JPH02262871A - 電力変換装置の起動方法 - 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〕 この発明は、例えば電圧形インバータ（以下、インバー
タと省略する）を電力系統に接続し、このインバータか
ら負荷へ高調波電流を供給する高調波補償装置などの電
力変換装置の起動方法に関するものである。

（従来の技術〕 第４図は例えば特開昭６２−１８５５５７号公報に示さ
れた従来の高調波補償装置を示す構成図であり、図にお
いて、１．１４゜２５．２６は開閉器（スイッチ）、３
は開閉器１を介して電力系統に接続された交流リアクト
ル、４はトランジスタ等のスイッチング素子４ａおよび
該素子と並列に接続されたフライホイールダイオード４
ｂとで構成されたインバータ、５は直流コンデンサ、６
は充電抵抗、７は直流電圧設定器、１１，１５．１６は
加算器、１２は電圧調節器、１３は掛算器、１９はコン
パレータ、２１は電力系統に接続された相電圧検出器で
ある。

次に動作について説明する。装置が停止している場合は
、充電抵抗６の短絡用スイッチ２５は開状態、電圧調節
器１２はゼロホールド用スイッチ２６よりゼロホールド
応対にあり、負荷電流より求めた補償すべき高調波電流
ＩＨ“はスイッチ１４によって無効にされ、さらにイン
バータ４のスイッチング素子もオフ状態にある。

この状態からインバータ４を起動させるべく開閉器１が
投入されると、まず、直流コンデンサ５が充電抵抗６を
介して系統電源電圧波高値にまで充電される。このコン
デンサ電圧値が波高値充電完了レベルの値になると、ス
イッチ２５を閉、スイッチ２６を開とし、電圧調節器１
２の出力を掛算器１３、加算器１５．１６を介してコン
パレータ１９に与え、その結果得られるコンパレータ出
力にもとづいてインバータ４の点弧制御を行なうことに
より、直流コンデンサ電圧を設定器７にて設定される所
望の値Ｖｄ”になるように制御する。

そして、このコンデンサ電圧が設定値Ｖｄ”に略一致す
ると、スイッチ１４が閉にされるので、先の直流電圧制
御出力値に高調波電流補償値が加算されて、高調波電流
補償制御が開始される。

（発明が解決しようとする課題） 従来の高調波補償装置などの電力変換装置の起動方法は
以上のように行なわれるので、コンデンサ電圧が系統電
源電圧波高値に充電された後の電圧制御モードに移行の
場合には、直流電圧設定値と実際の直流電圧値の偏差が
大きくて過大な電流指令が出力されることになり、イン
バータのゲートオンと同時に過大電流が流れ、インバー
タを構成するスイッチング素子の定格値を超え該スイッ
チング素子を破壊するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電圧制御モード移行時の過大電流の発生を防
止し、スイッチング素子の破壊防止を図った電力変換装
置の起動方法を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係る電力変換装置の起動方法は、直流コンデ
ンサをフライホイールダイオードを介して系統電源電圧
波高値または初期充電電圧まで充電する第１のステップ
と、直流電圧制御回路に与える基準電圧を系統電源電圧
波高値相当または初期充電電圧相当に設定してインバー
タのゲート信号を活かし、その後、直流電圧の基準電圧
を徐々に上げて直流コンデンサ重圧を定格電圧値まで充
電する第２のステップと、を経てインバータを起動する
ものである。

〔作用〕

この発明における起動方法は、まず、インバータ主回路
のフライホイールダイオードを介して直流コンデンサを
系統電源電圧波高値または初期充電電圧まで充電した後
、直流電圧制御回路に与える基準電圧を系統電源電圧波
高値相当または初期充電電圧相当に設定してインバータ
のゲート信号を活かし、その後、直流電圧の基準電圧を
徐々に上げて直流コンデンサ電圧を定格電圧値まで充電
することにより、インバータ起動時の過大電流の発生を
防止する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について説明する。第１図に
おいて、１，２，９．１４は開閉器（スイッチ）、３は
交流リアクトル、４はインバータ、５は直流コンデンサ
、６は充電抵抗、２１は相電圧検出器で、これ等は前記
第４図に示す従来装置の構成部材と同一または相当部分
である。８は直流電圧指令変化回路、１０．１１，１５
，１６．１８は加算器、１３は掛算器、１７は入力電流
制御回路、２０は搬送波発生回路、２２は電流検出器、
２３は電圧検出器、２４は演算増幅器、２５はＰＬＬ回
路、２７は直流電圧一定指令回路、２８は直流電圧制御
回路、２９はパルス幅変調制御回路である。

