JPH02142358A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

Info

Publication number
JPH02142358A
JPH02142358A JP63294572A JP29457288A JPH02142358A JP H02142358 A JPH02142358 A JP H02142358A JP 63294572 A JP63294572 A JP 63294572A JP 29457288 A JP29457288 A JP 29457288A JP H02142358 A JPH02142358 A JP H02142358A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
current
converter
biased
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP63294572A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2607648B2 (ja
Inventor
Kiyoshi Nakada
清 仲田
Mutsuhiro Terunuma
睦弘 照沼
Akira Kimura
彰 木村
Kiyoshi Nakamura
清 中村
Toshihiko Ishida
俊彦 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63294572A priority Critical patent/JP2607648B2/ja
Priority to DE68913663T priority patent/DE68913663T2/de
Priority to EP89121209A priority patent/EP0370388B1/en
Priority to KR1019890017062A priority patent/KR0143911B1/ko
Priority to CN89108822A priority patent/CN1012871B/zh
Publication of JPH02142358A publication Critical patent/JPH02142358A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2607648B2 publication Critical patent/JP2607648B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/125—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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、変圧器を介して交流を直流に変換する電力変
換装置に係り、特に変圧器の偏磁による２次電流の増加
を抑制するのに好適なパルス幅変調形の電力変換装置に
関する。
〔従来の技術〕
パルス幅変調形（以下、ＰＷＭと略す）コンバータを用
いた交直電力変換システムは高効率化、低高調波化が図
れる上、電力回生も可能なことから、様々な用途への適
用が期待されている。
ところで、このようなシステムでは電源との絶縁や変圧
等のために、電源とＰＷＭコンバータとの間に変圧器を
設ける場合が多い。
このようなＰＷＭコンバータにおいて、変圧器の巻線に
直流電圧が印加され、鉄心内の磁束が一方の極性に偏る
、いわゆる偏磁現象が多々発生する。その偏磁現象が発
生する主な原因は、線路に抵抗分があるための電圧降下
によるもの、電源等をいれたときなどのように負荷急変
時に見られる過渡的なもの、また、この変圧器を電気車
に用いた場合、パンクの離線によるものなどがある。こ
のような変圧器の偏磁現象が発生すると、変圧器の鉄心
が飽和して、２次電圧やりアクタンスが著しく減少し、
交流電流に大きな低次高調波成分が発生したり、変圧器
から発生する騒音が著しく増大するなどの問題が生じる
。
特に、ＰＷＭコンバータのような自励式の電力変換器で
は、電源電圧や交流リアクタンスの変化に対して入力電
流の変化が著しいため、変圧器の偏磁によって２次電圧
やりアクタンスが減少すると、コンバータ入力電流が過
電流となって、運転が継続できない。
このような問題点を解決するための従来技術として、特
開昭５３−２０５２５号公報、特開昭６２−１２３９６
３号公報、特開昭５９−１３３１３号公報がある。
特開昭５３−２０５２５号公報に示された装置は、変圧
器の１次電流と２次電流の差がら偏磁を検出し、その偏
磁量に応じて変圧器の３次巻線に流れる電流を調整する
ものである。
この装置では、装置自体の大型化という根本的問題を解
決できない。
特開昭６２−１２３９６３号公報に示された装置は、電
源電圧や制御量の急変等により生じる交流側電流の直流
成分を短時間で除去することにより直流電圧変動の増大
や変圧器の偏磁の発生を抑制し、力率向上、高調波低減
を図ると共に、装置の高機能か、高精度化を実現するこ
とを目的として考案されたものである。この装置では、
交流リアクトルを流れる電流が電源電圧と所定の位相と
なるようにコンバータ入力電圧の振幅・位相信号を出力
するベクトル演算回路、交流リアクトルを流れる直流電
流を検出する直流分検出回路、及び直流分検出回路の出
力に基づいて、交流リアクトルに流れる直流電流がゼロ
となるようにベクトル演算回路から出力される振幅・位
相信号を操作する直流分補償回路を備えている。これに
より、コンバータ入力電圧の振幅・位相指令をベクトル
演算により出力し、交流リアクトルを流れる直流電流に
