ）運転モードＭｚ　ＶＡ（ＩＩＩＩＸ、＜　Ｊ　Ｖ
ｓ”　＋　Ｉ　ＳＰ”（（１）　Ｌｓ）ｚのとき コンバータ部３は交流電源１より、交流側無効電流（遅
れ電流）ｒｓｑを得て、力率を低下させて電力を得る。

本発明はコンバータ部３をこの２つのモードで運転する
ものである。

そこで、 （Ｖａｔ＋ａａｘ＋　）　”　　＝　　（Ｖｓ　　　Ｉ
　ＳＱ　・（ｓ）　Ｌｓ　）ｚ＋（ＩＳＦ・ωＬ、）２
　　　・・・０ωを満足する交流側無効電流ＩＳｑを求
めて、これを交流側無効電流指令値Ｉ、９′とし、電流
制御回路７０２の指令値としてＩ　、、”　＋　Ｉ　、
、”を与えた場合と■８．゛のみの場合について比較し
、交流側無効電流指令値Ｔ　ＳＱ”によって電力変換器
の運転範囲が広がるのを確かめる。

いま、交流電源の交流電圧■、がＶＡ（□０よりもΔＶ
Ａ　　（＞ｏ）だけ上昇した場合はこのΔ■。

に関して次式が成立する交流電圧■３．交流側有効電流
指令値ＩＳＰ”＋　　リアクトルのインピーダンスωＬ
、を考える。

（■ａ（ｍａｘｉ　＋ΔｖＡ　ｌ　２＝　Ｖｓ”　＋　
（Ｉ　ＳＰ”）２・（ωＬｓ）２・・・θ′７） したがって、この場合には交流側有効電流指令値１３Ｆ
”を電流制御回路７０２の指令値とすると、コンバータ
部３は交流側に■□５．Ｘ、＋Δ■Ａ　（〉■□、％□
、）の電圧を発生しなければならず電力変換器の運転が
不能になる。

しかし、Ｉｓｑ”　＋　Ｉｓｐ”を電流制御回路７０２
の指令値とすると、交流側無効電流Ｉ、Ｑ″の定義より （Ｖ　Ａ　（＋５ｉｘｌ　　＋　Δ　■ヶ　）　　２　
＝　　　（Ｖｓ　　−ＩＳｑ”　　　・　ω　Ｌ、）２
十（ＩＳＦ”　・ωＬ３）”　−０８）となり、コンバ
ータ部３はその交流側に■□□１の電圧を発生できれば
よく、電力変換器の運転が可能になる。

ここで本発明の電力変換器の制御回路に付加したｃｏｓ
発生部７０８．無効電流指令演算部７０９．　ｔａｎ−
’演算部７１０．加減算器８０２及び除算器９０２，９
０３の機能及び動作を説明する。

無効電流指令演算部７０９は、０８）式から交流側無効
電流指令値Ｉ、ｒを求めるものであり、０８）式により
次式が成立する。

Ｊ　ＶＡ（ｍａｘｉ”　　　（Ｉ　ＳＰ”　　・ωＬｓ
　）２”０９）そして、コンバータ部の交流電圧■、（
、％ａｘ）は、ダイオードを逆並列接続したスイッチン
グ素子をブリッジ接続したフルブリッジ形であって２、
ＰＷＭ変調されるコンバータ部の場合は次式より求まる
。

■□−１−■、・　（直流電圧利用率）　・・・ＱＯこ
の直流電圧利用率は、ＰＷＭ変調回路９の回路方式、コ
ンバータ部のスイッチング素子のオン時の抵抗値等から
定まる係数である。

そして（１９）、　ＱＯ式から次式が求まる。

・・・（２１） この（２１）式の計算は無効電流指令演算部７０９（第
２図参照）の実効値検出回路７０９ａ、平方根回路７０
９ｃ、加減算器７０９ｄ、７０９ｅ　、乗算器７０９ｆ
、７０９ｇ、７０９ｈ、７０９ｉ。

