JPH03135376A - 電力供給装置の制御回路及び制御方法並びに電力供給装置 - Google Patents
電力供給装置の制御回路及び制御方法並びに電力供給装置Info
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- JPH03135376A JPH03135376A JP1268951A JP26895189A JPH03135376A JP H03135376 A JPH03135376 A JP H03135376A JP 1268951 A JP1268951 A JP 1268951A JP 26895189 A JP26895189 A JP 26895189A JP H03135376 A JPH03135376 A JP H03135376A
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- 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。
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、電力供給装置の制御方式に係り、特に電力供
給装置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等の
制御量を高速かつ安定に制御するのに好適な電力供給装
置の制御回路と制御方式及び無停電電源装置に関する。
給装置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等の
制御量を高速かつ安定に制御するのに好適な電力供給装
置の制御回路と制御方式及び無停電電源装置に関する。
電力供給装置の一例として、ここでは計算機や医療機器
等における停電時のトラブル回避のために利用されてい
る無停電電源装置を取り上げ従来技術を説明する。無停
電電源装置は1通常は商用電力系統から、また停電時に
は蓄電池から直流電力を得て安定した交流電力を計算機
や医療機器等の負荷に供給するものであり、直流電力を
交流に変換するインバータと、インバータが発生する高
調波電圧を出力電圧波形から除去するための出力フィル
タで構成されている。
等における停電時のトラブル回避のために利用されてい
る無停電電源装置を取り上げ従来技術を説明する。無停
電電源装置は1通常は商用電力系統から、また停電時に
は蓄電池から直流電力を得て安定した交流電力を計算機
や医療機器等の負荷に供給するものであり、直流電力を
交流に変換するインバータと、インバータが発生する高
調波電圧を出力電圧波形から除去するための出力フィル
タで構成されている。
しかし、上記の計算機や医療機器等は一般に非線形のイ
ンピーダンス特性をもつ負荷であり、無停電電源装置の
交流出力電圧波形に歪を生じさせる。また、負荷の急変
により交流出力電圧の低下が生じることもある。このよ
うな波形歪みや電圧低下は計算機の誤動作やダウンを引
き起こす要因にもなるため、波形歪みや電圧低下を効果
的に抑制する交流出力電圧波形の高速制御が検討されて
いる。
ンピーダンス特性をもつ負荷であり、無停電電源装置の
交流出力電圧波形に歪を生じさせる。また、負荷の急変
により交流出力電圧の低下が生じることもある。このよ
うな波形歪みや電圧低下は計算機の誤動作やダウンを引
き起こす要因にもなるため、波形歪みや電圧低下を効果
的に抑制する交流出力電圧波形の高速制御が検討されて
いる。
交流出力電圧波形の高速制御方式としては、文献「第6
8回パワーエレクトロニクス研究会資料(昭和61年)
」に述べられているように、デッドビート制御(有限整
定制御)が有効であるが、上記文献にも述べられている
ように、デッドビート制御特性を実現するには、制御回
路に用いる演算処理手段の演算処理時間に起因する時間
遅れ、また制御量を取り込む検出回路の応答遅れに起因
する時間遅れ等を補償する必要があり、安定した制御系
を構築するのは困難である。
8回パワーエレクトロニクス研究会資料(昭和61年)
」に述べられているように、デッドビート制御(有限整
定制御)が有効であるが、上記文献にも述べられている
ように、デッドビート制御特性を実現するには、制御回
路に用いる演算処理手段の演算処理時間に起因する時間
遅れ、また制御量を取り込む検出回路の応答遅れに起因
する時間遅れ等を補償する必要があり、安定した制御系
を構築するのは困難である。
上記従来技術により無停電電源装置の交流出力電圧波形
を制御する場合、制御回路に用いる演算処理手段の演算
処理時間に起因する時間遅れ、また制御量を取り込む検
出回路の応答遅れに起因する時間遅れ等の影響を補償し
た上で交流出力電圧波形の高速制御を行なう必要があり
、時間遅れの影響を受けやすいデッドビート制御(有限
制定制御)等を適用した高速応答の制御系の実現が困難
であった。
を制御する場合、制御回路に用いる演算処理手段の演算
処理時間に起因する時間遅れ、また制御量を取り込む検
出回路の応答遅れに起因する時間遅れ等の影響を補償し
た上で交流出力電圧波形の高速制御を行なう必要があり
、時間遅れの影響を受けやすいデッドビート制御(有限
制定制御)等を適用した高速応答の制御系の実現が困難
であった。
本発明の目的は:無停電電源装置等のような電力供給装
置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等の制御
