JPH0370472A - 多重インバータ制御装置 - Google Patents
多重インバータ制御装置Info
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Abstract
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Description
バータの出力電圧と、出力側に絶縁変圧器を介した第2
のインバータの出力電圧とを加算して負荷に給電する多
重インバータの制御装置に関し、特に低周波領域におけ
る出力電圧のリップルを抑制した多重インバータ制御装
置に関するものである。
は、超電導磁気浮上鉄道用リニアモータ等の交流電動機
や同期電動機の運転IIIfj4装置として広く使用さ
れている。
、誘導電動機はインバータ装置に直接接続され、インバ
ータが発生するいわゆる6相矩形波電圧源で駆動される
。しかし、誘導電動機の容量が大きい場合や電圧リップ
ルが問題となる場合には、複数台のインバータ及び多重
化用の絶縁変圧器を用い、互いに位相がずらされたイン
バータ出力を絶縁変圧器で加算することにより、低次高
調波が除去された出力電圧より駆動される。
さ及び位相差の6相矩形波電圧波形が加算され、12相
、18相、24相、・・・というように相数が増やされ
た矩形波電圧波形により、出力電圧波形を正弦波に近づ
けている。このとき、絶縁変圧器の飽和を防止するため
に出力電圧及び周波数を比例関係に保つ必要があるが、
多重インバータ装置の負荷となる電動機の抵抗による電
圧降下分等、周波数に比例しない電圧成分が存在し、低
周波数運転時に絶縁変圧器の飽和が問題となる場合が多
い 通常、誘導電動機を駆動する場合は、誘導電動機のすべ
り周波数分があるため、インバータの交流側の周波数が
零とならず、多重インバータ装置の出力側の絶縁変圧器
に飽和は生じない。しがし、同期電動機を駆動する場合
には、起動時などの低周波数運転時においてインバータ
の交流側の運転周波数が零となるため、直流運転が必要
となって絶縁変圧器が飽和する可能性がある。
は絶縁変圧器を設けず、他のインバータに絶縁変圧器を
設けた構成をとっている。即ち、絶縁変圧器が設けられ
たインバータの出力を各絶縁変圧器の2次巻線から取り
出し、絶縁変圧器が設けられていないインバータの交流
出力端子を各2次巻線に直列接続し、1台のみを絶縁変
圧器なしで多重化している。これにより、絶縁変圧器な
しのインバータに、出力周波数に比例しない電圧を分担
させている。
クである。
直流電力に変換する逆変換器即ちインバータ(11)〜
(13)は、それぞれ同構成の4アームフルブリツジイ
ンバータからなり、直流電源Eの正端子P及び負端子N
間にブリッジ接続されたスイッチング素子(トランジス
タ等〉T1〜T、を備えている。このうち、1段目(第
1)のインバータ(11)の出力端子A及びBには絶縁
変圧器が接続されず、2段目以降(第2〉のインバータ
(12)及び(13)の出力端子にはそれぞれ絶縁変圧
器(22〉及び(23)が接続されている。第1のイン
バータ(11)の出力端子A及びBは、各絶縁変圧器(
22)及び(23)の2次巻線に直列接続されており、
各絶縁変圧器(22)及び(23)の出力(第2のイン
バータ(12)及び(13)の出力に相当する)と第1
のインバータ(11〉の出力との直列合成電圧が、同期
電動機等の負荷(30)に供給されるようになっている
。
のインバータ(12)及び(13)の台数nは、図示し
た2台に限らず、必要に応じて1台又は任意の複数台に
設定でき、n千1段の多重インバータ装置 (10)が
構成されるようになっている。
M111611器(31)〜(33)は、電圧基準値発
生器(35)及び(36)からのバイアス信号、即ち電
圧基準値Vl”及びV−と、三角波又は調波のキャリア
信号CI〜C2とに基づいて、ゲート信号Gl〜G3を
生成し、各スイッチング素子T、〜T、をPWM制御す
るようになっている。
示した従来の多重インバータ制御装置の具体的動作につ
いて説明する。
に対する電圧基準値V−を発生すると、PWM制御器(
31)は、電圧基準値VIKとキャリア信号C1とを比
較し、第1のインバータ(11)内の各スイッチング素
子T1〜T4のアーム導通制御用のゲート信号G、〜G
、を生成する。例えば、第1のインバータ〈11〉の出
力電圧vlとして正電圧を得るためには、スイッチング
素子T、及びT4に導通用のゲート信号G1を供給し、
逆に零電圧を得るためには、スイッチング素子T、及び
T、に導通用のゲート信号C3を供給する。
とキャリア信号CIとの大小関係に応じて、正及び零に
変化するパルス状の出力電圧V、が得られる。このとき
、出力電圧Vlにはキャリア信号Cの周波数に応じた高
調波成分が含まれるが、その平均値は電圧基準値V1京
と等しくなる6同様に、電圧基準値発生器(36)が第