応じて、交流リアクトルを流れる直流電流がゼロとなる
ように前記振幅・位相指令の少なくとも一方を操作する
ものである。
また、特開昭５９−１３３１３号公報に示された装置は
、インバータで励磁される変圧器やコンバータを負荷と
する変圧器において、スイッチング素子の転流タイミン
グや順方向電圧降下の不揃い等によって生じる直流偏磁
による鉄損や励磁電流の増加を防止するため、変圧器の
１次巻線に流れる電流の第２高調波成分をとりだしこの
信号に応じた直流出力を変圧器の付加巻線に流すもので
ある。
しかし、この方法でも装置自体の大型化という根本的問
題を解決できない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記、特開昭６２−１２３９６３号公報の従来技術は、
変換器自身の発生する直流電圧成分あるいは直流電流成
分によって発生する偏磁や、電流の投入・明断等により
、変圧器の１次巻線に一時的に直流電圧が印加されて発
生する偏磁にたいしては、有効である。
しかし、同一電源（変圧器１次側）に直流電流を発生す
る負荷装置が存在し、変圧器の１次巻線に連続的に直流
電圧が印加されるような場合においては、上記従来技術
では、偏磁を解消することができない。即ち、この装置
では、電源Ｓが変圧器の場合には、１次側に直流電流が
流入して偏磁が発生しても２次側には直流電流は流れず
、低次高調波が発生するだけである。２次電流（リアク
トル電流）に検出すべき直流成分がないため、直流分検
知回路は動作せず、偏磁は解消できない。
また、仮に直流分検出器を１次側に設置して１次側の直
流電流を検出しても、２次側の直流電流を調節すること
で１次側の直流電流を打ち消すことはできず、１次電流
がゼロとなるように制御すると、２次側の直流電流が過
大となり、かえって偏磁が拡大する可能性がある。
また、他の従来技術では、変圧器の１次、２次側の直流
成分は検出するが、変圧器の第３の巻線に補償電流を流
すため装置の大型化は避けられない。また、個別に見る
と特開昭５３−２０５２５号公報では、偏磁の極性判別
が不十分であるために、偏磁の極性によっては、かえっ
て偏磁を増大させる可能性がある。また、特開昭５９−
１３３１３号公報に示された装置では、偏磁量及び極性
をどのように判別するかまた補償回路の操作量も不明で
ある。
本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
ものであり、交流電源に変圧器を介して接続されたＰＷ
Ｍコンバータによって交直変換を行う電力変換器におい
て、変圧器へ電源側または変圧器側から一時的あるいは
連続的に直流電圧が印加されることによって発生する偏
磁現象を未然に防止できる電力変換装置を供給すること
を目的としている。
また他の目的として、１つの変圧器の２次側に複数のコ
ンバータが接続された電力変換装置でもコンバータ間で
干渉を発生させることなく偏磁現象を未然に防止できる
電力変換装置を供給することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
変圧器の偏磁現象は、変圧器に直流電圧成分が印加され
ることによって、鉄心内の磁束が一方の極性に偏るもの
であり、これを解消するには、偏磁状態を確実に検出す
る必要がある。偏磁状態の検出には、変圧器の鉄心内の
磁束を直接観測する方法が最も確実であるが、実際には
その実現が極めて困難である。また同様に電圧時間積を
検出する方法もあるが、困難である。
これにだいし、変圧器の直流アンペアターンの総和を検
出することにより、偏磁量を容易に検出することができ
る。
変圧器の極性及び電流の正極性を第２図（イ）のように
とるものとすれば、変圧器の１次側に直流電流（偏磁電
流と呼ぶ）　Ｉｘａ−を流した際に。
偏磁を解消するのに必要な２次電流の直流成分（補償電
流と呼ぶ）Ｉ、、、は第２図のようになる。
同図から明らかなように、偏磁を解消するには、補償電
流■２□。が、 となるように設定すれば良い。これは変圧器の直流アン
ペアターンの総和がゼロとなるとき、偏磁が解消される
ことを示している。また（１）式の関係は負荷状態に関
わらず成立する。
従って、変圧器の巻線数がｎの場合、直流成分に対する
アンペアターンの総和ＡＴが、ここに、ＮｋＳｋ番目の
巻線の巻数 Ｉｋｄｃ：に番目の巻線電流の直流成分となるように補
償電流を設定すれば良く、ｊ番目の巻線から補償する場
合、補償電流Ｉｊｄｃは、で与えられる。
この方法によれば、どの巻線から偏磁電流が流入しても
偏磁状態を確実に検出し、偏磁の解消が可能である。
一方、１次電流あるいは２次電流に含まれる偶数次長波
成分を検出することによっても、偏磁状態を検出できる
。
第４図は、偏磁電流に対して１次電流に含まれる各電流
成分の関係を実験的に求めたものである。
同図において、偏磁電流が増加するに伴い、第２調波成
分をはじめとする偶数次調波成分が偏磁電流にほぼ比例
して増加することが分かる（図には第２調波成分のみ示
しである）。このような偶数次調波成分が発生するのは
、変圧器の鉄心の磁化特性の影響で電流波形が正負非対
象となるためである。また、偶数次調波成分の極性は偏
磁の方向によって異なることから、これを検出すること
により偏磁の極性を検出できる。このようにして、１次
電流の偶数次調波成分から直流アンペアターンに相当す
る偏磁の状態量を検出できる。尚、２次電流についても
、偏磁によって偶数次調波成分が発生するため、これを
検出することで、１次電流の場合と同様に偏磁の状態量
を検出できる。
また、以上のように検出された偏磁の状態量をそのまま
変圧器の出力巻線に注入しても偏磁を未然に防ぐことは
困難で、そのためにはなんらかの補償をかけてやらなけ
ればならない。その手段は、前記の方法で検出した偏磁
の状態量がゼロになっても直流補償電流を流しつづける