第２図はこの発明の起動方法が実施された場合の起動時
の直流電圧Ｖｄと入力電流１ｃの値を示すタイムチャー
ト図である。

次に動作について説明する。装置が停止している場合、
開閉器１，２，９．１４はすべて開状態にあり、インバ
ータ４のスイッチング素子もオフ状態にある。この状態
からインバータ４を起動させるために、まず、充電抵抗
６と直列に接続された補助開閉器２を投入し、直流コン
デンサ５を充電抵抗６を介して充電する。

この後、ＴＩ後にコンデンサ電圧値が初期充電完了レベ
ル以上であることが判別されると、主開閉器１が投入さ
れ、直流コンデンサ５が系統電源電圧波高値まで充電さ
れる。その後、補助開閉器２を問いてインバータのゲー
ト信号を活かし電圧制御モードに移行する。

ここで、高調波電流補償値１ｈ”を与えない状態、すな
わち、直流電圧制御系のみのＰＷＭインバータの動作を
説明する。まず、直流電圧検出器２３を介して検出され
た直流電圧Ｖｄと加算器ｌＯからの電圧指令値Ｖｄ″と
の偏差を加算器１１により求める。当該偏差は直流電圧
制御回路２８に入力され入力電流Ｉｃの波高値指令とな
る。

この波高値指令は掛算器１３に入力され、もう一方の入
力ｓｉｎωｔと掛は合わせられる。当該人力信号ｓｉｎ
ωｔは相電圧検出器２１により検出した電源電圧に同期
した単位正弧波でＰＬＬ回路２５により求められる。こ
の掛算器１３の出力信号は電源から供給させるべき電流
の指令値を与えるものである。

入力電流Ｉｃは電流検出器２２によって検出されて、加
算器１６に与えられ、上記指令値との偏差が当該加算器
１６の出力として得られる。当該偏差は入力電流制御回
路１７に入力され比例増幅される。

加算器１８は電流制御回路１７の出力信号と相電圧検出
器２１により検出した電源電圧を演算増幅器２４で定数
倍した電源電圧補償信号とを加算し、パルス幅変調制御
回路２９に制御入力信号を与える。この制御入力信号は
パルス幅変調制御回路２９において搬送波発生回路２０
の出力信号と比較され、インバータ４のスイッチング素
子の点弧を制御する。

以上は直流電圧制御のみの定常運転時のＰＷＭインバー
タの動作を説明したが、次にゲート信号投入時、すなわ
ち電圧制御モードに移行直後の動作について説明する。

電圧制御モードに移行する前は、開閉器９が開状態であ
り、直流電圧一定指令回路２７の出力は系統電源電圧の
波高値に設定されている。

ゲート信号投入と同時に開閉器９は投入され、その投入
信号により直流電圧指令変化回路８の出力は徐々に大き
くなる。従って、ゲート信号投入時、直流電圧指令値を
与える加算器１０の出力は系統電源電圧の波高値となっ
ており、直流電圧指令値と直流電圧検出値の偏差は；と
なり、入力端子指令値Ｉｃ“も平になる。