2のインバータ(12)及び(13)に対する電圧基準
値V−を発生すると、PWMII!御器(32)及び(
33)は、電圧基準値V−とキャリア信号C2及びC3
とをそれぞれ比較し、第2のインバータ(12)及び(
13)内のスイッチング素子の導通制御用のゲート信号
G2及びG3を生成する。
用のキャリア信号C2及びC1の位相が、第1のインバ
ータ用のキャリア信号C8に対してずれているので、第
2のインバータ(12)及び(13)の各出力電圧V2
及びV、のパルス位相も同様にずれることになる。従っ
て、負荷(30)に印加される負荷電圧Vl、は、キャ
リア信号C1〜C1の3倍の周波数の高調波成分を含む
ことになり、高調波含有率が小さくなって電圧リップル
が小さくなる。
合成からなるインバータ出力電圧v (−V L )は
、インバータ出力周波数fに関連して変化する。
、は、負荷(30)と関係なくV/fが一定となるよう
に制御され、これにより絶縁変圧器(22)及び(23
)の飽和を防止する。一方、負荷(30)に要求される
負荷電圧VLには、抵抗分等のインバータ出力周波数f
に比例しない成分が含まれているので、出力電圧V2及
びV3の成分と負荷電圧VLとの偏差分[VL (V2
+V3)]が、第1のインバータ(11)の出力電圧V
lにより分担すべき電圧となる。
(第16図参照)では、インバータ出力電圧Vも最大値
V X A Xとなり、電圧基準値V1束及びV−がほ
ぼ等しく設定される。従って、第15図のように、3台
のインバータ(11〉〜〈13〉の出力電圧V、〜■3
のパルス幅はほぼ等しくなり、低次の高調波(キャリア
周波数成分)は打ち消される。しかし、インバータ出力
周波数fが低いf1付近の領域では、各電圧基準値がV
+ ”> V 2”となるので、第1のインバータ(
11)の出力電圧Vlが、インバータ出力電圧Vの大部
分を分担することになる。この結果、第17図のように
、第1のインバータ(11〉の出力電圧V1のパルス幅
と比べて、第2のインバータ(12)及び(13)の出
力電圧■2及びV3のパルス幅が狭くなる。
VLに、キャリア周波数成分の電圧高調波が残り、リッ
プルを抑制できなくなる。
載された、従来の多重インバータ!IN御装置の別の例
を示すブロック図であり、(11)〜(13)、(22
)、(23)及び(30)は前述と同様のものである。
り、4段目のインバータ(14)及び絶縁変圧器〈24
〉を備えている。又、絶縁変圧器(14)の2次巻線は
、他の絶縁変圧器(12)及び(13)の2次巻線に直
列接続され、第1のインバータ(11)の出力端子A及
び8間に挿入されている。
又は第20図のように構成されており、第19図におい
て、スイッチング素子T、〜T4はGTO(自己消去形
サイリスタ)等からなり、各スイッチング素子T、〜T
4には帰還ダイオードD l□ D 4が逆方向に並列
接続されている。又、第20図において、各スイッチン
グ素子T、〜T、には、サイリスタ等からなる補助スイ
ッチング素子Ta、〜Tanが順方向に並列接続され、
更に、スイッチング素子対と補助スイッチング素子対の
各接続点には、直列接続されたコンデンサ及びリアクト
ルからなる転流回路(10a)及び(10b)が挿入さ
れている。第19図又は第20図に示すインバータ回路
の動作については、一般に良く知られているので、ここ
では特に説明しない。
久磁石からなる回転子(30R)と、UVW相に対応す
る電機子巻線(30U)、(30V)及び(30W)と
を備えている。又、同期電動機の1相分の電機子巻線、
例えばU相の電機子巻線(30U)には、多重インバー
°夕装ff (10)の供給端子Ul及びU2が接続さ
れており、これにより、インバータ出力電圧V(負荷電
圧VL)が印加されて、同期電動機の各1相分の電機子
巻線に電力が供給されるようになっている。
る交流電源(1)の出力端子には、ダイオードにより構
成された整流器(2)が接続され、整流器(2)の直流
出力端子には、直流リアクトル(3)及びコンデンサ(
4)からなる平滑回路が接続されている。
ータ(11)〜(14)の直流入力端子に接続されてい
る。
にはシャント(20)が挿入され、シャント(20)に
は、負荷(30)に供給される電機子電流I、を検出し
て制御信号SLに変換するための電流検出器(5I)が
接続されている。
巻線(30U)〜(30W )との空間的相互位置関係
RLと共に回転子(30R)の回転数RNを検出するた
めの付置検出器(52)が設けられている0位置検出器
〈52)で検出された回転子(30R)の空間位置RL
は、空間位置RLに対応した電流基準波Wを生成する電
流基準波発生器(53)に入力され、又、位置検出器(
52)で検出された回転子(30R>の回転数RNは、
回転数RNを運転周波数信号Fに変換する運転周波数信
号発生器(54)に入力されている。