手段でなければならない。もし、このような補償手段で
ないと補償の結果偏磁の状態量がゼロになった場合補償
量がゼロになってしまい再び偏磁状態に戻ってしまう。
以上のような検出信号による補償信号に基づいて、第２
図に示すように変圧器の出力巻線に直流電流を注入する
手段を設けることにより、偏磁は解消される。例えば、
同図（ａ）に示すように、変圧器１次巻線に正の直流電
圧Ｅｄｃを含む正弦波状の電圧が印加されると、鉄心は
正極性に偏磁され、同図に示すような励磁電流が流れて
バランスする。この場合、コンバータ入力電圧ｅｃに同
図に示す極性で直流電圧Ｅｃｏを発生させ、直流アンペ
アターンが等しくなるように２次巻線に負の極性の直流
電流を注入することで、偏磁は抑制される。
同図（ｂ）に示すような極性で変圧器１次巻線に直流電
圧Ｅｄｃが印加された場合にも、同様にして。
コンバータ入力電圧ｅ、に同図（ａ）とは逆極性の直流
電圧Ｅｃｏを発生させ、直流アンペアターンが等しくな
るように２次巻線に直流電流を注入することで、偏磁は
抑制される。
〔作用〕
これにより、変圧器の偏磁をアクティブに解消すること
が可能となり、偏磁による２次電流の増加や励磁電流の
増加による低次高調波成分の発生、騒音の増加等が防止
される。
〔実施例〕
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。
同図は単相交流を電源とする電力変換システムへの本発
明の適用例を示すものであり、ＡＣ３は単相交流電源、
ＺＬＩＮは架線のインピーダンス要素、ＴＲは変圧器、
ＡＣＬは交流リアクトル、ＣＯＮは交流を直流に変換す
るＰＷＭコンバータ、ＦＣは直流平滑用フィルタコンデ
ンサ、ＬＯＡＤは負荷装置である。
一方、ＡＶＲは直流電圧指令Ｅｄ”と直流電圧ｅｄとの
差からコンバータ入力電流１２（変圧器ＴＲの２次電流
）の有効電流指令Ｉｒ”を作成する電圧調整回路、ＡＣ
Ｒｌは前記有効電流指令Ｉｒ”と電流検出回路ＣＤＴに
より検出されたコンバータ入力電流１２の有効成分Ｉｒ
との差からコンバータ入力電圧ｅｃの電源直交成分指令
Ｅｃｉ”を作成する有効電流調節回路であり、ＡＣＲ２
はコンバータ入力電流１２の無効成分指令Ｉｉ”前記電
流検出回路ＣＤＴにより検出されたコンパ−１タ入力電
流１２の無効成分Ｉｉとの差からコンバータ入力電圧ｅ
、の電源同相成分指令Ｅｃｒ”を作成する無効電流調節
回路である。また、ＭＷＧはコンバータ入力電圧ｅ、の
電源同相成分指令Ｅａｒ”、電源直交成分指令Ｅｃｉ”
および後述の直流成分指令Ｅｃｏゝからパルス幅変調の
ための変調波信号ｙ、を作成する変調波発生回路、Ｐｗ
には前記変調波信号ｙ、とキャリア信号ｙ。とを比較し
て、ＰｗＭコンバータを構成するスイッチング素子をオ
ン・オフ制御するためのゲート信号を出力するパルス幅
変調回路である。
また、破線で囲んだＤＴは、変圧器ＴＲの偏磁状態を検
出する偏磁量検出回路であり、変圧器１次電流の直流成
分■□、、を検出する直流成分検出回路ＤＣＤＩ、１次
電流の直流成分子、。を２次電流に換算するためのゲイ
ン調節回路ＧＡＩＮＩ及び２次電流の直流成分■２４８
を検出する直流成分検出回路ＤＣＤ２から構成され、直
流アンペアターンの総和に相当するΔＩｄｃ（Ｉｏ、と
Ｌｄｒ、の差）を出力する。ＤＣＣはΔＩｄｃからコン
バータ入力電圧ｅ。の直流成分指令Ｅｃｏ”を作成する
補償回路である。
以下、第１図及び第５図を用いて本実施例の動作を説明
する。
第１図において、変圧器ＴＲの１次巻線には、電源ＡＣ
３から線路のインピーダンス、　ＺＬＩＮ（Ｌ　ｆ　：
線路のインダクタンス、Ｒｆ：線路の抵抗）を介して、
電源（変圧器１次電圧ｅｘ）が供給される。変圧器ＴＲ
は、これを変圧してコンバータに適した２次電圧ｅ２を
出力し、交流リアクトルＡＣＬを介してＰＷＭコンバー
タＣＯＮに供給する。ＰＷＭコンバータＣＯＮは交流側
入力電圧（コンバータ入力電圧）ｅ。の振幅及び位相を
調節することにより力率１で、所定の電力を供給する運
転を行う。このｅ。
の振幅及び位相の調節は次のようにして行われる。
即ち、電圧調節回路ＡＶＲは直流電圧指令Ｅｄ”と直流
電圧ｅｄとの偏差がゼロとなるように、コンバータ入力
電流１２の有効成分指令Ｉｒ”を調節する。これにより
、所定の電力を供給するのに必要な有効成分指令Ｉｒ”
が設定される。この有効成分指令Ｉｒ”と電流検出回路
ＣＤＴにより検出されたコンバータ入力電流１２の有効
成分Ｉｒとの偏差がゼロとなるように有効電流調節回路
ＡＣＲ１により、コンバータ入力電圧ｅ。の電流直交成
分指令Ｅｃｉ”を調節する。
また、無効電流指令Ｉｉ”は力率指令に相当するもので
、通常は力率が１となるように、Ｉｉ”＝０（無効電流
がゼロ）に設定される。従って、無効電流調節回路ＡＣ
Ｒ２はコンバータ入力電圧ｅ２の電源同相成分指令Ｅｃ
ｒ”を調節する。
これらの指令値Ｅｃｉ”およびＥａｒ”より、変調波発
生回路ＭすＧは、第５図（ａ）に示すような変圧器２次
電圧ｅ２に対して所ていの振幅と位相をもった正弦波状
の変調波信号ｙ、を出力する。パルス幅変調回路ＰＷＭ
は、変調波信号ｙ、と三角波状のキャリア信号ｙ、と比
較して、その大小関係より、各アームのスイッチング素
子の導通状態を ｙ、＞ｙアのとき、上アームニオン 下アーム：オフ ｙ−＜ｙ。のとき、上アーム二オフ 下アームニオン のように決定し、これに応じたゲート信号を出力する。
このようにして、ＰＷＭコンバータは直流電圧及び力率
１を維持しながら所定の電力で運転される。
いま、変圧器ＴＲの１次側に直流電流をとるような負荷
装置が存在する例を考えると、線路の抵抗分Ｒｆの電圧
降下によって、変圧器の１次巻線に直流電圧が印加され
る。このようにして偏磁が発生すると、偏磁量検出回路
ＤＴは、直流成分検出回路ＤＣＤ　１により変圧器１次
