JPH03239162A - 直流―3相交流変換装置 - Google Patents

直流―3相交流変換装置

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JPH03239162A
JPH03239162A JP2035229A JP3522990A JPH03239162A JP H03239162 A JPH03239162 A JP H03239162A JP 2035229 A JP2035229 A JP 2035229A JP 3522990 A JP3522990 A JP 3522990A JP H03239162 A JPH03239162 A JP H03239162A
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JP
Japan
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output
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converting element
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JP2035229A
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Takao Rokuto
孝雄 六藤
Yasuo Nakajima
康夫 中嶋
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Mitsubishi Electric Corp
Shizuki Electric Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Shizuki Electric Co Inc
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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、例えば電力系統に存在する高調波電流を除
去するためのアクティブフィルタ装置等で必要となる直
流−3相交流変換装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は例えば「システムと制御J Vol、30.N
o。
8、1986.P、 467〜474に開示されたこの
種従来のアクティブフィルタ装置の動作原理を示す回路
図である。
図において、(1)は3相の交流電源、(2)はこの交
流電源(1)に接続された負荷装置で、例えば半導体電
力変換素子T、リアクトルしおよび抵抗R等から構成さ
れ、最終負荷である電動機等に電力を調整した土供給し
、この段階で高調波電流を交流電源(1)へ流出するこ
とになる。(3)は負荷電流Itを検出する負荷電流検
出器、(イ)は負荷電流検出器(3)の出力に基づき負
荷装置(2)から流出する上記高調波電流と逆位相の補
償電流Icを出力するアクティブフィルタである。この
補償電流Icにより負荷電流IIの高調波成分を相殺す
る訳である。
第8図は従来から採用されているP W M (Pu1
seWidth Modulation)制御のインバ
ータを使用したアクティブフィルタ(イ)の構成を示す
回路図である。
図において、(41)は負荷電流検出器(3)の出力か
らその基本波成分を除去しその高調波成分を検出する高
調波電流検出回路、(42)は高調波電流検出回路(4
1)の出力と逆位相、従ってその出力波形が高調波電流
検出回路(41)の出力波形を正負反転させた波形とな
る高調波電流基準パターンIp8 を演算して出力する
高調波電流補償演算回路、(43)は高調波電流基準パ
ターン■p1  を入力してPWM制御により直流−3
相交流変換装置としての電圧形のインバータ回路(44
)の各アーム素子にゲート信号を送出するPWM制御回
路、(45)はインバータ回路〈44)の出力回路に挿
入されたリップルフィルタで、後述するように、PWM
制御における変調用三角波に起因する高調波リップルを
除去するものである。(46)はインバータ回路(44
)の出力電流を検出する電流検出器で、その出力は制御
フィードバック量としてPWM制御回路(43)に入力
される。(47)は交流電源(1)とインバータ回路(
44)との間に挿入されなりアクドルである。
次に動作について説明する。負荷電流I+は負荷電流検
出器(3)で検出され、更に高調波電流検出回路(41
)によりその高調波成分が抽出される。
そして、高調波電流補償演算回路(42)はこの高調波
成分の逆位相の高調波電流基準パターンIp8を演算し
てPWM制御回路(43)へ出力する。
第9図はPWM制御の基本動作を説明するための波形図
である。同図(a)の81はP W M制御回路(43
)の内部で発生する変調用三角波で、この変調用三角波
S1と高調波電流基準パターン■p8との比較演算を行
い、同図(b)に示すパルス幅変調されなPWM制御回
路出力信号S2を得る訳である。
インバータ回路(44)はこのPWM制御回路出力信号
S2をゲート信号としてブリッジの各アームのスイッチ
ング動作を行い、PWM制御回路出力信号S2と同波形
の出力電圧を発生する。この出力電圧は、波高値をイン
バータ回路(44)の直流電源電圧とするパルス幅変調