出力端子に接続された減算器(55)は、電流基準波W
から制御信号SLを減算して偏差信号ΔWを生成し、減
算器(55)の出力端子に接続された電流制御要素(5
6)は、偏差信号ΔWを増幅して、多重インバータ装置
(10〉が出力すべき電圧基準値vlに相当するバイア
ス信号を生成している。
ア信号Cを生成しており、ゲート信号発生器〈60)は
、電圧基準値■寡、運転周波数信号F及びキャリア信号
Cに基づいて、各インバータ(11)〜(14)に対す
るゲート信号G、〜G、を生成するようになっている。
構成されており、キャリア信号Cを各インバータ(11
)〜(14)に対する適切な大きさ及び位相に調整する
移相器(61)〜り64)と、運転周波数信号Fに基づ
いて電圧基準値VXを補正して、第1のインバ−タ(1
1)に対する電圧基準値Vl”と第2のインバータ(1
2)〜(14〉に対する電圧基準値V2”とを出力する
電圧基準値発生器(65)と、キャリア信号C5〜C1
並びに電圧基準値V−及びV2”に基づいて、各インバ
ータ(11)〜(14)に対するゲート信号G、を生成
するPWM制御器(31)〜(34)とを備えている。
リア信号CIと電圧基準値Vl京とを比較して、第1の
インバータ(11)に対するゲート信号G、を生成し、
PWM制御器(32)〜(34)は、キャリア信号C2
〜C1と電圧基準値V2”とを比較して、第2のインバ
ータ(12)〜(14)に対するゲート信号02〜G4
を生成するようになっている。
11)〜(14)の交流側の出力電圧V1〜V4は、交
流側の出力周波数(運転周波数)fに比例した特性で制
御されることになる(第22図参照)。
6)及び発振器(57)と、ゲート信号発生器(60)
内の移相器(61)、電圧基準値発生器(65)及びP
WM制御器(31)とにより、第1のインバータ(11
)に対する制御装置が構成されている。
6)及び発振器(57〉と、ゲート信号発生器(60)
内の移相器(62)〜(64)、電圧基準値発生器(6
5)及びP W M iII m器(32)〜(34〉
トニヨリ、第2のインバータ(12)〜(14)に対す
る制御装置が構成されている。
多重インバータ制御装置の動作について説明する。
においては、ゲート信号発生器(60)は、第2のイン
バータ(12)〜(14)を逆変換器として動作させず
単なる短絡器として動作させるため、第2のインバータ
(12〉〜(14〉を電力供給源として動作させるため
のゲート信号62〜G4を発生する。そして、運転周波
数信号Fが零から所定の値まで立ち上がった時点で、第
2のインバータ(12)〜(14)を逆変換器として動
作させるためのゲート信号02〜G、を発生する。
止しつつ、直流(f=o)から所定の周波数まで運転す
ることができる。
12)〜(14)を逆変換器として動作させないので、
多重インバータ装置の本来の意味が無くなり、インバー
タ出力電圧Vのリップルが大きくなってしまう。
の運転周波数)fが最大値fNAX付近のときは、イン
バータ出力電圧■も最大値VNAXとなって、各インバ
ータ(11)〜(14)の出力電圧■1〜V4がほぼ等
しくなるように制御される。しかし、電機子巻線(30
U)に抵抗成分があるため、インバータ出力周波数fが
零のときに最大の電機子電流I Ll、lAXを流すと
、電圧降下Voが発生する。従って、多重インバータ装
置(10)から電圧降下Voに相当する電圧を発生させ
る必要があるが、この電圧降下Vo分を第2のインバー
タ(12)〜(14)から発生させることはできないの
で、第1のインバータ(11)から発生させている。
運転領域において、絶縁変圧器(22)〜(24)の飽
和を防止するために、第2のインバータ(12)〜(1
4)を動作させず、第1のインバータ(11)に対する
電圧基準値v、寡が第2のインバータ(12)〜(14
)に対する電圧基準値V2”より大きくなるように制御
しているので、インバータ出力電圧V(即ち、負荷電圧
V、、)にキャリア周波数成分の電圧高調波が残るうえ
、本来の多重化の意味が無くなり、リップルを抑制でき
ないという問題点があった。
ていないため、コストダウンが実現できないという問題
点があった。
たもので、第1のインバータの出力電圧に含まれるリッ
プル電圧を、そのリップルの逆位相成分を第2のインバ
ータの出力電圧に加算することにより相殺し、リップル
を抑制した多重インバータ制御装置を得ることを目的と
する。
つつ、低周波運転領域におけるインバータ出力電圧のリ
ップルを抑制できる多重インバータ制御装置を得ること
を目的とする。
止しつつ出力電圧のリップルを抑制し、且つ絶縁変圧器
の容量を低減させてコストダウンを実現した多重インバ
ータ制御装置を得ることを目的とする。
バータの出力電圧を検出する電圧検出器と、第1のイン
バータの出力電圧に含まれるリップル電圧に基づいて第
2のインバータに対する電圧基準値を補正する補正手段