量を高速かつ安定に制御できる電力供給装置の制御方式
を提供することにある。
置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等の制御
量を高速かつ安定に制御できる電力供給装置の制御方式
を提供することにある。
上記目的は、電力供給装置の動作性を模擬する数式化さ
れたモデル、上記電力供給装置の制御量に対応する該モ
デルの制御量を閉ループ制御するモデル制御関数、及び
電力供給装置の制御量を指令値に近づけるための電力供
給装置制御関数を制御回路内に設け、上記モデル制御関
数の出力をモデルの操作量として用いると共に電力供給
装置の操作量としても用い、電力供給装置制御関数の出
力をモデル制御関数にとっての指令値として用いるよう
にすることにより達成される。
れたモデル、上記電力供給装置の制御量に対応する該モ
デルの制御量を閉ループ制御するモデル制御関数、及び
電力供給装置の制御量を指令値に近づけるための電力供
給装置制御関数を制御回路内に設け、上記モデル制御関
数の出力をモデルの操作量として用いると共に電力供給
装置の操作量としても用い、電力供給装置制御関数の出
力をモデル制御関数にとっての指令値として用いるよう
にすることにより達成される。
制御回路内のモデル制御関数はモデルを閉ループ制御す
る。したがって、制御演算手段の演算処理時間を起因す
る時間遅れ、また検出回路の応答遅れに起因する時間遅
れ等を考慮せずに、高速の制御特性を得ることができる
。
る。したがって、制御演算手段の演算処理時間を起因す
る時間遅れ、また検出回路の応答遅れに起因する時間遅
れ等を考慮せずに、高速の制御特性を得ることができる
。
以下、無停電電源装置に本発明を適用した場合の一実施
例を、第1図から第11図を用いて説明する。
例を、第1図から第11図を用いて説明する。
第1図は、本実施例の全体構成を示している。
第1図における主回路部は、直流電圧源1と、該直流電
圧源1の直流電圧Edを交流電圧V+ に変換するイン
バータ回路2、及びインバータ出力電圧Vrの高調波成
分を除去し滑らかな交流出力電圧Vcとするための出力
フィルタ3から成っている。また、制御回路部は、イン
バータ回路2を駆動するためのゲートパルスg 1 *
g 2+ g By 及びg4をゲート指令信号G
の値に応じて作成するゲートロジック回路4、パルス幅
指令信号りの値に応してゲート指令信号Gを作成するパ
ルス幅制御回路5.交流出力電圧指令Verの大きさに
応じてパルス幅指令信号りを算出する演算処理回路6、
及び前記交流出力電圧Vcを検出する電圧検出回路7か
ら成っている。
圧源1の直流電圧Edを交流電圧V+ に変換するイン
バータ回路2、及びインバータ出力電圧Vrの高調波成
分を除去し滑らかな交流出力電圧Vcとするための出力
フィルタ3から成っている。また、制御回路部は、イン
バータ回路2を駆動するためのゲートパルスg 1 *
g 2+ g By 及びg4をゲート指令信号G
の値に応じて作成するゲートロジック回路4、パルス幅
指令信号りの値に応してゲート指令信号Gを作成するパ
ルス幅制御回路5.交流出力電圧指令Verの大きさに
応じてパルス幅指令信号りを算出する演算処理回路6、
及び前記交流出力電圧Vcを検出する電圧検出回路7か
ら成っている。
演算処理回路6は図に示すように、パルス幅制御回路5
.ゲートロジック回路4、インバータ回路2.及び出力
フィルタ3を含む制御対象の動特性を模擬した数式モデ
ル8aと、出力フィルタ3のリアクトルLの電流工し及
びコンデンサCの電圧Vcにそれぞれ対応して数式モデ
ル8aの出力Im、Vmを閉ループ制御するモデル制御
関数8bと、コンデンサCの電圧Vcを交流出力電圧指
令Verに近づけるための出力電圧制御関数8C1及び
出力電圧制御関数80の入力信号となる電圧偏差すなわ
ち交流出力電圧指令Verと電圧Vcの差を求める加算
器8dから成っており、上記モデル制御関数8bはモデ
ルの操作量Dmを作成すると共にパルス幅指令信号りと
して出力する。また出力電圧制御関数80はモデル制御
関数8bにとっての指令値Vrを作成する。次に、第1
図の実施例について第2図から第11図を用いて動作説
明を行なう。
.ゲートロジック回路4、インバータ回路2.及び出力
フィルタ3を含む制御対象の動特性を模擬した数式モデ
ル8aと、出力フィルタ3のリアクトルLの電流工し及
びコンデンサCの電圧Vcにそれぞれ対応して数式モデ
ル8aの出力Im、Vmを閉ループ制御するモデル制御
関数8bと、コンデンサCの電圧Vcを交流出力電圧指
令Verに近づけるための出力電圧制御関数8C1及び
出力電圧制御関数80の入力信号となる電圧偏差すなわ
ち交流出力電圧指令Verと電圧Vcの差を求める加算
器8dから成っており、上記モデル制御関数8bはモデ
ルの操作量Dmを作成すると共にパルス幅指令信号りと
して出力する。また出力電圧制御関数80はモデル制御
関数8bにとっての指令値Vrを作成する。次に、第1
図の実施例について第2図から第11図を用いて動作説
明を行なう。
第2図は、パルス幅制御回路5の詳細を示すブロック図
であり、比較器9.10、スイッチ11゜12、信号反
転回路14,15、及び発振回路16から成っている。
であり、比較器9.10、スイッチ11゜12、信号反
転回路14,15、及び発振回路16から成っている。