電流の直流成分■４．。を検出して、ゲイン調節回路Ｇ
ＡＩＮＩで直流成分ｌ１ｄｃによるアンペアターンを２
次電流に換算し、この出力Ｉ２ｄ。と直流成分検出回路
ＤＣＤ２から出力される２次電流の直流成分Ｉ、。どの
差ΔＩｄｃ　（補償電流の偏差）を出力する。補償回路
ＤＤＣは積分要素を含んでいるので、偏磁量検出回路の
出力ΔＩｄｃがゼロとなるように、またゼロとなった後
は、ΔＩｄｃがゼロを保持するように、コンバータ入力
電圧のｅ、の直流成分指令Ｅｃｏ°を調節し、変調波発
生回路ＭｌｉｌＧに出力する。変調波発生回路ＭＩｔＧ
は、第５図（ｂ）に示すように、直流成分指令Ｅｃｏ”
に応じて変調波信号ｙ、をＹｍｏだけシフトして、パル
ス１贋変調回路ＰＩｉ１Ｍに出力するパルス幅変調回路
ＰすＭは、変調波イご号ｙ。
キャリア信号ｙ。を比較してゲート信号を出力する。
その結果、ＰすＨコンバータは同図（ｂ）のような直流
電圧を含むコンバータ入力端子電圧を発生し、偏磁を打
ち消すように変圧器に注入する直流電流を制御する。こ
のようなコンバータ入力電圧の直流成分の調整は、交流
成分の調整とは独立に行われるから、力率１での運転に
対しての影響は殆どない。
以上のようにして、変圧器の偏磁補償制御が行われ、偏
磁が解消されて、コンバータ入力電流の増加や励磁電流
の増加が抑えられる。また、ＰＷＭコンバータで直接偏
磁補償を行うため、変圧器に新たな補償用巻線及び補償
用変換器を設ける必要もなく、コンパクトな装置が実現
できるなどの効果がある。
ところでコンバータ入力電圧のｅ。の直流成分Ｅｃｏに
対する２次電流直流成分Ｌａ。（補償電流）の関係が明
らかな場合は、第１図における直流成分検出回路ＤＣＤ
２が省略でき、第６図に示すように１次電流の直流成分
のみ検出することで、偏磁を解消することができる。同
図において、偏磁量検出回路ＤＴは、１次電流の直流成
分を検出する直流成分検出回路ＤＣＤＩと、その出力の
ゲインを調節するゲイン調節回路ＧＡＩＮＩから構成さ
れ、　ＤＣＤ２は偏磁量検出回路ＤＴの出力から、これ
に応じた補償電流工２１゜を流すのに必要なコンバータ
入力電圧ｅ。の直流成分指令Ｅｃｏ”を作成するもので
ある。その他の構成及び動作は、第１図と同様である。
本実施例によれば、極めて簡単な検出回路及び補償回路
の構成で偏磁の解消が可能となる。
一方、第１図における偏磁量検出回路ＤＴは、第７図に
示すように１次電流または２次電流に含まれる偶数調波
成分（第７図は第２調波成分による例）を検出すること
によっても実現できる。
同図において、ＢＰＦは、第２調波成分を検出するフィ
ルタ回路、ＭＵＬＩ、ＭＵＬ２は乗算器、ＤＣＤ３は直
流成分検出回路、　ＧＡＩＮ２はゲイン調節回路である
。
同図は、第１図の破線部で囲んだ偏磁量検出回路ＤＴの
みを示したものであり、その他の回路構成及び回路動作
は第１図と同様である。以下、本実施例による偏磁量検
出回路の動作について、第９図を用いて説明する。第９
図は、偏６！＆電流が正及び負の場合（無負荷）におけ
る動作波形の一例を示したものである。第７図のフィル
タ回路ＢＰＦは第９図（ロ）に示すような２次電流１２
に含まれる第２調波成分１２２を検出する。この第２調
波成分１１□と、第９図（イ）に示す変圧器２次電圧ｅ
２（１次電圧でも良い）を乗算器ＭＵＬＩで自乗して得
られた第９図（ハ）に示す信号とを乗算器ＭＵＬ２で掛
けあわせ、第９図（ニ）に示す信号を作成し、直流成分
検出回路ＤＣＤ３でその直流成分（平均値）を検出する
。更に、ゲイン調整回路ＧＡＩＮ２で符号を反転してゲ
インを調節し、補償電流の偏差ΔＩｄｃを作成するもの
である。このΔＩｄｃが、第１図の偏磁量検出回路ＤＴ
の出力に相当する信号である。
本実施例では、直流成分よりもレベルの大きな第２調波
成分で変圧器の偏磁状態を検出しているため応答が早く
、精度良く偏磁を検出でき、特に鉄心の磁束密度を高く
設定した変圧器を用いた場合に有効である。また、定数
の設定誤差による影響がなく、１次電流の代わりに２次
電流を検出することにより実現しているため、一般的に
高電圧となる１次側に電流検出器を設ける必要がないな
どの効果がある。
第８図は、他の偏磁検出手段による実施例であり、偏磁
量検出回路のみ示しである。その他の回路構成及び動作
は、第１図と同様である。
本実施例では、２次電流に含まれる第２調波成分をフィ
ルタ回路ＢＰＦで検出し、絶対値回路ＡＢＳで絶対値を
取った後に直流成分検出検出回路ＤＣＤ４で平均するこ
とで偏磁量を検出する。一方、２次電流に含まれる直流
成分を直流成分検出回路ＤＣＤ５で検出し、極性判別回
路ＰＬＯで偏磁の極性を検出する。
これらの出力を乗算器ＭＵＬ３で掛けあわせ、ゲイン調
節回路ＧＡＩＮ３によりゲインを調節することで、補償
電流の偏差ΔＩｄｃを作成するものである。
本実施例によれば、第２調波成分によって偏磁量を検出
するため高応答で精度良く偏磁量を検出でき、また、偏
磁の極性は直流成分の極性によって検出するためフィル
タ回路ＢＰＦの位相特性の影響を考慮する必要がなくな
り、極性判別の基準となる電圧信号を省略でき、乗算器
の数を低減できるなどの効果がある。
第１０図には１個の変圧器ＴＨに複数個のコンバータが
並列運転をしている多重化された場合を示している。こ
こでは、負荷が１個の場合を例に取って説明するが、夫
々のコンバータが夫々負荷を取っても差し支えない。ま
た、本図では紙面の関係上第１図と同様のものは簡鴫化
している。同図において、変圧器ＴＲはｎ台のＰＷＭコ
ンバータＣ０ＮＥ〜Ｃ０Ｎｎを接続するためのｎ個の２
次巻線を備えている。また、ＣＴＲＬ〜ＣＴＲｎは上記
コンバータを有効電流指令回路ＩＲＡの出力に応じてコ
ンバータ入力電流をΦ！■御する電流制御回路であり、
第１図のものと同−植成である。
ＤＴは変圧器の各巻線電流を検出して、直流アンペアタ