とを設けたものである。
は、第1のインバータのためのキャリア信号に基づいて
第2のインバータに対する電圧基準値を補正する電圧基
準値発生器を設け、第2のインバータの出力電圧により
第1のインバータの出力電圧に含まれるリップル電圧を
補償すると共に、第2のインバータの出力電圧の時間的
平均値が零となるように設定したものである。
装置は、第1のインバータが発生できる最大の出力電圧
と負荷に供給されるべき電圧基準値との比較結果に基づ
いて第2のインバータに対する電圧基準値を補正する電
圧基準値発生器を設け、第2のインバータの出力電圧に
より、負荷に供給されるべき電圧基準値と第1のインバ
ータの最大出力電圧との偏差分に応じた電圧を分担する
と共に、第2のインバータの出力電圧の時間的平均値が
零となるように設定したものである。
出して、この出力電圧に含まれるリップル(高調波〉成
分と逆位相の電圧を第2のインバータに対する電圧基準
値に加算するように補正し、第1のインバータで発生し
た高調波を第2のインバータの出力電圧で相殺する。
の出力電圧のリップルを補償するように、第2のインバ
ータを動作させる。このとき、第2のインバータの出力
電圧の時間平均値が零となるようにして、絶縁変圧器の
飽和を防止する。
運転周波数とは無間係に、電圧基準値そのものの瞬時値
の大きさに依存して各インバータに対する電圧基準値を
生成する。このとき、絶縁変圧器を飽和させず且つ絶縁
変圧器の容量を最小化するように、各インバータ毎の電
圧基準値成分を非線形に分割する。
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、(1
0)〜(13)、(22)、(23)、(30)〜(3
3)、(35)及び(36)は、第14図に示したもの
と同様である。
A及びBに接続された電圧検出器(41)は、出力電圧
vlの瞬時値を検出している。電圧基準値発生器(35
)及び電圧検出器(41)の各出力端子に接続された減
算器(42)は、出力電圧Vlと第1のインバータ(1
1)に対する電圧基準値Vl”との差をとって、Vr=
V、−V、寡 で表わされるリップル電圧Vrを出力している。
43)は、リップル電圧Vrに所定の係数Kを乗算して
、補償電圧指令Vcを生成するようになっている。電圧
基準値発生器(36〉とPWM制御器(32)及び(3
3)との間に挿入された加算器(44)は、電圧基準値
■−と補償電圧指令Vcとの和をとって、Vzc本=V
2京+Vc で表わされる補償電圧基準値v2−を生成し、PWM制
御器(32)及び(33)に出力している。これにより
、減算器(42)、補償回路(43)及び加算器(44
)は、電圧基準値V2”の補正手段を構成している。
この発明の一実施例の動作について説明する。第2図は
、電圧基準値Vl”とV2”とが異なる場合の動作を、
前述の第17図と対比して示したものである。
基準値Vl”との比較に基づいて、前述の同様の出力電
圧vlを発生するが、この出力電圧Vlには、キャリア
信号CIの周波数成分の高調波が含まれている。
れた出力電圧vlと電圧基準値Vlfとの差をとって、
V r= V + V 1束
・・・■からなるリップル電圧Vrを求める。このリッ
プル電圧Vrは、第2図の斜線部に相当しており、その
平均値は零のリップル電圧となる。
インバータ(12)及び(13)で相殺するために必要
な補償電圧Vcを、 V c =−V r / n ・・・■か
ら計算する。但し、nは第2のインバータ(12)及び
(13)の台数であり、この場合は、n=2 である。補償電圧Vcは、第2図において、リップル電
圧Vrと反極性の斜線部で示されている。
を加算し、 V2c8=■2寒+Vc 01.■からなる
補償電圧基準値■2cyを求める。この補償電圧基準値
V2c寒は、PWM制御器(32〉及び(33)に入力
されて、キャリア信号C2及びC5と比較され、P W
M III m用のゲート信号G2及びG、となる。
V2及びV、は、第2図のように、インバータ(11)
の出力電圧Vlを補償する波形となる。従って、全出力
電圧VI〜V、を合成したインバータ出力電圧即ち負荷
電圧VLは、出力電圧Vlに含まれるキャリア信号C1
の周波数成分の高調波を相殺した波形となる。
数nを増やせば、最終的に合成される負荷電圧VLが補
償電圧基準値V2c”に更に近づくので、リップル電圧
Vrと逆極性の補償電圧Vcを忠実に出力することがで
きる。従って、出力電圧Vlに含まれるリップル電圧V
rを更に良好に相殺することができる。
る電圧基準値V 1 ”と、第2のインバータ(12)
及び(13〉に対する電圧基準値V2”とを与えるよう
にしたが、第3図のように、電圧基準値V2”の代わり
に、合成された電圧基準値V−を与えるようにしてもよ
い。
基準値V−を生成しており、減算器(45)及び係数器
(46)は電圧基準値■Lfの補正手段を構成している