第2図の回路では、まずパルス幅指令信号りの値の正負
の判定を比較器9で行なう。Dの値が正の場合、比較器
9の出力信号がH(High Level)となり、ス
イッチ11はa側に接続される。すなわちDs=Dとな
る。また。
の判定を比較器9で行なう。Dの値が正の場合、比較器
9の出力信号がH(High Level)となり、ス
イッチ11はa側に接続される。すなわちDs=Dとな
る。また。
Dの値が負の場合、比較器9の出力信号がL (Low
Level)となり、スイッチ11はb側に接続され、
このときスイッチ11の出力として信号りを反転回路1
4で反転した信号が得られる。すなわちDs=−Dとな
る。したがって信号Dsは信号りの絶対値となる。次に
、コンパレータ10は、発振回路16が出力する三角波
形信号Stと信号Dsの大きさを比較し、Ds>STの
とき信号Gc をH(High Level)とし、D
s≦STのとき信号Gcを0とする。スイッチ12はス
イッチ11と同様。
Level)となり、スイッチ11はb側に接続され、
このときスイッチ11の出力として信号りを反転回路1
4で反転した信号が得られる。すなわちDs=−Dとな
る。したがって信号Dsは信号りの絶対値となる。次に
、コンパレータ10は、発振回路16が出力する三角波
形信号Stと信号Dsの大きさを比較し、Ds>STの
とき信号Gc をH(High Level)とし、D
s≦STのとき信号Gcを0とする。スイッチ12はス
イッチ11と同様。
比較器9の出力信号がH(I(igh Level)の
とき、a側に接続され、G=Gcとする。また、比較器
9の出力信号がL (Lowしevel)のときスイッ
チ12はb側に接続され、このとき、信号Gcは。
とき、a側に接続され、G=Gcとする。また、比較器
9の出力信号がL (Lowしevel)のときスイッ
チ12はb側に接続され、このとき、信号Gcは。
反転回路15で反転され、G=−Gcとなる。また、発
振回路16は三角波信号STと共に信号STに同期した
割込みパルスPを発生する。
振回路16は三角波信号STと共に信号STに同期した
割込みパルスPを発生する。
第3図は、ゲートロジック回路4の詳細であり、スイッ
チ13、及びOR回路17.18で構成される。第3図
におけるスイッチ13は、信号のGの大きさに応じて、
G>Oのとき端子aに、G=0のとき端子すに、またG
<Oのとき端子Cに接続される。したがって、G〉0の
とき、gl:g4=Vo(Vaはインバータのゲートを
駆動するための電圧源)、gz=gs=o、G=O(7
)とき、g1=ga=Va、gz=g4=o、またG<
Oのとき、gl”g番=O+ gz=ga=Vc と
なる。
チ13、及びOR回路17.18で構成される。第3図
におけるスイッチ13は、信号のGの大きさに応じて、
G>Oのとき端子aに、G=0のとき端子すに、またG
<Oのとき端子Cに接続される。したがって、G〉0の
とき、gl:g4=Vo(Vaはインバータのゲートを
駆動するための電圧源)、gz=gs=o、G=O(7
)とき、g1=ga=Va、gz=g4=o、またG<
Oのとき、gl”g番=O+ gz=ga=Vc と
なる。
第4図は、インバータ回路2の一例であり、トランジス
タ19,20,21,22、ダイオード23.24,2
5.26から成っており、各トランジスタは、それぞれ
ゲートパルスgl、 82゜g8* g4により駆動さ
れる。
タ19,20,21,22、ダイオード23.24,2
5.26から成っており、各トランジスタは、それぞれ
ゲートパルスgl、 82゜g8* g4により駆動さ
れる。
第1図の実施例の動作波形を第5図に示す。第5図(1
)の波形は、パルス幅制御回路5が発生する周期T (
s)の割込みパルスPの波形である。
)の波形は、パルス幅制御回路5が発生する周期T (
s)の割込みパルスPの波形である。
演算処理回路6は、割込みパルスPの立上り時点で起動
し、演算処理を行ないパルス幅制御指令りを決定する。
し、演算処理を行ないパルス幅制御指令りを決定する。
演算処理時間を第5図(2)に示すパルス波形で表すと
、パルスの立下がり時点が演算処理終了時点を表してい
るので、パルス幅制御指令りの波形は、第5図(2)の
パルス波形の立ち下がり時点に同期して階段状に変動す
る。従って、例えば、波形りが第5図(3)のようにな
った場合、第2図における信号Dsが第5図(4)に実
線で示す波形のように求まる。このとき、三角波信号S
Tの波形が第5図(4)の破線のように求まる。したが
って、第3図の回路により、ゲートパルスgL+ g2
+ g3 、及びg4が、それぞれ第5図(7)、(8
)、(9) 、及び(10)のように求まる。このとき
、インバータ回路2の出力電圧Vlは、第5図(11)
の実線で示す波形となる。前記出力電圧■1は出力フィ
ルタ3で高調波成形が除去され第5図(11)における
破線で示す波形のようになる。
、パルスの立下がり時点が演算処理終了時点を表してい
るので、パルス幅制御指令りの波形は、第5図(2)の
パルス波形の立ち下がり時点に同期して階段状に変動す
る。従って、例えば、波形りが第5図(3)のようにな
った場合、第2図における信号Dsが第5図(4)に実
線で示す波形のように求まる。このとき、三角波信号S
Tの波形が第5図(4)の破線のように求まる。したが
って、第3図の回路により、ゲートパルスgL+ g2
+ g3 、及びg4が、それぞれ第5図(7)、(8
