JPH0236765A - 電力変換器の制御装置 - 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、交流電源の力率を改善して高効率で運転す
ることのできるＰＷＭ式の電力変換器の制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特開昭５９−１９４６９７号公報に示さ
れた従来のＰＷＭ式の電力変換器の制御装置の一例を示
すブロック図であシ、図におい・て、１はトランジスタ
とダイオードとで構成された電力変換器、２は三相交流
電源でリアクタ３を介して前記電力変換器１に接続され
ている。５は電力変換器１の直流出力側に接続されてい
る平滑用のコンデンサ４の直流電圧を検出する直流電圧
検出器（直流電圧検出手段）、６は三相交流電源２の交
流電圧を絶縁して取り出すためのトランス（電源電圧検
出手段）、７は電力変換器１の交流入力電流を検出する
交流電流検出器である。８は三相交流電源２の電圧と同
相で振幅を基準化した正弦波を出力する電圧変換器、９
は直流電圧検出器５の出力電圧を調節する直流電圧調節
器（直流電圧調節手段）、１０は直流電圧調節器９の出
力と電圧変換器８の出力とを掛算する掛算器、１１は一
定ゲインの交流電流を出力する交流電流調節器（交流電
流調節手段）、１２は三角波発振器、１３は前記交流電
流調節器１１の出力と三角波発振器１２の出力とを比較
しトランジスタのスイッチングのタイミングを決める信
号を出力する比較器、１４はトランジスタを駆動するベ
ースアンプであシ、三角波発振器１２、比較器１３およ
びベースアンプ１４は駆動回路を構成する。また、Ｖど
は直流電圧設定手段（図示せず）が出力する直流電圧指
令である。

次に動作について説明する。まず、電力変換器１の直流
出力電圧は直流電圧指令との偏差に応じて直流電圧調節
器９によりフィードバック制御される。直流電圧調節器
９の出力は電源電圧の位相と同期した三相の正弦波とを
掛算器１０で掛算し、交流入力電流指令とする。従って
、直流電圧調節器９の出力は交流入力電流指令の振幅と
いうことになる。次に交流電流検出器７で検出した交流
入力電流の実際値と掛算器１０から出力された交流入力
電流指令との偏差より交流電流調節器１１でフィードバ
ック制御される。交流電流調節器１１の出力は比較器１
３によｐＰＷＭの搬送波である三角波発振器１２の出力
と比較され、′電力変換器１のトランジスタのスイッチ
ングのタイミングを決める制御信号に変換される。ベー
スアンプ１４はそのトランジスタの制御信号に応じてト
ランジスタを駆動する。このように直流電圧は直流電圧
指令と等しくなるように、また交流入力電流は交流入力
指令（正弦波）と等しくなるように制御される。周知の
ようにＰＷＭ方式の電力変換器は回生運転も可能である
ので電源力率の制御も可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電力変換器の制御装置は以上のように構成されて
いるので、交流電流調節系が比例制御であるため直流電
圧指令に出力電圧を一致させるためには交流電流調節器
１１のゲインを高く設定することが必要で、そのために
は制御装置に存在する動作の無駄時間や雑音、電力変換
器１の非線形な入出力関係の影響等を除去する必要があ
シ、それを怠ると応答が悪化し、またゲインが低いと三
相交流電源２の力率が悪くなるなどの課題があった。

本発明は上記のような課題を解消するためになさ２れた
もので、交流電流調節器１１のゲインを高くすることも
なしに三相交流電源２の力率を常に１．０に保持するこ
とができる電力変換器の制御装置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器の制御装置は交流電流調節器
１１の出力にリアクタ電圧及び同位相の電源電圧とを加
え、かつ直流電圧調節器９の出力を直流出力電流指令値
として非線形変換し交流入力電流指令の振幅を得るよう
にしたものである。