。この電圧基準値V−は、 V−=Vl’+nV2’ −・・■で表わさ
れる。続いて、減算器(45)は、電圧基準値VL0と
出力電圧Vlとの差をとる。更に、係数器(46)は、
減算器(45)からの差電圧を第2のインバータ台数n
で除算し、補償電圧基準値V2e”を、V、c束=(V
L京−V + )/ n −■から計算し、PW
M制御器(32)及び(33)に出力する。ここで、■
式に■式を代入すれば、■2ct−(V1束+nV2京
−Vz)/n= v 、”+ (v 、寒−Vz)/n
となり、■式を代入すれば、 V2c宜=V2富−Vr/n となる。更に、■式を代入すれば、 V 2c”= V 2”+ V C−■となり、0式は
■式と一致することが分かる。
構成したが、ハーフブリッジで構成しても、又はハーフ
ブリッジ及びフルブリッジの混合で構成しても同等の効
果を奏する。
三角波によるダブルブリッジ変調等の別のPWM変調方
法を適用しても同等の効果を奏することは言うまでもな
い。
を示したが、第1のインバータ(11)が第2のインバ
ータ(12)及び(13)より低いキャリア周波数で変
調される場合でも同等の効果を奏する。
する。第4図はこの発明の別の発明の一実施例を示すブ
ロック図であり、ここでは、説明を簡略化するために、
多重インバータ装置(10)を2段fllI戒とした例
を示している。
に対応し、(IIA)は第1のインバータ(11)に対
応し、(BOA)はゲート信号発生器〈60)に対応し
ている。
) 、(22) 、(30) =(51)〜(53)及
び(55)〜〈57)は、第18図に示したものと同様
である。
するコンデンサ(4a)及び(4b)は、正端子P及び
負端子N間の直流電圧を2等分しており、コンデンサ(
4a)及び〈4b)の接続点は、シャント(20)を介
して供給端子U2に接続される出力端子Bとなっている
。
GTOからなるスイッチング素子T、及びT6と、各ス
イッチング素子T5及びT6に並列接続されたダイオー
ドD5及びD6とを備えており、スイッチング素子T5
及びT6の接続点が出力端子Aとなっている。従って、
出力端子Aがらは、T5がオン且つT6がオフなら正端
子Pの電位が出力され、T5がオフ且つT@がオンなら
負端子Nの電位が出力されるようになっている。
又は低周波運転時の場合などのように、電力供給が第1
のインバータ(11A)のみで行われている場合の構成
を示している。
の1次巻線が第2のインバータ(12)の出力端子に接
続され、2次巻線が供給端子Ul及び出力端子Aの間に
接続されている。
ータ(11^)及び(12)に対するゲート信号G及び
G2を生成するゲート信号発生器(60^〉は、第6図
のようにtR戒されており、キャリア信号Cを調整して
各インバータ(IIA)及び(12)用のキャリア信号
C1及びC2を生成する移相器(61)及び(62)と
、電圧基準値Vl及びキャリア信号C1に基づいて、イ
ンバータ(12)に対する電圧基準値V2”を生成する
電圧基準値発生器(66〉と、電圧基準値Vt及びキャ
リア信号C1に基づいてインバータ(11^)に対する
ゲート信号C1を生成するPWMffi制御器(31〉
と、電圧基準値V2”及びキャリア信号C2に基づいて
インバータ(12)に対するゲート信号G2を生成する
PWM制御器(32)とを備えている。
に示したこの発明の別の発明の一実施例の動作について
説明する。
、第2のインバータ(12)が第19図のように構成さ
れていること、並びに、絶縁変圧器(22)の変圧比が
1=1であることから、第2のインバータ(12)は、
第1のインバータ(11^)の出力電圧■、の2倍の出
力電圧■2を発生することができる。
る第2のインバータ用のキャリア信号C2を、移相器(
61)から出力される第1のインバータ用のキャリア信
号C1の2倍の大きさに設定し且つ90’の位相差をも
たせるようにする。
ンバータ用の電圧基準値■1京は、電流制御要素(56
〉からの電圧基準値V8であるものとする。
、電圧基準値VH”も直流となっている。
1のインバータ用の電圧基準値Vlxとキャリア信号C
1との比較結果に応じて、第2のインバータ用の電圧基
準値V2’を以下の(i)〜(ii)ように算出する。
きる最大出力電圧に対応する電圧基準値とする。
1M’ iV1本(ii)IV、J≧IC11のとき
、■2束=0(iii ) IV +”D C、のと
き、V2家=1■、哀1−V、この結果、第7図のよう
に、キャリア信号CIに応じて極性が反転するパルス状
の電圧基準値V、′が得られる。
A)は、電流制御要素〈56)からの電圧基準値V寒(
=y、gと移相器(61)からのキャリア信号Cとに基
づいてPWM制御器から得られるゲート信号G1により
、第7図に示すような出力電圧Vlを生成する。
12)は、電圧基準値発生器(66)からの電圧基準値
V2”と移相器〈62〉からのキャリア信号C2とに基