)、(9) 、及び(10)のように求まる。このとき
、インバータ回路2の出力電圧Vlは、第5図(11)
の実線で示す波形となる。前記出力電圧■1は出力フィ
ルタ3で高調波成形が除去され第5図(11)における
破線で示す波形のようになる。
第6図は、演算処理回路6によって周期的に行なわれる
演算処理内容をフロー図で示しており、交流出力電圧指
令Ver及び交流出力電圧Vcの取り込み61,62、
電圧偏差を算出し63、出力電圧制御関数の演算処理6
4.モデル制御関数の演算処理65、数式モデルの演算
処理66、及びパルス幅制御指令りの出力67を行なう
処理ブロックから成っている。
演算処理内容をフロー図で示しており、交流出力電圧指
令Ver及び交流出力電圧Vcの取り込み61,62、
電圧偏差を算出し63、出力電圧制御関数の演算処理6
4.モデル制御関数の演算処理65、数式モデルの演算
処理66、及びパルス幅制御指令りの出力67を行なう
処理ブロックから成っている。
次の演算処理で扱う数式モデルについて説明する。第1
図のインバータ2の入出力利得をKとおくと9次の微分
方程式が成り立つ。
図のインバータ2の入出力利得をKとおくと9次の微分
方程式が成り立つ。
dVc/d t=(]/C)It、 −−−
cl)dI+、/dt=(]−/L)Vc+(K/L)
D −(2)ここで、割込みパルスPの周期をTとし
、時間L=nT(n:整数)におけるVC+ IL+
Dの値をそれぞれ(Vc )n、(IL )n、(D
)nとおくと、近似的に次の差分方程式が求まる。
cl)dI+、/dt=(]−/L)Vc+(K/L)
D −(2)ここで、割込みパルスPの周期をTとし
、時間L=nT(n:整数)におけるVC+ IL+
Dの値をそれぞれ(Vc )n、(IL )n、(D
)nとおくと、近似的に次の差分方程式が求まる。
ここで、(Vc )n =Vm、 (It、 )n =
Is。
Is。
(D)n=D@とおき、また、1−T”/2LC=Al
ll T/C=Atz、−T/L=Azt+ 1−
T”/2LC=Azz、T2に/2LC=Bt、TK/
L”B2と定義して、次式を得る。
ll T/C=Atz、−T/L=Azt+ 1−
T”/2LC=Azz、T2に/2LC=Bt、TK/
L”B2と定義して、次式を得る。
ここで2はラプラス変換における時間要素exp(Ts
)を表している。(4)式をブロック図で表すと、第7
図のようになる。また、モデル制御関数8bは一般に次
式で表される。
)を表している。(4)式をブロック図で表すと、第7
図のようになる。また、モデル制御関数8bは一般に次
式で表される。
DI11= αtV r + (K2Vll + αa
Im −(5)したがって、(5)式をブロック
図で表すと、第8図のようになる。第1図における、モ
デル制御関数8bと数式モデル8aからなる閉ループ系
の応答特性は(5)式における制御定数αl、α2゜α
Sの値により決定される。
Im −(5)したがって、(5)式をブロック
図で表すと、第8図のようになる。第1図における、モ
デル制御関数8bと数式モデル8aからなる閉ループ系
の応答特性は(5)式における制御定数αl、α2゜α
Sの値により決定される。
第9図に、モデル制御関数8bと数式モデル8aからな
る閉ループ系の応答特性を示す。指令値Vrが図の一点
鎖線のようにステップ状に変化した場合、Vmの応答は
一般に第9図の破線のようになるが、(3)式のような
差分方程式で与えられた制御対象の場合、実線のように
有限時間で整定する応答特性を実現できる。このときの
整定時間は、閉ループ系がn次系の場合、nT暗時間な
るが、本実施例では、2次系なので2T時間で整定する
。このような高速応答の制御特性は、閉ループ系に演算
処理回路の演算処理時間による時間遅れなどがあると実
現できない。ところが本実施例における閉ループ系は、
演算処理回路6に含まれており、理想的な系を自由に構
築できる。従って、上記の高速応答の制御特性が実現で
きる。本実施例では、数式モデルの操作量Diを、その
まま実際の制御対象の操作量りとして用いているので、
出力フィルタの電圧Vcは、第10図に示すように時間
Tだけ遅れてvllに追従する。したがって、結果的に
VcがVrに応じて制御される。
る閉ループ系の応答特性を示す。指令値Vrが図の一点
鎖線のようにステップ状に変化した場合、Vmの応答は
一般に第9図の破線のようになるが、(3)式のような
差分方程式で与えられた制御対象の場合、実線のように
有限時間で整定する応答特性を実現できる。このときの
整定時間は、閉ループ系がn次系の場合、nT暗時間な
るが、本実施例では、2次系なので2T時間で整定する
。このような高速応答の制御特性は、閉ループ系に演算
処理回路の演算処理時間による時間遅れなどがあると実
現できない。ところが本実施例における閉ループ系は、
演算処理回路6に含まれており、理想的な系を自由に構
築できる。従って、上記の高速応答の制御特性が実現で
きる。本実施例では、数式モデルの操作量Diを、その
まま実際の制御対象の操作量りとして用いているので、
出力フィルタの電圧Vcは、第10図に示すように時間
Tだけ遅れてvllに追従する。したがって、結果的に
VcがVrに応じて制御される。
第11図は、出力電圧制御関数8cとして一般的な比例
積分制御関数を適用した場合の出力電圧制御関数80の
構成をブロック図で表わしたものであり、図中のβ1.