７０９ｊにより行われる。また運転モードＭ、のように
、ＶＡ（ｍａｘｉ≧ＪＶｓ”　＋　　１５Ｐ”　　・ω
Ｌ、）２が成立する場合、■、９′は負に求まるので、
入力が負では出力せず入出力比が１：ｌの人出力特性を
有するリミッタ回路７０９ｂにより、■、♂≧０になる
ようにすれば、運転モードＭ１．運転モードＭ２の運転
ができる。

また求まった交流側無効電流指令値１　ｓｑ”と交流側
有効電流指令値ｌ、〆とにより、次の如（交流側有効電
流の瞬時指令値１ｓ１１を得る。交流電源の交流電圧■
５と交流側有効電流の瞬時指令値■ｔとの位相は、瞬時
指令値Ｉ２が同相又は遅れとなり、その位相差Δθは次
式から求まる。

この位相差Δθは、除算器９０３とｔａｎ−’演算部７
１０とにより演算される。

またコンバータ部３へ流れる交流電流■、は直流電圧を
所定値にするために、力率が低下した場合は、その振幅
が大きくならねばならない。即ち、力率がｃｏｓ　（Δ
θ）で、交流側有効電流指令値Ｉ　Ｓｒ”発生部７０８
と除算器９０２とにより、瞬時指令値■ｒの実効値が求
まる。この実効値を瞬時指令値Ｉ？の位相（θ−Δθ）
より発生した正弦波√２ｓｉｎ（θ−Δθ）と乗算して
、電流制御回路７０２の交流側有効電流の瞬時指令値ｌ
ｔを得る。

それにより、瞬時指令値１ｓ４は、交流側無効電流指令
値Ｉ、９＊と交流側有効電流指令値Ｉ３．゛との和とな
り、コンバータ部３の交流側電圧ＶＡｆｎｉｘｌ以下に
なる。

本実施例では交流側無効電流指令値Ｉ　ＳＱ’″を（２
１）式により求めたが、リアクトルのインピーダンスω
Ｌ、が０００５〜０．２５ｐｕ程度で小さく直流電圧■
。

の変動範囲が狭い場合には、 ■。＝■。ｆｌｌｉ、、ｌ　　　　・・・（２３）Ｉ　
ＳＦ”　−１，０１）ＩＩ　　　　・”　（２４）とし
、 とすることができる。

ここでＫは定数であり、次式で表される。

この場合（２５）式によって交流側無効電流指令値Ｉ、
ｑ′を求めても、前述したと同様の効果が得られ、制御
回路を簡略化できる。

第４図は第２発明の実施例を示す電力変換器の制御回路
のブロック図である。加減算器８０３の出力たる交流有
効電流指令値Ｉ　Ｓ？’″を除算ｒｊＩ９０３及びＪ（
Ｉｓ〆）ｚ＋　（Ｉ　ｓ、”）”を演算して実効値を求
める実効値検出回路７１１に与えており、無効電流指令
演算部７０９の出力たる交流無効電流指令値Ｉ、９９を
前記除算器９０３及び実効値検出回路７１１に与えてい
る。除算器９０３の出力Ｉ　Ｓｑ”　／　Ｉ　３１”を
ｔａｎ−’演算部７１０に与えている。ｔａｎ”’演算
部７１０の位相差出カム〇を加減算器８０２に与えてお
り、その他の構成は第１図に示した回路と同様となって
いる。

このようにして実効値検出回路７１１により交流側有効
電流の瞬時指令値Ｉｓ＄の実効値を求めても第１発明と
同様の効果が得られる。

第５図は第３発明に係る電力変換器の制御回路のブロッ
ク図である。位相同期回路７０６の位相出力θをＪ２ｓ
ｉｎ発生部７０７及び−Ｊ２ｃｏｓ発生部７１２に与え
ている。Ｊ２ｓｉｎ発生部７０７の出力√３ｓｉｎθは
、加減算器８０３の出力たる交流側有効電流指令値Ｉ、
？与えている乗算器９０４に与えられており、その出力
を加減算器８０５に与えている。そして加減算器８０５
の出力たる交流側有効電流の瞬時指令値Ｉ？を加減算器
８０１に与えている。また−Ｊ２　　ｃｏｓθを発生す
る前記−Ｊ　２　’ｃｏｓ発生部７１２の出力−Ｊ２ｃ
ｏｓθは、無効電流指令演算部７０９の出力たる交流側
無効電流指令値１３Ｑ”が与えられている乗算器９０５
に与えられている。