ーンの総和を算出する偏磁量検出回路であり、その他の
構成は第１図と同様である。
偏磁量検出回路ＤＴは、変圧器ＴＲの各巻線電流から直
流成分を検出し、直流アンペアターンの総和ΔＩｄｃが
を演算、出力する。この出方に応じて、補償回路ＤＣＣ
ＩはΔＩｄｃがゼロとなるように積分補償を行い、コン
バータ六方電圧の直流成分指令Ｅｃｏ”を作成し、電流
制御回路ＣＴＲＬ−ＣＴＲｎに入力する。その結果、各
コンバータＣ０Ｎ１〜Ｃ０Ｎｎに直流の補償電流が１　
／　ｎに分配してながれ偏磁が解消される。
本実施例では、偏磁を補償する為の直流電流を各ＰＷＭ
コンバータに分担させるため、コンバータ入力電流の補
償電流によるその増加が少なく、主回路素子の電流容量
の低減が図れる。また、コンバータ入力電流の直流成分
によって発生する直流電圧脈動も抑制されるなどの効果
がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、変換器側から引き起こされる変圧器の
偏磁のみならず電源側に起因する変圧器の偏磁をも解消
することができ、連続的な偏磁についても有効に動作し
、しかも未然に防止しうるので、偏磁に伴うリアクタン
ス減少や変圧器２次電圧変動が抑制される。そのため、
コンバータ入力電流（変圧器２次電流）の局部的な増加
が抑えられ、主回路スイッチング素子を荷電流から保護
できる。また、励磁電流の増加にともなって発生する低
次高調波成分を除去できる。更に、偏磁により著しく増
大する変圧器の騒音を低減できる。
そして、電力変換器にある既存の部品を活用することが
できるので新たに付加する部品点数が少なくすむなどの
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図は偏磁
の抑制方法を説明するための図、第３図は偏磁電流と補
償電流との関係の１例を示す図、第４図は偏磁電流に対
する１次電流各成分の関係の１例を示す図、第５図は第
１図の回路動作を説明するための図、第６図〜第８図は
他の実施例を示す図、第９図は第７図に示す実施例の動
作を説明するための図、第１０図は複数コンバータを箇
えた偏磁補償の猜成図である。 符号の説明 ＡＣ５・・・単相交流電源、ＺＬＩＮ・・・架線インピ
ーダンス。 ＴＲ・・・変圧器、　ＡＣＬ・・・交流リアクトル、Ｃ
ＯＮ・・・ＰすＮコンバータ、ＦＣ・・・直流コンデン
サ、ＬＯＡＤ・・・負荷装置、ＡＶＲ・・・電圧調節回
路、ＡＣＩＩＩＩ・・・有効電流検出回路、ＡＣＲ２・
・・無効電流検出回路、ＭＷＧ・・・変調波発生回路、
Ｐ目・・・パルス幅変調回路、ＤＴ・・・偏磁量検出回
路、ＤＣＣ・・・補償回路、ＤＣＤ１〜８・・・直流成
分検出回路、ＣＤＴ・・・電流検出回路、ＢＰＦ・・・
バンドパスフィルタ、ＭＵＬＩ〜３・・・乗算器、ＧＡ
ＩＮＩ〜５・・・ゲイン調節回路、ＡＢＳ・・・絶対値
回路、ＰＬＯ・・・極性判別回路、ＣＴＲ・・・制御回
路 第　２　図 （＆） １ｉｔａ （ｂ） 第　３１１１１ 補 ｌｌｌ　　４図 第ら図 ＜＆＞　ｉＭ畜叫 ＜ｂ＞　　ｓ磁時 １１１０図 冨 ？ 口 （α） τｌｄｃ＞Ｏの１％名 （ｂ） 工１ｄｃ　＜　Ｏの４台 第 図 第 ？ 図 ０Ｉ！ｌ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、交流電源電圧を所定の交流電圧に変換する変圧器と
    、その２次側に接続して交流を直流に変換するパルス幅
    変調（ＰＷＭ）コンバータと、前記コンバータの直流側
    に接続された負荷装置と、前記コンバータを構成するス
    イッチング素子をオン・オフ制御する手段からなる電力
    変換装置において、前記変圧器の偏磁に関する状態量を
    検出する手段と、その検出値を上記制御手段に入力し、
    前記パルス幅変調コンバータの交流側にその検出値に応
    じた直流成分を発生させる手段とを設けたことを特徴と
    する電力変換装置。 ２、第１項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、変圧器の直流アンペ
    アターンの総和を検出することを特徴とする電力変換装
    置。 ３、第１項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、２次電流または１次
    電流に含まれる偶数次調波成分を検出することを特徴と
    する電力変換装置。 ４、第１項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、偏磁の大きさを１次
    電流または２次電流に含まれる偶数次調波成分の振幅で
    検出し、かつ、偏磁の極性を１次電流または２次電流に
    含まれる直流成分で検出することを特徴とする電力変換
    装置。 ５、第１項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、１次電流に含まれる
    直流成分を検出することを特徴とする電力変換装置。 ６、交流電源電圧を所定の交流電圧に変換し、複数の２
    次巻線に変換された交流電圧を供給する変圧器と、その
    複数の２次巻線に接続され交流を直流に変換する複数の
    パルス幅変調（ＰＷＭ）コンバータと、前記コンバータ
    の直流側出力端子に接続された負荷装置と、前記夫々の
    コンバータを構成するスイッチング素子をオン・オフ制
    御する手段からなる電力変換装置において、前記変圧器
    の偏磁に関する状態量を検出する手段と、その検出値を
    上記制御手段に入力し、前記複数のパルス幅変調コンバ
    ータの交流側にその補償値に応じた直流成分を発生させ