従って、直流電圧制御モードに移行した直後の入力電流
は小さな電流が流れるのにとどまる。次に、直流電圧指
令変化回路８の出力が徐々に大きくなり、それに伴って
直流電圧指令値Ｖｄ″も大きくなる。故に、入力電流Ｉ
ｃはほぼ一定値となり直流コンデンサの電圧を徐々に増
加させる。直流電圧指令変化回路８の変化が零となった
時点で、加算器１０の出力、すなわち、直流電圧指令値
Ｖｄ“が定格値になるように設定されている。最終的に
は、直流電圧Ｖｄは指令値Ｖｄ“に一致するように制御
される。そして、直流電圧Ｖｄが指令値Ｖｄ”にほぼ一
致すると開閉器１４が閉じて、高調波電流補償値Ｉｈ″
が加算されて高調波電流補償制御が開始される。

以上、高調波補償装置について説明したが、他の交流電
力を定電圧の直流電力に変換する電力変換装置について
も同様に行えることは言うまでもない。

上記第２図は主開閉器１が投入され、その後、インバー
タのゲート信号を活かして電圧制御モードに移行する場
合について説明したが、第３図に示すように、まず、イ
ンバータのゲート信号を活かして電圧制御モードに移行
した後、主開閉器１を投入し、続いて補助開閉器２を開
くようにして、前記第２図では波高値充電モードであっ
た補助開閉器２の没入からゲート信号を活かすまでをダ
イオード充電モードとするものである。

この場合、直流電圧一定指令回路２７の出力は初期充電
電圧値Ｖｄｏに設定され、ゲート信号投入時、直流電圧
指令値を与える加算器１０の出力は初期充電電圧値にな
っており、直流電圧指令値と直流電圧検出値の偏差は零
となり、入力電流指令値Ｉｃ”も零になる。

従って、直流電圧制御モードに移行した直後の入力電流
は小さな電流が流れるのにとどまるとともに直流電圧が
電源電圧波高値に達する前に直流電圧制御を活かすこと
ができ、結果的に起動時間が短縮される効果がある。

なお、上記実施例では高調波補償装置について説明した
が、他の交流電力を定電圧の直流電力に変換する電力変
換装置についても同様に行えることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、直流電圧制御モード
移行時に、直流電圧指令値を系統電源電圧波高値相当ま
たは初期充電電圧相当に設定したので、ゲート信号投入
時に流れる過大電流を防止することができ、インバータ
を構成するスイッチング素子の破壊を防止し、確実に起
動させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の起動方法を実施する高調波補償装置
を示す構成図、第２図はこの発明の起動方法の一実施例
による第１図装置の起動時の直流電圧及び入力電流の時
間に対する変化値を示すタイムチャート図、第３図はこ
の発明の起動方法の他の実施例による第１図装置の起動
時の直流電圧及び入力電流の時間に対する変化値を示す
タイムチャート図、第４図は従来の起動時を適用する高
調波補償装置を示す構成図である。 １は開閉器、３は交流リアクトル、４はインバータ、５
は直流コンデンサ、１７は入力端子制御回路、２８は直
流電圧制御回路、２９はパルス幅変調制御回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第４図 手 続 捕 正置 （自 発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流リアクトルと開閉器を介して電力系統に接続された
   フライホィールダイオードを有するインバータと、前記
   フライホィールダイオードを介して充電される直流コン
   デンサと、前記直流コンデンサの直流電圧を検知して基
   準電圧に応じた値に制御する直流電圧制御回路と、前記
   直流電圧制御回路の出力信号に応じて交流電源または系
   統電源から供給される電流を制御する入力電流制御回路
   と、前記入力電流制御回路からの出力信号に応じて交流
   側発生電圧を制御するパルス幅変調制御回路とを有する
   電力変換装置において、起動時、まず、前記開閉器を投
   入し、前記直流コンデンサを前記フライホィールダイオ
   ードを介して系統電源電圧波高値または初期充電電圧ま
   で充電する第１のステップと、その後、前記直流電圧制
   御回路に与えられる基準電圧を前記系統電源電圧波高値
   相当または初期充電電圧相当に設定し、その状態で前記
   インバータのゲート信号を活かし、その後、前記基準電
   圧を徐々に上げて前記直流コンデンサを定格電圧値まで
   充電する第２のステップとを経て、前記インバータを起
   動することを特徴とする電力変換装置の起動方法。