この乗算器９０５の出力は前記加減算８０５に与えられ
ている。そしてこれらの回路構成以外の回路部分は第１
図に示したものと同様となっている。

この電力変換器の制御回路は、第１図と同様の回路部分
についてはそれと同様の動作をする。そして無効電流指
令演算部７０９が出力した交流側無効電流指令値Ｉ、９
８と−Ｊ２ｃｏｓ発生部７１２の出力−Ｊ２ｃｏｓθと
が乗算器９０５で乗算される。加減算器８０３が出力し
た交流側有効電流指令値Ｉ　ＳＦ”は√２ｓｉｎ発生部
７０発生用７０７ｓｉｎθと乗算される。そして乗算器
９０４．９０５の各出力が加減算器８０５に与えられて
、その出力が交流側有効電流の瞬時指令値Ｉｓ”となる
。

即ら、 Ｉｓ”　＝４２　Ｉｓｑ”　・ｃｏｓθ＋Ｊ２１ｓど・
ｓｉｎθ＝Ｊ２　１ｓ、”・５ｉｎ（θ−９０−＋Ｊ２
　　ＩｓＰ”・ｓｉｎθ・・・（２７） よって、瞬時指令値Ｉｓ″は交流側無効電流指令値１，
９゛と交流側有効電流指令値Ｉ３．°との和となり、コ
ンバータ部３の交流側電圧■、は■、、６□Ｘ。

以下になる。また交流側無効電流指令値■、９゜はりア
クドルのインピーダンスωＬ、が０．０５〜０．２５ｐ
ｕ程度であり、直流電圧■、の変動範囲が狭い場合は前
記（２５）式から求めても同様の効果が得られる。

第６図は第４発明の実施例を示す電力変換器の制御回路
のブロック図である。３相交流電源３１がリアクトル２
を介して、３相交流電圧を直流電圧に変換するコンバー
タ部３の交流側と接続されており、その直流側はコンデ
ンサ４及び負荷５と接続されている。コンバータ部３は
ダイオ−トラ逆並列接続した図示しないスイッチング素
子をブリッジ接続しであるフルブリッジ形のブリッジ回
路となっている。３相交流電源３１とリアクトル２との
回路途中には変流器６０２を、またコンバータ部３と負
荷５との間の回路途中には変流器６０４を夫々設けてい
る。３相交流電源３１の３相電圧を３相電圧検出器６０
１に与えており、その出力を３相／２相変換器７１３に
与えている。３相／２相変換器７１３の出力Ｖ５４は無
効電流指令演算部７０９に与えられている。変流器６０
２の出力は同期回転座標系による３相／２相変換で有効
分はｄ軸上に、無効分はｑ軸上に表される３相／２相変
換器７１４に与えられており、その出力たる交流側有効
電流ＩＳｄは加減算器８０６に、交流側無効電流１　、
Ｑ＋１は加減算器８０７に夫々与えられている。加減算
器８０６゜８０７の各出力は電流制御回路７０２に与え
られ、その出力はＰＷＭ変調回路７０１に与えられてい
る。ＰＷＭ変調回路７０１の出力は２相／３相変喚器７
１５に与えられ、その出力は前記コンバータ部３へ与え
られている。コンバータ部３の直流側の直流電圧■。

は直流電圧検出器６０３に与えられ、その出力は前記無
効電流指令演算部７０９及び加減算器８０４に与えられ
ている。加減算器８０４にはコンバータ部３の直流側の
直流電圧■。を指令する電圧指令値■ｒが与えられてい
る。加減算器８０４の出力は電圧制御回路７０３に与え
られ、その出力たる電流指令値Ｉどは加減算器８０３に
与えられている。また変流器６０４の出力はフィードフ
ォワード制御部７０５に与えられており、その出力たる
負荷電流指令値Ｉビを加減算器８０３に与えている。加
減算器８０３の出力たる交流側有効電流指令値Ｉ　Ｓｄ
”は無効電流指令演算部７０９及び前記加減算器８０６
に与えられている。