β2はそれぞれ比例ゲイン。
積分制御関数を適用した場合の出力電圧制御関数80の
構成をブロック図で表わしたものであり、図中のβ1.
β2はそれぞれ比例ゲイン。
積分ゲインである6またf%lは電圧偏差である。
第11図のブロック図は、積分特性を持っているので定
常状態における電圧偏差は0となる。
常状態における電圧偏差は0となる。
本実施例によれば、第10図に示したように指令値Vr
に対する出力電圧Vcの応答を高速かつ安定化出来るの
で、出力電圧制御関数80の特性も高速応答とすること
が出来る。したがって、結果的に、交流出力電圧指令V
erに対する出力電圧Vcの応答も高速かつ安定化する
ことが可能である。
に対する出力電圧Vcの応答を高速かつ安定化出来るの
で、出力電圧制御関数80の特性も高速応答とすること
が出来る。したがって、結果的に、交流出力電圧指令V
erに対する出力電圧Vcの応答も高速かつ安定化する
ことが可能である。
第12図は、加算器8eを設は出力電圧制御関数8cの
出力と交流出力電圧指令Verとの和をモデル制御関数
8bのための指令値Vrとした変形例を示しており、こ
のようにすると交流出方電圧指令Verに対してモデル
制御関数8bが直接的に応答するので、交流出力電圧指
令Verに対する出力電圧Vcの応答を更に高速化出来
る。
出力と交流出力電圧指令Verとの和をモデル制御関数
8bのための指令値Vrとした変形例を示しており、こ
のようにすると交流出方電圧指令Verに対してモデル
制御関数8bが直接的に応答するので、交流出力電圧指
令Verに対する出力電圧Vcの応答を更に高速化出来
る。
第13図、第14図、第15図は、負荷3oに流れる電
流IFの値により数式モデル8a及びモデル制御関数8
bの状態を、またフィルタ電流■L出力電圧Vcの値に
より数式モデル8aの状態を変更するようにした場合の
変形例であり、第13図は制御系のブロック構成を示し
ている。ここで、電流I t、 + I Fはそれぞれ
電流検出器31゜32で検出している。第13図におけ
る数式モデル8aの処理内容は第14図のようになって
おり、電流IFの値により数式モデルの出力Vm、1m
の値がゲインA13. Azsを介してそれぞれ変更さ
れる。また、数式モデルの出力Vll、IIOの値それ
ぞれ出力電圧Vcと数式モデルの出力Vmとの差、リア
クトル電流ILと数式モデルの出方Inとの差によって
も、ゲインBs、B4を介して変更される。第15図は
第13図におけるモデル制御関数8bの処理内容を示し
ており、操作量DI11すなわち操作iDが負荷電流I
Fの値によりゲインα番を介して変更される。負荷電流
IFが増加するとフィルタコンデンサCの電圧すなわち
出力電圧Vcが低下するが、第13図の変形例において
は負荷電流IFが増加すると操作量りも同時に増加する
ためインバータ2の出力電圧が増加し上記電圧低下が高
速に抑制できる。またリアクトル電流IL、出力電圧V
cの変動に対しても同様に出力電圧Vcの変動を抑制す
るように動作する。
流IFの値により数式モデル8a及びモデル制御関数8
bの状態を、またフィルタ電流■L出力電圧Vcの値に
より数式モデル8aの状態を変更するようにした場合の
変形例であり、第13図は制御系のブロック構成を示し
ている。ここで、電流I t、 + I Fはそれぞれ
電流検出器31゜32で検出している。第13図におけ
る数式モデル8aの処理内容は第14図のようになって
おり、電流IFの値により数式モデルの出力Vm、1m
の値がゲインA13. Azsを介してそれぞれ変更さ
れる。また、数式モデルの出力Vll、IIOの値それ
ぞれ出力電圧Vcと数式モデルの出力Vmとの差、リア
クトル電流ILと数式モデルの出方Inとの差によって
も、ゲインBs、B4を介して変更される。第15図は
第13図におけるモデル制御関数8bの処理内容を示し
ており、操作量DI11すなわち操作iDが負荷電流I
Fの値によりゲインα番を介して変更される。負荷電流
IFが増加するとフィルタコンデンサCの電圧すなわち
出力電圧Vcが低下するが、第13図の変形例において
は負荷電流IFが増加すると操作量りも同時に増加する
ためインバータ2の出力電圧が増加し上記電圧低下が高
速に抑制できる。またリアクトル電流IL、出力電圧V
cの変動に対しても同様に出力電圧Vcの変動を抑制す
るように動作する。
第16図は、負荷電流IF、リアクトル電流IL及び出
力電圧Vcの検出に関する問題を説明するためのもので
あり、例えばIL、IF、VCなどの値が図の実線のよ
うになっていたとすれば、演算処理回路6のサンプリン
グ時点の値のみ検出するので検出後の値を演算処理回路
6は図の破線のように判断する。したがって、図の実線
と破線のように検出誤差が生じるために制御系が不安定
となる場合がある。このため検出量の誤差補正を行なう
必要がある。誤差補正の方法としては各種方式が考えら
れるが、1サンプリング周期前の検出値と現時点の検出
値との平均値をとるだけでも充分効果がある。
力電圧Vcの検出に関する問題を説明するためのもので
あり、例えばIL、IF、VCなどの値が図の実線のよ
うになっていたとすれば、演算処理回路6のサンプリン
グ時点の値のみ検出するので検出後の値を演算処理回路
6は図の破線のように判断する。したがって、図の実線
と破線のように検出誤差が生じるために制御系が不安定
となる場合がある。このため検出量の誤差補正を行なう
必要がある。誤差補正の方法としては各種方式が考えら
れるが、1サンプリング周期前の検出値と現時点の検出
値との平均値をとるだけでも充分効果がある。
第17図は、パルス幅制御回路5と演算処理回路6の間