    る手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。 ７、第６項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、変圧器の直流アンペ
    アターンの総和を検出することを特徴とする電力変換装
    置。 ８、第６項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、１次電流または２次
    電流に含まれる偶数次調波成分を検出することを特徴と
    する電力変換装置。 ９、第６項記載の電力変換装置において、変圧器の偏磁
    に関する状態量を検出する手段は、偏磁の大きさを１次
    電流または２次電流に含まれる偶数次調波成分の振幅で
    検出し、かつ、偏磁の極性を１次電流または２次電流に
    含まれる直流成分で検出することを特徴とする電力変換
    装置。 １０、第６項記載の電力変換装置において、変圧器の偏
    磁に関する状態量を検出する手段は、１次電流に含まれ
    る直流成分を検出することを特徴とする電力変換装置。 １１、交流電源電圧を所定の交流電圧に変換する変圧器
    と、その２次側に接続され交流を直流に変換するパルス
    幅変調（ＰＷＭ）コンバータと、そのコンバータの直流
    側に接続された負荷装置と、前記コンバータに入力する
    電流の有効電流指令値を作成する有効電流指令作成手段
    と、前記コンバータの力率を指令する力率指令手段と、
    前記変圧器の偏磁に関する状態量を検出する手段と、前
    記コンバータが前記状態量検出手段の検出値に応じて、
    交流側に出力する直流成分を指令する直流成分指令手段
    と、前記有効電流指令作成手段の出力と、前記力率指令
    手段の出力と、前記直流成分指令手段とも出力を取り込
    み、それら出力に応じて前記パルス幅変調コンバータを
    構成するスイッチング素子をオンオフ制御する手段とを
    設けたことを特徴とする電力変換装置。
JP63294572A 1988-11-24 1988-11-24 電力変換装置 Expired - Lifetime JP2607648B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63294572A JP2607648B2 (ja) 1988-11-24 1988-11-24 電力変換装置
DE68913663T DE68913663T2 (de) 1988-11-24 1989-11-16 Leistungskonverter.
EP89121209A EP0370388B1 (en) 1988-11-24 1989-11-16 Power converter
KR1019890017062A KR0143911B1 (ko) 1988-11-24 1989-11-23 전력변환장치
CN89108822A CN1012871B (zh) 1988-11-24 1989-11-23 电力变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63294572A JP2607648B2 (ja) 1988-11-24 1988-11-24 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02142358A true JPH02142358A (ja) 1990-05-31
JP2607648B2 JP2607648B2 (ja) 1997-05-07

Family

ID=17809517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63294572A Expired - Lifetime JP2607648B2 (ja) 1988-11-24 1988-11-24 電力変換装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0370388B1 (ja)
JP (1) JP2607648B2 (ja)
KR (1) KR0143911B1 (ja)
CN (1) CN1012871B (ja)
DE (1) DE68913663T2 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0355812A (ja) * 1989-07-25 1991-03-11 Toshiba Corp 変圧器鉄心の直流偏磁検出方法
JP2013532937A (ja) * 2010-07-20 2013-08-19 エンプリマス、エルエルシー 電力系統保護用の連続無停止ａｃ接地システム
JP2013539336A (ja) * 2010-07-20 2013-10-17 エンプリマス、エルエルシー 検知システム、検知方法および自己テスト方法
JP2016116423A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社日立製作所 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法
US10931096B2 (en) 2015-01-06 2021-02-23 Techhold Llc Systems and methods for actuating a transformer neutral blocking system
US10985559B2 (en) 2017-02-03 2021-04-20 Techhold Llc Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