づいてPWM制御器(32)から得られるゲート信号G
2により、第7図に出力ような出力電圧■2を生成する
。
は、平均値としては零であるため、絶縁変圧器(22)
を飽和させることはない。
に表われるインバータ出力電圧、即ち負荷電圧VLは、
出力電圧■1及びV2の和であるから、第7図のように
、出力電圧Vlのみの場合と比べてリップル分の抑制さ
れた波形となる。このように、起動時などの直流運転時
においても、絶縁変圧器(22〉を飽和させることなく
、リップル電圧を小さくすることができる。
ータ(12)と同様に、第19図のように構成した場合
の、この発明の別の発明の他の実施例を示すブロック図
である。
1のインバータ用のキャリア信号C4寡と、第2のイン
バータ用のキャリア信号C2”とを、それぞれ個別に生
成し、ゲート信号発生器(60B)に出力している。こ
こでは、キャリア信号C2”はCI”の2倍の周波数に
設定されているものとする。
れており、キャリア信号CI”及びC2’が個別に入力
される移相器(61B)及び(62B)を備えている。
周波運転時における構成を示しており、各移相器(61
B)及び(62B)は、第10図のようなキャリア信号
C1及びC2を生成するように調整されている。
の電圧基準値Vlfと最大の電圧基準値Vl、”との比
較結果に応じて、第2のインバータ用の電圧基準値V2
’を以下のように算出する。但し、前述と同様に、第1
のインバータ(11)の最大の出力電圧に対応する電圧
基準値をVIN”とし、電流制御要素(56〉からの電
圧基準値Vlを第1のインバータ用の電圧基準値Vl”
とする。
c+l≦lV+”lのとき、■2本−−V−(ii )
Ic + l≧V +n” −IV l’++7) ト
き、V 2”= V 1”(ii)上記以外のとき、V
2x=O (If)Vlx>Vl、”/2の場合、(i )Ic口
≦VIM本−1vt京lのとき、v 2”== v 、
本−V4 (iiNc+l≧l V を京1のとき、V 2’=
V IN”−V l” (iii)上記以外のとき、V2”=0(I[[)V
l富< V +M”/ 2 f)場合、(i)IC3
1≦Vl、I寒−1v1京1のとき、V2寛= V l
” + V I M (ii)lc11≧Iv+”lのとき、V2’= V
IN宜−Vlx (iii)上記以外のとき、■2*=Oこの結果、第1
0[gのように、キャリア信号C1に応じて極性が反転
するパルス状の電圧基準値VZ”が得られる。
vl及びV2は、図示したように離散的な波形となり、
これらの台底からなる負荷電圧vLは、出力電圧Vlの
みの場合と比べて、リップル電圧が抑制された波形とな
る。又、この場合も、出力電圧V2の時間的平均値が零
であるため、絶縁変圧器(22)が飽和することはない
。
を有する第2のインバータが1台の場合を示したが、複
数台であっても全く同様の効果を奏することは言うまで
もない。
が、電機子巻線を平面的に並べて、回転子に相当するも
のを直線的に移動させるリニアシンクロナスモータ等で
あってもよい。
1図は、この発明の更に別の発明の一実施例によるゲー
ト信号発生器(60C)を示すブロック図であり、(6
2)〜(64〉及び(31)〜(34)は第21図に示
したものと同様である。又、図示しない多重インバータ
制御装置は、第18図のように4段構成のインバータ(
11)〜(14〉を備えたこと、及び、ゲート信号発生
器(60C)が4つのゲート信号G、〜G。
示すように、第1のインバータ(11)に対応するキャ
リア信号CI”と、第2のインバータ(12)〜(14
)に対応するキャリア信号C2”とが、個別に入力され
ている。
の移相器(61)に対応しており、第8図に参照される
発振器(71)からのキャリア信号C1″に基づいて、
第1のインバータ用のキャリア信号C1を生成するよう
になっている。又、電圧基準値発生器(68)及び(6
9〉は、それぞれ、電流制御要素<56)からの電圧基
準値VXを補正して、第1のインバータ用の電圧基準値
V 1 ”と、第2のインバータ用の電圧基準値V2”
とを生成するようになっている。
1のインバータ(11)、PWMfilltltl器(
31L電流制御要素(56)、移相器(61C)、電圧
基準値発生器(68)及び発振器〈71)は、1段目(
第1)のインバータ装置を構成している。
W M¥i制御器(32)〜(34〉、電流制御要素(
56)、移相器(62)〜(63)、電圧基準値発生器
(69)及び発振器(72)は、2段目以降(第2〉の
インバータ装置を構成している。
の波形図及び第13図の特性図を参照しながら、この発
明の更に別の発明の一実施例の動作について説明する。
素(56)からの電圧基準値Vl(正弦波)を補正して
、第12図のように、第1のインバータ用の電圧基準値
V 1 ”と第2のインバータ用の電圧基準値V2”と
を生成する。