なお、ここで用いている無効電流指令演算部７０９は第
２図に示した回路構成と同様である。

この電力変換器の制御回路は、３相交流電源３１の３相
電圧■３．３相電流Ｉ３及び直流電圧■。。

負荷電流■、を夫々検出して、それらに関連して無効電
流指令演算部７０９．フィードフォワード制御部７０５
．電圧制御回路７０３が制御される制御動作は、第１図
におけるそれらの制御動作と同様である。

しかるに、この制御回路では無効電流指令演算部７０９
で求めた交流側無効電流指令値Ｉ　Ｓｑ”及び加減算器
８０３から出力される交流側有効電流指令値Ｉ　Ｓｄ”
が、加減算器８０７．８０６に各別に与えられ、夫々の
出力が電流制御回路７０２に与えられる。つまり電流制
御回路７０２に与えられる瞬時指令値１２は、交流側無
効電流指令値■、９′と交流側有効電流指令値Ｉ　Ｓｄ
”との和となり、コンバータ部３の交流側電圧■、は■
□□幻以下になる。また交流側無効電流指令値Ｉ　Ｓｑ
”はりアクドルのインピーダンスωＬ、が０．０５〜０
．２５ｐｕ程度であり、直流電圧■、の変動範囲が狭い
場合は前記（２５）式から求めても同様の効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように第１発明によれば、コンバータ部の
直流側の直流電圧を電圧Ｉ旨令値に一致させるように指
令する電流指令値の力率を、交流電源の交流電圧、コン
バータ部の直流側の直流電圧及び交流側有効電流指令値
による出力により変化させてコンバータ部を制御するの
で、交流電源の電圧が広範囲に変動しても電力変換器の
運転を継続することができる。

第２発明は、実効値検出回路により電流指令値の実効値
を得た出力によって電流指令値の力率を変化させてコン
バータ部へ与えるので、交流電源の電圧が広範囲に変動
しても電力変換器の運転を継続することができる。

第３発明によれば、コンバータ部の直流電圧を電圧指令
値と一致させるように演算された交流側有効電流指令値
と、この有効電流指令値に追従するために必要なコンバ
ータ部の交流側電圧をコンバータ部の発生可能な電圧と
すべく演算された交流側無効電流指令値との和の出力を
コンバータ部に与えるから交流電源の交流電圧が広範囲
に変動しても変換器の運転を継続できる。