USRE48775E1 (en) 2010-07-20 2021-10-12 Techhold, Llc Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system
US11451047B2 (en) 2017-03-30 2022-09-20 Techhold, Llc Protection of electrical devices based on electromagnetic pulse signal

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19728318C1 (de) * 1997-06-27 1999-04-01 Daimler Benz Ag Verfahren zur Vermeidung der Sättigung von Einphasentransformatoren durch Gleichflüsse
KR100348356B1 (ko) * 1999-11-05 2002-08-10 한국전기연구원 다권선 변압기를 사용하는 ａｃ/ｄｃ 컨버터 병렬운전제어방법
AT504106B1 (de) * 2006-08-24 2008-03-15 Elin Ebg Traction Gmbh Verfahren zur regelung eines netzstromrichters für schienenfahrzeuge
US10014791B2 (en) 2012-08-24 2018-07-03 Abb Schweiz Ag Distribution transformer
CN103743946B (zh) * 2014-01-24 2016-04-06 镇江天力变压器有限公司 一种高频除尘电源谐振电流的积分电路
JP6378572B2 (ja) * 2014-07-30 2018-08-22 株式会社日立産機システム 電力変換制御装置および太陽光発電システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5242215A (en) * 1975-10-01 1977-04-01 Mitsubishi Electric Corp Inverter
JPS6152159A (ja) * 1984-08-21 1986-03-14 Mitsubishi Electric Corp 電源装置
JPS6192173A (ja) * 1984-10-12 1986-05-10 Toshiba Corp 電力変換装置
JPS62210866A (ja) * 1986-03-11 1987-09-16 Hitachi Ltd Ｐｗｍ電力変換器の制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4329595A (en) * 1979-12-07 1982-05-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy AC Resonant charger with charge rate unrelated to primary power frequency
DE3402954C1 (de) * 1984-01-28 1985-10-17 Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid UEberstromerfassung bei einem gesteuerten Gleichrichter
US4642747A (en) * 1985-05-22 1987-02-10 Westinghouse Electric Corp. Fault-protection apparatus for static AC-to-AC converters and unrestricted frequency changer (UFC) system including such fault-protection apparatus
DE3522872A1 (de) * 1985-06-26 1987-01-08 Siemens Ag Digitales verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung eines netzgefuehrten stromrichters
US4729082A (en) * 1985-11-21 1988-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for power converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5242215A (en) * 1975-10-01 1977-04-01 Mitsubishi Electric Corp Inverter
JPS6152159A (ja) * 1984-08-21 1986-03-14 Mitsubishi Electric Corp 電源装置
JPS6192173A (ja) * 1984-10-12 1986-05-10 Toshiba Corp 電力変換装置
JPS62210866A (ja) * 1986-03-11 1987-09-16 Hitachi Ltd Ｐｗｍ電力変換器の制御装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0355812A (ja) * 1989-07-25 1991-03-11 Toshiba Corp 変圧器鉄心の直流偏磁検出方法
JP2013532937A (ja) * 2010-07-20 2013-08-19 エンプリマス、エルエルシー 電力系統保護用の連続無停止ａｃ接地システム