〔作　用〕

この発明におけるリアクタ電圧を入力とするリアクタ電
圧演算手段は交流入力電流の一次結合でリアクタ電圧を
演算し、かつ交流電源の変換器出力の電圧と共に交流入
力電圧指令として加え、また電流振幅変換手段は直流電
圧調節手段の出力、直流電圧検出器の出力及び交流電流
調節器の出力を三相交流電源の電圧から差引いた交流入
力電流指令値を非線形変換する。これらの動作にょシ該
交流電流調節器１１のゲインを低く設定可能にすると共
に交流電源の力率を常に１．０に保つようにする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第４図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図に訃いて、１５は直流電圧調筒器（直流電圧調節手
段）９の出力、直流電圧検出器（直流電圧検出手段）５
の出力及びトランス（電源電圧検出手段）６の出力であ
る電源電圧と同相な電圧とから交流入力電流指令の振幅
を出力する電流振幅変換器（電流振幅変換手段）、１６
は三相交流入力電流からリアクタ３の電圧を得るリアク
タ電圧演算器（リアクタ電圧演算手段）である。

次に動作について説明する。まず、第１図において、直
流電圧検出器（直流電圧検出手段）５によって検出され
た直流電圧Ｖｄが下降した場合にはコンデンサ４を充電
する。その充電電流は電力変換器１の出力の直流電流ｉ
ｄｉが供給する。また直流電圧Ｙｄが上昇した場合には
逆に直流電流ｉｄｉによりコンデンサ４を放電する。従
って直流電圧調節器９の出力はあくまで直流電流ｊｄｉ
の指令値に相当する。つま）電力変換器１゛　の入出力
関係においては当然のことながら電力変換器１の損失を
無視すると、交流入力側の有効電力と直流出力側の電力
とは等しいというととＫなる。後に述べる交流電流制御
系で三相交流電源２の力率が１．０に保たれているもの
とすると、交流電源電圧と同相な成分は交流電流の振幅
変動にょ多発生するリアクタ３の電圧である。第２図（
ａ）に１相のベクトル図を示す。ここで、Ｆｉ　、　Ｉ
　、Ｖはそれぞれｅｉ、■の振幅、ωは三相交流電源２
の角周波数である。第２図かられかるように、電圧ｅに
同相なる電圧Ｖ□は、Ｙｏ　＝　Ｖ　＋　ｊωＬｉであ
るから直流側と交流側の電力の関係は三相交流がバラン
スしていれば次式の関係が成シ立つ。

Ｙｄｉｄｉ＝ｖｏａｊＲ＋ｖｏｓｊｓ＋ｖｏＴＩＴ＝　
　ＶｏＩ　　−（１）従って、交流入力電流指令の振幅
は工“＝２ｖ（Ｉｉ♂ｉ／　３　Ｖｏとする。交流入力
電圧Ｖは検出していないが比較器１３の入力に等しいと
考えられる。リアクタ３の電圧はリアクタ電圧演算器１
６で得ており、ｖ□は第１図かられかるように交流電流
調節器１１の出力を三相交流電源の電圧から差引いた値
になる。このＹ□を使い電流振幅変換器１５での計算を
行う。この変換で正確な交流入力電流指令の蚕幅工　が
得られる。

次に掛算器１０で得られた交流入力電流指令は交流電流
調節器１１に入力される。ここでは三相交流電源２の力
率を常に１．０に保つように従来の電流調節系に三相交
流電源２の電圧とリアクタ３の電圧とを加えている。リ
アクタ３の電圧は第２図に示すように交流入力電流と直
交している。この発明では三相交流の特徴を生かし、交
流入力電流の一次結合で直交成分を演算する。交流入力
電ｊ（ωｉ−１π）・　　ｊ（ωを十暑π）流をｊＢ　
＝＝　ｅ””　、　ｉ３　＝　ｅ　　　Ｂ　　、　ＩＴ
：ｅとすると、ＩＲＫ直交する電流は１ＦＬｏ＝−よ（
ｊｓ　　ｊＴ）てリアクタ電圧はωＬ　ｉＨ□となる。