第４発明によれば、コンバータ部の直流電圧を電圧指令
値と一致させるように演算された交流側有効電流指令値
と、この有効電流指令値に追従するために必要なコンバ
ータ部の交流側の電圧をコンバータ部の発生可能な電圧
とすべく演算された交流側無効電流指令値とを与えるの
で、３相交流電源の３相電圧が広範囲に変動しても電力
変換器の運転を継続できる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明に係る電力変換器の制御回路のブロッ
ク図、第２図は無効電流指令演算部のブロック図、第３
図は本発明の制御回路の場合の交流電源の交流電圧ｖ８
．リアクトルに印加しなければならない電圧ｖＬ、コン
バータ部の交流側の交流電圧ＶＡ及びリアクトルに流れ
る交流電流■。 のベクトル図、第４図、第５図及び第６図は第２発明、
第３発明及び第４発明の各電力変換器の制御回路のブロ
ック図、第７図は従来の電力変換器の制御回路のブロッ
ク図、第８図は従来の制御回路の場合の交流電圧■８．
リアクトルに印加しなければならない電圧■１．コンバ
ータ部の交流側電圧Ｖヶ及びリアクトルに流れる交流電
流■３のベクトル図である。 ■・・・交流型ａ　２・・・リアクトル　３・・・コン
バーク部　５・・・負荷　６０１・・・交流電圧検出器
６０３・・・直流電圧検出器　７０１・・・ＰＷＭ変調
回路７０２・・・電流制御回路　７０３・・・電圧制御
回路７０４・・・電圧指令値設定部　７０５・・・フィ
ードフォワード制御部　７０６・・・位相同期回路７０
７・・・√２ｓｉｎ発生部　７０８・・・ｃｏｓ発生部
７０９・・・無効電流指令演算部　７１０・・・Ｌａｎ
−’演算部７１１・・・実効値検出回路　７１２・・・
−Ｊ２ｃｏｓ発生部７１３．７１４・・・３相／２相変
換器 ８０１．８０２，８０３，８０６．８０７・・・加減算
器９０１．９０４，９０５・・・乗算器　９０２，９０
３・・・除算器なお、図中、同一符号は同一、又は相当
部分を示す。 代理人　　　大　　　岩　　　増　　　雄簗　　１　　
図 第３図 第　　８　　筺 簗　　４　　図 第５図 １、事件の表示　　　特願昭６３−１４□７２５号２１
発明の名称 電力変換器の制御回路 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ５、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」、「発明の詳細な説明」の
欄及び図面 ６、補正の内容 ６−１明細書の「特許請求の範囲」の欄別紙のとおり ６−２明細書の「発明の詳細な説明」の欄（１）明細書
の第９頁８行目から９行目に「リアクトルが印加しなけ
ればならない」とあるのを「リアクトルに印加しなけれ
ばならない」と訂正する。 （２）明細書の第１２頁１３行目に「交流側有効電流」
とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （３）明細書の第１３真２０行目に「交流側有効電流」
とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （４）明細書の第１３真２０行目に「交流側有効電流」
とあるのを「交流側無効電流」と訂正する。 （５）明細書の第１５頁６行目から７行目に「交流側有
効電流」とあるのを［交流側電流Ｊと訂正する。 （６）明細書の第１５頁１２行目から１３３行目「交流
電圧の瞬時値を発生する√２ｓｉｎ発生部」とあるのを
ｒ√２ｓｉｎ発生部」と訂正する。 （７）明細書の第１５頁１４行目に「交流側有効電流」
とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （８）明細書の第１６頁１行目に「第１指令値」とある
のを「第１指令値より求めた交流側有効電流の瞬時指令
値」と訂正する。 （９）明細書の第１６頁２行目及び１３行目に「交流側
を動電流」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 ＱＯＩ　　明細書の第１８頁１行目に「出力ｖｄＪとあ
るのを［出力ｖ、Ｊと訂正する。 αυ　明細書の第１８頁１４行目から１５行目に「交流
側有効電流」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （２）　明細書の第１９頁１１行目から１２行目に「電
圧にする演算を行うようになっている。」とあるのを「
電圧にするために、コンバータが流すべき無効電流を演
算している。」と訂正する。 ０３）　　明細書の第１９頁１５行目に「ｖ５」とある
のを「■、」と訂正する。 Ｑ４）　　明細書の第２３頁１１行目から１３行目に「
いま、交流電源の・・・（中略）・・・成立する交流電
圧■８．」とあるのを「いま、ΔＶＡを正の実数とする
と、次式が成立するような交流電圧Ｖ３．」と訂正する
。 ０ω　明細書の第２４頁６行目にｒ（Ｖ□、１Ｘ、＋Δ
■ヶ）２」とあるのを「（■Ａい□、）２」と訂正する
。 ００　　明細書の第２７頁４行目から５行目に「交流側
有効電流」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 ０η　明細書の第２７頁８行目に「交流側電圧ＶＡ（１
，Ｘ、」とあるのを「交流側電圧は、Ｖ　Ａ　Ｉｍａｘ
ｌ　Ｊと訂正する。 ０９　　明細書の第２８頁１７行目から１８行目に「交