、第1のインバータ(11)の最大出力電圧Vlに対応
する電圧基準値V1.!との比較結果に応じて、以下の
ように電圧基準値Vl”を補正する。
= V 1 n(ii ) V +*”≦V x≦V
+m”ノドき、V、 x = y x(iii)−V
、、1束>v”のとき、■1東= VIM同様に、電
圧基準値発生器(69)は、電圧基準値v窓と最大の電
圧基準値vl−との比較結果に応じて、以下のように電
圧基準値Vlxを補正する。
IM(ii) Vex”≦V宜のとき、■2本−〇(
ii ) −V 、、”> V草のとき、V 2 ”
= V ” + V I N実際には、第2のインバー
タ(12〉〜(14)は3段構成であるから、電圧基準
値発生器(69〉がらは、上述の電圧基準値V2”を3
で除算した値が出力されることになる。又、一般に、n
段の場合には、nで除算した値となる。
抵抗分による電圧降下Voより大きく選ばれているはず
であるから、上記のように電圧基準値V2の補正を行え
ば、インバータ出力周波数(運転周波数)fが零のとき
に、第13図に示すように、第1のインバータ(11)
のみが出力電圧vlを発生することになる。従って、第
2のインバータ(12)〜(14)に接続された絶縁変
圧器(22)〜(24)が飽和することはない。
の担うことのできる最大の出力電圧Vlを供給している
ので、第2のインバータ(12)〜(14〉の出力電圧
V2〜V4は、常に最小の値でよいことになる。即ち、
第13図がら明らがなように、第2のインバータ(12
)〜(14)の出力電圧v2〜■4は、第22図の場合
と比べて、全周波数穐域で減少している。従って、絶縁
変圧器(22)〜(24)の容量を削減することができ
る。
したが、任意の段数であっても、段数に応じて電圧基準
値V2”を調整すればよく、同等の効果を奏する。
算機(ソフトウェア)で実現してもよい。
わゆるリニアシンクロナスモータ(直線形同期電動IR
)であっても同等の効果を奏する。
力電圧を検出する電圧検出器と、第1のインバータの出
力電圧に含まれるリップル電圧に基づいて第2のインバ
ータに対する電圧基準値を補正する補正手段とを設け、
第1のインバータの出力電圧に含まれるリップルの逆位
相成分を第2のインバータに対する電圧基準値に加算す
るように補正し、第1のインバータで発生した高調波を
第2のインバータの出力電圧で相殺するようにしたので
、低周波運転領域等、第1及び第2のインバータの分担
電圧が大きく異なる場合でも、合成出力電圧波形の低次
高調波成分を抑制できる多重インバータ制御装置が得ら
れる効果がある。
のキャリア信号に基づいて第2のインバータに対する電
圧基準値を補正する電圧基準値発生器を設け、第2のイ
ンバータの出力電圧により第1のインバータの出力電圧
に含まれるリップル電圧を補償すると共に、第2のイン
バータの出力電圧の時間的平均値が零となるようにした
ので、同期電動機からなる負荷の起動時又は低周波運転
時においても絶縁変圧器の飽和を防止しつつ、リップル
を抑制できる多重インバータ制御装置が得られる効果が
ある。
装置は、第1のインバータが発生できる最大の出力電圧
と負荷に供給されるべき電圧基準値との比較結果に基づ
いて第2のインバータに対する電圧基準値を補正する電
圧基準値発生器を設け、第2のインバータの出力電圧に
より、負荷に供給されるべき電圧基準値と第1のインバ
ータの最大出力電圧との偏差分に応じた電圧を分担する
と共に、第2のインバータの出力電圧の時間的平均値が
零となるように設定し、インバータ運転周波数とは無関
係に、電圧基準値そのものの瞬時値の大きさに依存して
各インバータに対する電圧基準値を生成し、絶縁変圧器
を飽和させず且つ絶縁変圧器の容量を最小化するように
各インバータ毎の電圧基準値成分を非線形に分割したの
で、第1のインバータが各瞬間において分担し得る最大
の出力電圧を発生する。従って、絶縁変圧器の飽和を防
止しつつリップルを抑制し、且つ絶縁変圧器の容量を軽
減してコストダウンを実現した多重インバータ制御装置
が得られる効果がある。
は第1図の動作を説明するための波形図、第3図はこの
発明の他の実施例を示すブロック図、第4図はこの発明
の別の発明の一実施例を示すブロック図、第5図は第4
図内の第1のインバータの構成を示す回路図、第6図は
第4図内のゲート信号発生器の構成を示すブロック図、
第7図は第4図の動作を説明するための波形図、第8図
はこの発明の別の発明の他の実施例を示すブロック図、
第9図は第8図内のゲート信号発生器の構成を示すブロ
ック図、第10図は第8図の動作を説明するための波形
図、第11図はこの発明の更に別の発明の一実施例のゲ
ート信号発生器の構成を示すブロック図、第12図は第
11図の動作を説明するための波形図、第13図は第1
1図に基づく多重インバータ制御装置によるインバータ
出力電圧を示す周波数特性図、第14図は従来の多重イ