第３図に示すす７クタ電圧演算器１６で上記の演算が行
われる。

微分により直交する電流を得るのに比較し簡単で、しか
も雑音の影響が小さ＾。交流電流調節器１１は三相交流
電源２の電圧と同相の交流入力電流指令値と実際値との
偏差を定数倍しておシ、実際値が指令値に一致するよう
に働く。第２図（ａ）からゎか°るように電源電圧Ｖか
らリアクタ電圧ωＬｉａ。

を差引くと定常では電力変換器１の入力電圧ｅとなシ、
交流電流調節器１１は変動分だけを補償すれば良いため
そのゲインを低く抑えることができる。しかもゲインを
低く抑えても交流入力電流指令値に実際値が一致するの
で交流電源の力率を１、ＯＫすることができる。

なお、上記実施例では交流電源はすべて三相すべてを扱
ったものを示したが、二相だけを検出し電流制御まで二
相で行い、交流入力電圧指令Ｖ“を二相から三相に変換
しても可能であシ、装置を簡略化することができる。

また、上記実施例では電力変換器１をトランジスタで構
成し比例について示したがサイリスタで構成した場合に
も適用でき、上記実施例と同様の効果が得られる。

さらに、上記実施例において、三相交流電源２を交流負
荷とし電力変換器１の入出力を逆にした場合にも同様な
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、リアクタの出力電圧
と電源電圧とを交流入力電圧指令に加えてこれを補償し
、かつ電力変換器の電流の入出力関係を非線形変換し、
交流電流調節器のゲインを低く抑えるようにしたので、
交流電源の力率を１．０に保つことができる効果がある
。また、リアクタの電圧に交流入力電流の一次結合で得
ているので、簡単でしかも雑音の影響が少ない電力変換
器の制御装置を得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図はこの発明の一実施例による電力変換器の制御装
置のブロック構成図、第２図はこの発明の詳細な説明す
るためのベクトル図、第３図はリアクタ電圧演算器の一
例を示す詳細ブロック図、第４図は従来の電力変換器の
制御装置のブロック構成図である。 図において、１は電力変換器、２は三相交流電源（交流
電源）、３はリアクタ、４はコンデンサ、５は直流電圧
検出器（直流電圧検出手段）、６はトランス（電源電圧
検出手段）、Ｔは交流電流検出器、８は電圧変換器、９
は直流電圧調節器（直流電圧調節手段）、１０は掛算器
、１１は交流電流調節器（交流電流調節手段）、１２は
三角波発振器（駆動回路）、１３は比較器（駆動回路）
、１４はベースアンプ（駆動回路）、１５は電流振幅変
換器（を波振幅変換手段）、１６Ｈ！Ｊアクタ電圧演算
器（リアクタ電圧演算手段）である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 （外２名） 第２図 ■ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　交流電源にリアクタを介して接続したＰＷＭ式の電力
   変換器と、前記電力変換器の直流出力側にコンデンサを
   接続し、そのコンデンサの端子電圧を検出する直流電圧
   検出手段と、直流電圧指令の大きさを設定する直流電圧
   設定手段と、前記直流電圧指令の設定値と上記直流電圧
   検出手段にて検出した直流電圧との偏差より電力変換器
   の直流出力電流指令を出力する直流電圧調節手段と、前
   記直流出力電流指令を交流入力電流指令の大きさに変換
   する電流振幅変換手段と、前記交流電源の電圧を検出す
   る電源電圧検出手段と、前記電源電圧と同相な成分と前
   記交流入力電流指令の大きさとを掛算し交流入力電流指
   令を出力する掛算器と、前記電力変換器の交流入力電流
   の実際値を検出する交流電流検出器と、前記交流入力電
   流指令と前記交流電流検出器にて検出した実際値との偏
   差により補償電圧を出力する交流電流調節手段と、該交
   流入力電流の一次結合より前記リアクタの端子電圧を演
   算するリアクタ電圧演算手段と、前記電源電圧と前記補
   償電圧とリアクタの端子電圧とより電力変換器の交流入
   力電圧の指令値を得、その交流入力電圧の指令値に応じ
   て電力変換器の制御を行う駆動回路とを備えた電力変換
   器の制御装置。