にゲイン補正回路33を設け、数式モデルと制御対象と
の入出力特性の誤差を補正するようにしたものであるに
のようにすると上記の誤差に起因する制御特性の悪化を
軽減できる。なお、ゲイン補正回路33は2つの機能を
備えている。
にゲイン補正回路33を設け、数式モデルと制御対象と
の入出力特性の誤差を補正するようにしたものであるに
のようにすると上記の誤差に起因する制御特性の悪化を
軽減できる。なお、ゲイン補正回路33は2つの機能を
備えている。
その1つは電流Iしの流れる方向の切り替わり時点での
ンバータ2の出力電圧の大きさが変動するのを防止する
ため、電流工しの変化に応じてパルス幅制御回路5と演
算処理回路6の間のゲインを変化させるものである。ま
た他の機能は主に直流電圧Edの変動によるインバータ
2の出力電圧の大きさが変動するのを防止するためのも
のであり、数式モデルの出力Vmと電圧Vcの大きさの
違いを判断し、VmとVcの大きさを近づけるようにパ
ルス幅制御回路5と演算処理回路6の間のゲインを変化
させるものである。
ンバータ2の出力電圧の大きさが変動するのを防止する
ため、電流工しの変化に応じてパルス幅制御回路5と演
算処理回路6の間のゲインを変化させるものである。ま
た他の機能は主に直流電圧Edの変動によるインバータ
2の出力電圧の大きさが変動するのを防止するためのも
のであり、数式モデルの出力Vmと電圧Vcの大きさの
違いを判断し、VmとVcの大きさを近づけるようにパ
ルス幅制御回路5と演算処理回路6の間のゲインを変化
させるものである。
第18図は、第17図のゲイン補正回路33で用いてい
るリアク1−ル電流ILの代わりにモデルの電流I、を
用いたものである。モデルの電流1カはりアクドル電流
ILに対応しており、第17図の実施例と同様の効果が
得られる。また、第17図ではりアクドル電流工しのリ
ップルの影響を受は無停電電源装置の動作が不安定にな
る場合があるが第18図のようにすれば安定化できる。
るリアク1−ル電流ILの代わりにモデルの電流I、を
用いたものである。モデルの電流1カはりアクドル電流
ILに対応しており、第17図の実施例と同様の効果が
得られる。また、第17図ではりアクドル電流工しのリ
ップルの影響を受は無停電電源装置の動作が不安定にな
る場合があるが第18図のようにすれば安定化できる。
第19図は、出力電圧制御関数80と並列に波形記憶手
段34を設けたものである。無停電電源装置が一定の運
転パターンにしたがって繰り返し運転される場合に、交
流出力電圧指令値Verと出力電圧Vcとの偏差εVを
波形記憶手段34に記憶させておき、前回の運転パター
ンに従った偏差EVを用いて現時点の運転パターンの誤
差を低減するように、出力電圧制御関数80の出力に加
算しモデル制御回路の指令値Vrとしている。波形記憶
手段34はタイミング回路35.入力回路36、出力回
路37、及び記憶回路38から成つており、タイミング
回路35は上記運転パターンの開始時点を示す信号を入
力回路36及び出力回路37に送る。入力回路36は、
タイミング回路35からの信号により起動し、演算処理
回路6のサンプリング時点を表すパルスPにより、アド
レス信号Qを変えながら偏差εVを記憶回路38に記憶
する。出力回路36はタイミング回路35からの信号に
より起動し、演算処理回路6のサンプリング時点を表す
パルスPにより、アドレス信号Qを変えながら偏差εV
を記憶回路38から取り出し出力する。
段34を設けたものである。無停電電源装置が一定の運
転パターンにしたがって繰り返し運転される場合に、交
流出力電圧指令値Verと出力電圧Vcとの偏差εVを
波形記憶手段34に記憶させておき、前回の運転パター
ンに従った偏差EVを用いて現時点の運転パターンの誤
差を低減するように、出力電圧制御関数80の出力に加
算しモデル制御回路の指令値Vrとしている。波形記憶
手段34はタイミング回路35.入力回路36、出力回
路37、及び記憶回路38から成つており、タイミング
回路35は上記運転パターンの開始時点を示す信号を入
力回路36及び出力回路37に送る。入力回路36は、
タイミング回路35からの信号により起動し、演算処理
回路6のサンプリング時点を表すパルスPにより、アド
レス信号Qを変えながら偏差εVを記憶回路38に記憶
する。出力回路36はタイミング回路35からの信号に
より起動し、演算処理回路6のサンプリング時点を表す
パルスPにより、アドレス信号Qを変えながら偏差εV
を記憶回路38から取り出し出力する。
第20図は、出力電圧制御関数80内の積分関数39の
飽和防止のため、積分関数39内にリミッタ43を、ま
た積分関数39と並列に飽和防止手段40を設けたもの
である。飽和防止手段40は、積分関数39の出力から
直流成分を検出する直流成分検出手段41、及びゲイン
設定手段42から成っており、直流成分検出手段40の
出力は積分回路の入力から差し引かれる。無停電電源装
置は交流電圧を発生する電源装置であるため、積分間数
39の出力は交流となる。従って、積分関数39の出力
に直゛流成分が発生した場合、出力電圧検出器7におけ
るオフセットなどの影響で積分関数39が飽和する方向
に進んでいることが考えられる。しかし、この場合、直
流成分検出手段40が動作し積分関数39の飽和を未然
に防ぎ、無停電電源装置を安定に動作させることができ
る。
飽和防止のため、積分関数39内にリミッタ43を、ま
た積分関数39と並列に飽和防止手段40を設けたもの
である。飽和防止手段40は、積分関数39の出力から
直流成分を検出する直流成分検出手段41、及びゲイン
設定手段42から成っており、直流成分検出手段40の