JP2013539336A (ja) * 2010-07-20 2013-10-17 エンプリマス、エルエルシー 検知システム、検知方法および自己テスト方法
JP2016185071A (ja) * 2010-07-20 2016-10-20 エンプリマス、エルエルシー 電力系統保護用の連続無停止ａｃ接地システム
USRE48775E1 (en) 2010-07-20 2021-10-12 Techhold, Llc Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system
JP2016116423A (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社日立製作所 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法
US10931096B2 (en) 2015-01-06 2021-02-23 Techhold Llc Systems and methods for actuating a transformer neutral blocking system
US10985559B2 (en) 2017-02-03 2021-04-20 Techhold Llc Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
US11451047B2 (en) 2017-03-30 2022-09-20 Techhold, Llc Protection of electrical devices based on electromagnetic pulse signal

Also Published As

Publication number Publication date
JP2607648B2 (ja) 1997-05-07
CN1043049A (zh) 1990-06-13
DE68913663T2 (de) 1994-08-25
EP0370388B1 (en) 1994-03-09
CN1012871B (zh) 1991-06-12
DE68913663D1 (de) 1994-04-14
KR900008752A (ko) 1990-06-03
EP0370388A3 (en) 1990-11-07
EP0370388A2 (en) 1990-05-30
KR0143911B1 (ko) 1998-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6917271B2 (en) Cross current control for power converter systems and integrated magnetic choke assembly
CA2051143C (en) Inverter control device
US6201720B1 (en) Apparatus and methods for space-vector domain control in uninterruptible power supplies
JPH02142358A (ja) 電力変換装置
CA2285846C (en) Power converting system multiplexed with voltage dividing transformers, the voltage transformers, and controller for the system
US11909305B2 (en) AC-to-DC power converter which removed a common mode component form the output current
JP5147624B2 (ja) インバータ装置
JP3236986B2 (ja) 電力変換システム
JP2527911B2 (ja) Ｐｗｍコンバ―タ
Kolar et al. A new concept for reconstruction of the input phase currents of a three-phase/switch/level PWM (VIENNA) rectifier based on neutral point current measurement
JP2002272113A (ja) 直流リアクトル装置及び高周波抑制制御装置
JP4320228B2 (ja) 自励式変換器の制御装置
JP4607617B2 (ja) 電力変換装置の制御装置
JP3690584B2 (ja) 直流リアクトルの制御装置
JP2001258264A (ja) 電圧形自励式変換器の制御装置
CN118100614A (zh) 一种混合变压器的励磁涌流抑制方法及混合变压器
JPS6364574A (ja) インバ−タの制御回路
Jacobs et al. Shunt hybrid power filter control in power systems with interharmonics
JPH0974678A (ja) 電力調整装置
JPH04319717A (ja) 電力補償装置
JP3191055B2 (ja) パッシブ併用アクティブフィルタの制御回路
JPH03108011A (ja) 静止形無効電力補償装置
JPH06133458A (ja) アクティブフィルタの電流指令回路
JPS63245268A (ja) 電流形ｐｗｍ変換器の制御方法
JPH078112B2 (ja) アクテイブフイルタ

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080213

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213

Year of fee payment: 12