波で、この電圧波高値およびリアクトル(47)の値を
適当に選定することにより、インバータ回路(44)か
らの出力電流は高調波電流基準パターンI pgとほぼ
同波形に平滑されリアクトル(47)を経て交流電源(
1)に送出される。
但し、この出力電流にはPWM制御で発生させる変調用
三角波S1に起因する高調波リップルが存在するためリ
ップルフィルタ(45)がこのリップルを吸収除去して
交流電源(1)への流出を阻止する。
第9図(b)の点線で示す波形は、インバータ回路(4
4)の出力電流から上記高調波リップルを除去した後の
波形を示す。即ち、これが補償電流rcとして交流電源
(1)に送出され負荷電流IIの高調波成分を相殺する
訳である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、アクティブフィルタ4)のコストを考えた場
合、最も大きなウェイトを占めるのはインバータ回路(
44)である。そして、このインバータ回路(44)は
、第8図に示すように、パワトランジスタにダイオード
を逆並列接続した変換素子を各アームとするいわゆる3
相ブリッジ回路で構成されている。
従って、必要な出力容量が大きい場合には、上記パワト
ランジスタ等の定格容量を増大することによって、その
必要容量に見合った製造コストによる合理的な対処が可
能となる反面、その必要容量か、パワトランジスタ等を
最小の定格容量としたときのインバータ回路(44)と
しての出力容量より低くなった場合には、容量に見合っ
た合理的な対処ができない。即ち、このような小容量時
においても、6個のアームを配した3相ブリッジ回路構
成を維持する必要があり、容量当りの製品価格が急激に
上昇することになる。
この発明はこのような従来の問題点を解消するためにな
されたもので、構成を簡略化して特に低容量定格範囲に
おける経済性を改善した直流−3相交流変換装置を得る
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る直流−3相交流変換装置は、第1および第2の変換素
子の直列体と第3および第4の変換素子の直列体と第1
および第2のコンデンサの直列体とを並列にして直流電
源の両極間に接続したもので、上記第1ないし第4の変
換素子を所定のシーケンスで制御することにより、上記
各直列体の中間接続点がら3相交流電力を出力する。
〔実施例] 第1図はこの発明の一実施例による直流−3相交流変換
装置を適用したアクティブフィルタ圃の構成を示す回路
図で、この発明に係る直流−3相交流変換装置としての
アクティブフィルタ出力部(48)は、第1の変換素子
T1および第2の変換素子1゛2の直列体と第1のコン
デンサC1および第2のコ〉デンサC2の直列体と第3
の変換素子T3および第4の変換素子T4の直列体とを
並列にして直流電源の画電極P、M間に接続したもので
、換言すれば、従来からの通常の3相ブリツジ接続にお
ける中央相の変換素子をコンデンサに置き換えたものに
相当する。
次にこのアクティブフィルタ出力部(48)の動作を第
21]につい”C説明する。同図(a)は第1の変換素
子r・13ONとした場合で、これにより■の回路、即
ち、電源P−第1の変換素子T1−負荷装置(2)−第
2のコンデンサC2−電源Mの回路と、■の回路、即ち
、第1のコンデンサC1−第1の変換素子T1−負荷装
置(21−第1のコンデンサC1の回路が形成され、W
相の電流Iwが図示の矢印の向きに出力されることにな
る。また、同図(b)は、第2の変換素子T2をONに
した場合で、これにより■の回路、即ち、電源P−第1
のコンデンサC1−負荷装置(2)−第2の変換素子下
2−電iMの回路と、■の回路、即ち、第2のコンデン
サC2−負荷装置f21−第2の変換素子下2−第2の
コンデンサC2の回路が形成されW相の電流Iwが図示
の向きに出力されることになる。
このように、第1の変換素子TIおよび第2の変換素子
′F2のON10 F Fを制御することによりW相の
電流1wが変化し、同様にして、第3の変換素子T3お
よび第4の変換素子T4の0N10FFを制御すること
によりU相の電流Iuが変化し、■相の電流Ivは Iv=−(Iu±Iv) の関係から決定される。
従って、PWM制御回路(43)はアクティブフィルタ
出力部(48)の出力電流Iu、Iv、Iwを検出し、
これらが高調波電流基準パターン■p1の各相成分であ
るIpu” 、Ipv” 、  Ipw”に一致するよ
う第1の変換素子T1ないし第4の変換素子T4へその
0N10FFタイミングの信号を送出する。
従来のインバータ回路(44)を、3相分の電圧発生源
を備えこれらを3相対称に結線して構成した変換回路と
みなすと、本発明に係るアクティブフィルタ出力部(4
8)は、第3図に示すように、電圧の発生源を2相分備
えこれらをいわゆるV結線して構成した変換回路とみな
すことができる。
第4図は、負荷の力率を1として第3図における各電圧
、電流をその矢印で示す向きにとった場合のヘクトル図
て、電流1uおよびIvの位相はそれぞれ電圧Vuvお
よびVvwからπ/6遅れ、I u+ I v= I 
wから求まる電?LIWの位相は電圧Vvwからπ/′
6進んでいる。
以上の結果、アクティブフィルタ出力部(48)の場合
、各変換素子の容量を同一とすると、従来の対称形のイ
ンバータ回路(44)の出力容量に比較して、/1 /
 3 # 0 、58倍の容量しか供給することができ
ないが、高価な変換素子およびそれに付属する部品が従