出力は積分回路の入力から差し引かれる。無停電電源装
置は交流電圧を発生する電源装置であるため、積分間数
39の出力は交流となる。従って、積分関数39の出力
に直゛流成分が発生した場合、出力電圧検出器7におけ
るオフセットなどの影響で積分関数39が飽和する方向
に進んでいることが考えられる。しかし、この場合、直
流成分検出手段40が動作し積分関数39の飽和を未然
に防ぎ、無停電電源装置を安定に動作させることができ
る。
第20図では出力端にリツミタ43と同様のリミッタ4
4を設けているが、これは操作量が過大となることによ
り無停電電源装置の出力電圧が大きくなり過電圧、過電
流による装置破壊が発生するのを防止するためのもので
ある。
4を設けているが、これは操作量が過大となることによ
り無停電電源装置の出力電圧が大きくなり過電圧、過電
流による装置破壊が発生するのを防止するためのもので
ある。
本発明の効果は、制御演算手段の演算処理時間に起因す
る時間遅れ、また検出回路の応答遅れに起因する時間遅
れ等を回避できるので、無停電電源装置等のような電力
供給装置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等
の制御量を高速かつ安定に制御できる。
る時間遅れ、また検出回路の応答遅れに起因する時間遅
れ等を回避できるので、無停電電源装置等のような電力
供給装置の出力電圧または出力電流あるいは出力電力等
の制御量を高速かつ安定に制御できる。
第1図は本発明の一実施例の全体構成図、第2図はパル
ス幅制御回路の詳細図、第3図はゲートロジック回路の
詳細図、第4図はインバータ回路の詳細図、第5図は第
1図の各部の動作波形図、第6図は演算処理フロー図、
第7図は数式モデル回路図、第8図はモデル制御関数の
ブロック線図、第9図、第10図はモデル制御関数と数
式モデルの応答特性図、第11図は出力制御関数のブロ
ック線図、第12図は本発明の第2の実施例図、第13
図は本発明の第3の実施例の全体構成図、第14図は第
3の実施例の数式モデルのブロック線図、第15図は第
3の実施例のモデル制御関数のブロック線図、第16図
は負荷電流、フィルタ電流と出力電流のサンプリング周
期ごとの変化の状態を示した図、第17図は本発明の第
4の実施例の全体構成図、第1 A本発明の第5の実施
例の全体構成図、第19図は出力電圧制御関数に波形記
憶回路を設けたブロック線図、第20図にリミッタ回路
のブロック線図である。 1・・直流電圧源、2・・・インバータ回路、3・・・
フィルタ回路、4・・・ゲートロジック回路、5・・・
パルス幅制御回路、6・・・演算処理回路、7・・・電
圧検出回路、8a・・数式モデル、8b・・・モデル制
御関数、第1図 第 2 図 第 図 c 第 図 第 図 g】 2 3 g4 第 図 第 7 図 第 図 第11 図 第 図 第10 図 第12 図 第13図 第15 図 第16 図 1゛ T T T T 第 14図 第 17図 第 18 メ 第19 図 4
ス幅制御回路の詳細図、第3図はゲートロジック回路の
詳細図、第4図はインバータ回路の詳細図、第5図は第
1図の各部の動作波形図、第6図は演算処理フロー図、
第7図は数式モデル回路図、第8図はモデル制御関数の
ブロック線図、第9図、第10図はモデル制御関数と数
式モデルの応答特性図、第11図は出力制御関数のブロ
ック線図、第12図は本発明の第2の実施例図、第13
図は本発明の第3の実施例の全体構成図、第14図は第
3の実施例の数式モデルのブロック線図、第15図は第
3の実施例のモデル制御関数のブロック線図、第16図
は負荷電流、フィルタ電流と出力電流のサンプリング周
期ごとの変化の状態を示した図、第17図は本発明の第
4の実施例の全体構成図、第1 A本発明の第5の実施
例の全体構成図、第19図は出力電圧制御関数に波形記
憶回路を設けたブロック線図、第20図にリミッタ回路
のブロック線図である。 1・・直流電圧源、2・・・インバータ回路、3・・・
フィルタ回路、4・・・ゲートロジック回路、5・・・
パルス幅制御回路、6・・・演算処理回路、7・・・電
圧検出回路、8a・・数式モデル、8b・・・モデル制
御関数、第1図 第 2 図 第 図 c 第 図 第 図 g】 2 3 g4 第 図 第 7 図 第 図 第11 図 第 図 第10 図 第12 図 第13図 第15 図 第16 図 1゛ T T T T 第 14図 第 17図 第 18 メ 第19 図 4
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電力供給源から得た電力を、複数のスイッチング素
子で構成された変換器を介して可変周波数可変電圧の交
流電力に変換し、前記変換された電力をリアクトルとコ
ンデンサからなるフィルタ回路を介して負荷に供給する
電力供給装置の制御回路において、出力電圧指令と前記
負荷に供給される電圧の検出値に応じてパルス幅指令値
を作成する演算処理回路と、前記パルス幅指令値を用い
てゲート指令信号を作成するパルス幅制御回路と、前記
ゲート指令信号により、前記複数のスイッチング素子の
ゲートパルスを作成するゲートロジック回路で構成され
ることを特徴とする電力供給装置の制御回路。 2、請求項第1項において、前記演算処理回路は前記電
力供給装置の動特性を模擬したモデルと、前記モデルの
出力量を閉ループ制御するモデル制御手段と、前記モデ
ル制御手段へ前記電力供給装置の出力量を指令値に近づ
けるための制御指令を与える電力供給装置制御手段で構
成され、前記モデル制御手段の出力値を前記パルス幅指
令値として出力するように構成したことを特徴とした電