流側有効電流」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 Ｑ９）　　明細書の第２９頁８行目から９行目に「交流
側有効電流」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （２）　　明細書の第３０頁５行目に「交流側有効電流
」とあるのを「交流側電流」と訂正する。 （２１）明細書の第３１頁１８行目にｒｌｓ９”Ｊとあ
るのをｒ１３．Ｊと訂正する。 （２２）明細書の第３３頁１３行目に「との和となり、
」とあるのを「とのｄ−ｑ軸成分に分解して与えられ、
ｄ−ｑ軸上で電流を制御するので、」と訂正する。 （２３）明細書の第３４頁４行目に「による出力により
」とあるのを「により」と訂正する。 ６−３図面 図面の第１図、第４図及び第５図を別紙の通りに訂正す
る。 ７、添付書類の目録 （１１補正後の特許請求の範囲の 全文を記載した書面　　　　　　　１通（２）訂正図面
　　　　　　　　　　　　１通補正後の特許請求の範囲
の全文を記載した書面２、特許請求の範囲 １、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させるＪ２ｓｉｎ
発生部に与えて、該ｆ２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
ータ部へ与えてなる電力変換器の制御回路において、 前記交流電圧、前記直流電圧及び前記第１指令値が与え
られて交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する
無効電流指令演算部と、前記第１指令値及び第２指令値
が与えられる除算器と、該除算器の出力が与えられ第１
、第２指令値の位相差を出力するｔａｎ−’演算部と、
前記１２ｓｉｎ発生部よりも前段に設けており、ｔａｎ
−’演算部の位相差出力が与えられる加減算器と、前記
位相差出力が与えられてそのｃｏｓ分を出力するｃｏｓ
発生部と、該ｃｏｓ発生部の出力及び第１指令値が与え
られる除算器と、該除算器の出力及び前記Ｊ２ｓｉｎ発
生部の出力が与えられる乗算器とを備え、該乗算器の出
力を前記交班冊；流の瞬時指令値として前記コンバータ
部へ与える構成としてあることを特徴とする電力変換器
の制御回路。 ２、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させるＪ２ｓｉｎ
発生部に与えて、該Ｊ２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
ータ部へ与えてなる電力変換器の制御ｎ回路において、 前記交流電圧、直流電圧及び前記第１指令値が与えられ
て交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する無効
電流指令演算部と、前記第１指令値及び第２指令値が与
えられる除算器と、該除算器の出力が与えられ第１゜第
２指令値の位相差を出力するｔａｎ−’演算部と、前記
Ｊ２ｓｉｎ発生部よりも前段に設けており、ｔａｎ−’
演算部の出力が与えられる加減算器と、第１．第２指令
値がともに与えられて、設定した電圧↑指令値と前記直
流電圧とに関連する電流指令値の実効値を検出する実効
値検出回路と該実効値検出回路の出力及び前記−）２ｓ
ｉｎ発生部の出力が与えられる乗算器とを備え、該乗算
器の出力を交流側電流の瞬時指令値として前記コンバー
タ部へ与える構成としてあることを特徴とする電力変換
器の制御回路。 ３、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させるＪ２ｓｉｎ
発生部に与えて、該４２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
ータ部へ与えてなる電力変換器の制御回路において、 前記交流電圧、前記直流電圧及び前記第１指令値が与え
られて、交流側無効電流を指令する第２指令値を出力す
る無効電流指令演算部と、前記交流電圧が与えられて−
Ｊ２ｃｏｓ　θを出力する−√乏−ｃｏｓ発生部と、該
−Ｊ２ｃｏｓ発生部の出力及び前記第２指令値が与えら
れる乗算器と、該乗算器の出力と第１指令値よン゛めた
１記六ゞ０．側　効Ｅ！の瞬”ＪＵ−令値とが与えられ
る加減算器とを備え、該加減算器の出力をｍの瞬時指令
値として前記 コンバータ部へ与える構成としてあることを特徴とする
電力変換器の制御回路。 ４．３相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を
備え、３相交流電流を２相変換して出力する交流側有効
電流及び交流側無効電流を第１．第２加減算器に夫々与
え、該第１゜第２加減算器に交流側有効電流を指令する
第１指令値と交流側無効電流を指令する第２指令値とを
夫々与えて、第１．第２加減算器の出力を前記コンバー
ク部へ与えてなる、電力変換器の制御回路において、 前記３相交流電圧を２相変換する３相／２相変換器と、
該３相／２相変喚器が出力する交流電圧、前記直流電圧
及び交流側有効電流を指令する第１指令値が与えられて
、交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する無効
電流指令演算部とを備え、前記第２指令値を前記第２加
減算器に与えており、前記第１゜第２加減算器の出力を
前記コンバータ部へ与える構成としてあることを特徴と
する電力変換器の制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