来の2/3に低減し回路構成も簡素化される。従って、
出力すべき高調波電流の容量が比較的小さい場合には、
装置全体の価格や寸法を従来のものより低く抑えること
が可能となる。
次にこの発明に係る直流−3相交流変換装置をいわゆる
アナログ増幅式アクティブフィルタに適用した場合の実
施例について説明する。この方式は、高調波電流基準パ
ターン■p8から補償電流Icへの増幅を、アナログ増
幅、即ち、第1図の実施例のPWM制御式によるのでは
なく、入力信号を同一波形のまま増幅するもので、第5
図はこの種従来のアナログ増幅式アクティブフィルタ(
4A)の全体構成を示す回路図である。図において、(
1)〜(3)、(41)、(42)、(46)は第8図
の場合と同一のものである。(43A)はアナログ増幅
制御部で、例えばフォトカブラの伝達特性の直線特性領
域を利用することにより、高調波電流基準パターン■p
1を同一波形のまま光結合で伝達する。(44A)はア
ナログ増幅出力部で、いわゆる直接接合増幅器等で構成
され、例えばコンデンサ等を介してアナログ増幅制御部
(43A )から入力した信号をアナログ増幅し補償電
流1cとして出力する。(49)は交流電源(1)とア
ナログ増幅出力部<44A)との間に挿入された結合コ
ンデンサで、交流電源(1)の基本波電圧成分を吸収し
て基本波を遮断する。従って、アナログ増幅出力部(4
4A)は基本波電圧成分に比較して十分低い高調波電圧
成分に相当する電圧を出力すれば足り、大電流出力のア
ナログ増幅器の採用が容易となる。
そして、このアナログ増幅式のものではPWM制御式に
おけるような変調波使用に伴う高調波リップルが発生し
ないので、リップルフィルタ(45)は不要となる。
第6図は以上のアナログ増幅式アクティブフィルタ(4
A)の出力部<44A>にこの発明に係る直流3相交流
変換装置を適用したものである。図において、T1ない
しT4はアナログ電力増幅を行う第1ないし第4の変換
素子としてのパワトランジスタ、C1,C2は第1およ
び第2のコンデンサである。そして、ReおよびDdは
」二記パワトランジスタT1ないしT4のベース回路に
接続された抵抗およびダイオードである。
この場合も、既述したと同様いわゆるV結線に相当する
動作を行うので、第1図の実施例の場合と同等の効果を
奏する。
なお、上記各実施例では、アクティブフィルタ装置に適
用した場合について説明したが、この発明は、直流電力
を3相交流電力に変換する装置に広く適用することがて
き、同様の効果かを奏する。
〔発明の効果〕
この発明は以上のように構成されているので、通常の3
相対称の回路構成のものに比較して、回路が簡略となっ
て必要な変換素子の個数を低減することができ、特に出
力容量が比較的小さい場合に装置全体の価格や寸法を低
く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による直流−3相交流変換
装置を適用したアクティブフィルタの構成を示す回路図
、第2図はその動作を説明する部分回路図、第3図およ
び第4図はこの発明をいわゆるV結線に相当するものと
して説明するためのそれぞれ回路図および電圧電流のベ
クトル図、第5図はこの発明の他の実施例を説明するた
めの従来技術であるアナログ増幅式アクティブフィルタ
の構成を示す回路図、第6図はこの発明の他の実施例に
よるものを示す回路図、第7図はアクティブフィルタ装
置の動作原理を示す回路図、第8図は従来のPWM制御
式アクティブフィルタの構成を示す回路図、第9図はP
WM制御の基本動作を説明するための波形図である。 図において、(48)は直流−3相交流変換装置として
のアクティブフィルタ出力部、TIないしT4はそれぞ
れ第1ないし第4の変換素子、C1およびC2はそれぞ
れ第1および第2のコンデンサ、PおよびMは直流電源
のそれぞれ土掻および一極、(43)はP W M f
i制御回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図 第3図 Jw 第5図 vw 7 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1および第2の変換素子の直列体と第3および第4の
    変換素子の直列体と第1および第2のコンデンサの直列
    体とを並列にして直流電源の両極間に接続し、上記第1
    ないし第4の変換素子を所定のシーケンスで制御するこ
    とにより上記各直列体の中間接続点から3相交流電力を
    出力する直流−3相交流変換装置。
JP2035229A 1990-02-16 1990-02-16 直流―3相交流変換装置 Pending JPH03239162A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018133853A (ja) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社指月電機製作所 インバータの電流検知方法、インバータの電流検知装置、アクティブフィルタ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6117889B2 (ja) * 1980-08-20 1986-05-09 Mitsubishi Metal Corp

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