力供給装置の制御回路。 3、電力供給源から得た電力を変換して負荷に供給する
電力供給装置の出力電圧又は出力電流あるいは出力電力
等の出力量を出力指令値に近づけるように制御する電力
供給装置の制御方法において、前記電力供給装置の動特
性を数式化したモデルと、前記電力供給装置の出力量に
対応する前記モデルの出力量を閉ループ制御するモデル
制御関数、及び前記電力供給装置の出力量を指令値に近
づけるための電力供給装置制御関数を設け、前記モデル
制御関数の出力を前記モデルの操作量として用いると共
に電力供給装置の操作量としても用い、前記電力供給装
置制御関数の出力をモデル制御関数の出力指令値として
用いるようにしたことを特徴とする電力供給装置の制御
方法。 4、請求項第3項において、前記モデル制御関数から前
記電力供給装置へ与えられる前記操作量は、前記電力供
給装置を構成する複数のスイッチング素子のゲートパル
スのパルス幅の指令値であることを特徴とする電力供給
装置の制御方法。 5、請求項第3項において、前記電力供給装置制御関数
の出力と電力供給装置の指令値との和を前記モデル制御
関数のための指令値としたことを特徴とする電力供給装
置の制御方法。 6、請求項第3項において、前記電力供給装置の動作状
態を検出し、前記検出結果に基づいて前記モデルまたは
モデル制御関数の動作状態を修正する手段を設けたこと
を特徴とする電力供給装置の制御方法。 7、請求項第3項において、モデル制御関数または電力
供給装置制御関数に学習機能を付加し、制御性能を向上
させたことを特徴とする電力供給装置の制御方法。 8、請求項第3項において、モデル制御関数または電力
供給装置制御関数に電力供給装置の過電圧または過電流
を抑制するためのリミッタ機能を付加したことを特徴と
する電力供給装置の制御方法。 9、請求項第3項において、モデル制御関数または電力
供給装置制御関数に電力供給装置の制御量を検出する検
出器の検出誤差を補正する機能を付加したことを特徴と
する電力供給装置の制御方法。 10、請求項第6項において、前記電力供給装置の動作
状態を検出精度を向上させるために、動作状態の過去の
検出値により現在の検出値を補正するようにしたことを
特徴とする電力供給装置の制御方法。 11、商用電源からの交流電力を直流電力に変換するコ
ンバータ回路と、前記商用電源が停電時には前記コンバ
ータ回路の代りに直流電力を供給する蓄電池と、前記直
流電力を可変周波数可変電圧の交流電力に変換する複数
のスイッチング素子から成るインバータ回路と、前記イ
ンバータ回路の出力の高調波成分を取り除くフィルタ回
路とからなる無停電電源装置において、前記インバータ
回路のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路が
、ゲートパルスを発生するゲートロジック回路と、前記
ゲートロジック回路にゲート信号を発生するパルス幅制
御回路と、演算処理回路からなり、前記演算処理回路は
、前記インバータ回路の動特性を模擬したモデルと、前
記モデルの出力量を閉ループ制御するモデル制御手段と
、前記インバータ回路の出力量を指令値に近づける電力
供結装置制御手段からなり、前記モデル制御手段の出力
をパルス幅制御回路のパルス幅指令とするように構成し
たことを特徴とする無停電電源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1268951A JP2816202B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 電力供給装置の制御回路及び制御方法並びに電力供給装置 |
KR1019900016310A KR0159489B1 (ko) | 1989-10-18 | 1990-10-15 | 전력공급장치의 제어회로 및 무정전전원장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1268951A JP2816202B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 電力供給装置の制御回路及び制御方法並びに電力供給装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03135376A true JPH03135376A (ja) | 1991-06-10 |
JP2816202B2 JP2816202B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17465562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1268951A Expired - Lifetime JP2816202B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 電力供給装置の制御回路及び制御方法並びに電力供給装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2816202B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1268951A patent/JP2816202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2816202B2 (ja) | 1998-10-27 |
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