   、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させる√２ｓｉｎ
   発生部に与えて、該√２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
   効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
   器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
   ータ部へ与えてなる電力変換器の制御回路において、 前記交流電圧、前記直流電圧及び前記第１指令値が与え
   られて交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する
   無効電流指令演算部と、前記第１指令値及び第２指令値
   が与えられる除算器と、該除算器の出力が与えられ第１
   、第２指令値の位相差を出力するｔａｎ＾−＾１演算部
   と、前記√２ｓｉｎ発生部よりも前段に設けており、ｔ
   ａｎ＾−＾１演算部の位相差出力が与えられる加減算器
   と、前記位相差出力が与えられてそのｃｏｓ分を出力す
   るｃｏｓ発生部と、該ｃｏｓ発生部の出力及び第１指令
   値が与えられる除算器と、該除算器の出力及び前記√２
   ｓｉｎ発生部の出力が与えられる乗算器とを備え、該乗
   算器の出力を前記交流側有効電流の瞬時指令値として前
   記コンバータ部へ与える構成としてあることを特徴とす
   る電力変換器の制御回路。 ２、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
   、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させる√２ｓｉｎ
   発生部に与えて、該√２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
   効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
   器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
   ータ部へ与えてなる電力変換器の制御回路において、 前記交流電圧、直流電圧及び前記第１指令値が与えられ
   て交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する無効
   電流指令演算部と、前記第１指令値及び第２指令値が与
   えられる除算器と、該除算器の出力が与えられ第１、第
   ２指令値の位相差を出力するｔａｎ＾−＾１演算部と、
   前記√２ｓｉｎ発生部よりも前段に設けており、ｔａｎ
   ＾−＾１演算部の出力が与えられる加減算器と、第１、
   第２指令値がともに与えられて、設定した電圧指令値と
   前記直流電圧とに関連する電流指令値の実効値を検出す
   る実効値検出回路と該実効値検出回路の出力及び前記、
   √２ｓｉｎ発生部の出力が与えられる乗算器とを備え、
   該乗算器の出力を交流側有効電流の瞬時指令値として前
   記コンバータ部へ与える構成としてあることを特徴とす
   る電力変換器の制御回路。 ３、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を備え
   、前記交流電圧を、その瞬時値を発生させる√２ｓｉｎ
   発生部に与えて、該√２ｓｉｎ発生部の出力と交流側有
   効電流を指令する第１指令値とを乗算器に与え、該乗算
   器が出力する交流側有効電流の瞬時指令値を前記コンバ
   ータ部へ与えてなる電力変換器の制御回路において、 前記交流電圧、前記直流電圧及び前記第１指令値が与え
   られて、交流側無効電流を指令する第２指令値を出力す
   る無効電流指令演算部と、前記交流電圧が与えられて−
   √２ｃｏｓθを出力する−√２ｃｏｓ発生部と、該−√
   ２ｃｏｓ発生部の出力及び前記第２指令値が与えられる
   乗算器と、該乗算器の出力と第１指令値とが与えられる
   加減算器とを備え、該加減算器の出力を交流側有効電流
   の瞬時指令値として前記コンバータ部へ与える構成とし
   てあることを特徴とする電力変換器の制御回路。 ４、３相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部を
   備え、３相交流電流を２相変換して出力する交流側有効
   電流及び交流側無効電流を第１、第２加減算器に夫々与
   え、該第１、第２加減算器に交流側有効電流を指令する
   第１指令値と交流側無効電流を指令する第２指令値とを
   夫々与えて、第１、第２加減算器の出力を前記コンバー
   タ部へ与えてなる、電力変換器の制御回路において、 前記３相交流電圧を２相変換する３相／２相変換器と、
   該３相／２相変換器が出力する交流電圧、前記直流電圧
   及び交流側有効電流を指令する第１指令値が与えられて
   、交流側無効電流を指令する第２指令値を出力する無効
   電流指令演算部とを備え、前記第２指令値を前記第２加
   減算器に与えており、前記第１、第２加減算器の出力を
   前記コンバータ部へ与える構成としてあることを特徴と
   する電力変換器の制御回路。