ンバータ制御装置を示すブロック図、第15図は第14
図の動作を説明するための波形図、第16図は第14図
の多重インバータ制御装置によるインバータ出力電圧を
示す周波数特性図、第17図は低周波運転領域における
第14図の動作を説明するための波形図、第18図は従
来の別の多重インバータ制御装置を示すブロック図、第
19図及び第20図は第18図内のインバータのそれぞ
れ異なる構成例を示す回路図、第21図は第18図内の
ゲート信号発生器の構成を示すブロック図、第22図は
第18図の多重インバータ制御装置によるインバータ出
力電圧を示す特性図である。 (10)・・・多重インバータ装置 (IIL(11^)・・・第1のインバータ(12)〜
(14)・・・第2のインバータ(22)〜(20・・
・絶縁変圧器 (30)・・・負荷 (35) 、(36) 、(37)・・・電圧基準値発
生器(66)、(68)、(69)・・・電圧基準値発
生器(41)・・・電圧検出器 (42)〜(46)・・・補正手段 (42)、(45)・・・減算器 (43)・・・補
償回路(44)・・・加算器 (46)・・・
係数器Vl・・第1のインバータの出力電圧 ■2〜v4・・・第2のインバータの出力電圧Vr・・
・リップル電圧 Vl”・・・第1のインバータに対する電圧基準値V2
”・・・第2のインバータに対する電圧基準値V、−・
・・最大出力電圧に対応する電圧基準値V・・・インバ
ータ出力電圧 ■L・・・負荷電圧 Vl・・・負荷電圧基準値
C1・・・第1のインバータ用のキャリア信号C2〜C
1・・・第2のインバータ用のキャリア信号同、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- (1)出力側に絶縁変圧器が接続されていない第1のイ
ンバータの出力電圧に、少なくとも1台以上の第2のイ
ンバータの出力電圧を絶縁変圧器を介して加算し、前記
第1及び第2のインバータの各出力電圧を合成して得ら
れた交流電力を負荷に供給するための多重インバータ制
御装置において、 前記第1のインバータの出力電圧を検出する電圧検出器
と、 前記第1のインバータの出力電圧に含まれるリップル電
圧に基づいて前記第2のインバータに対する電圧基準値
を補正する補正手段とを設け、 前記第2のインバータの出力電圧により、前記第1のイ
ンバータの出力電圧に含まれるリップル電圧を相殺する
ようにしたことを特徴とする多重インバータ制御装置。 - (2)出力側に絶縁変圧器が接続されていない第1のイ
ンバータの出力電圧に、少なくとも1台以上の第2のイ
ンバータの出力電圧を絶縁変圧器を介して加算し、前記
第1及び第2のインバータの各出力電圧を合成して得ら
れた交流電力を負荷に供給するための多重インバータ制
御装置において、 前記第1のインバータのためのキャリア信号に基づいて
前記第2のインバータに対する電圧基準値を補正する電
圧基準値発生器を設け、前記第2のインバータの出力電
圧により前記第1のインバータの出力電圧に含まれるリ
ップル電圧を補償すると共に、 前記第2のインバータの出力電圧の時間的平均値が零と
なるように設定したことを特徴とする多重インバータ制
御装置。 - (3)出力側に絶縁変圧器が接続されていない第1のイ
ンバータの出力電圧に、少なくとも1台以上の第2のイ
ンバータの出力電圧を絶縁変圧器を介して加算し、前記
第1及び第2のインバータの各出力電圧を合成して得ら
れた交流電力を負荷に供給するための多重インバータ制
御装置において、 前記第1のインバータが発生できる最大の出力電圧と前
記負荷に供給されるべき電圧基準値との比較結果に基づ
いて前記第2のインバータに対する電圧基準値を補正す
る電圧基準値発生器を設け、 前記第2のインバータの出力電圧により、前記負荷に供
給されるべき電圧基準値と前記第1のインバータの最大
出力電圧との偏差分に応じた電圧を分担すると共に、 前記第2のインバータの出力電圧の時間的平均値が零と
なるように設定したことを特徴とする多重インバータ制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1201265A JP2507620B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 多重インバ―タ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1201265A JP2507620B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 多重インバ―タ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0370472A true JPH0370472A (ja) | 1991-03-26 |
JP2507620B2 JP2507620B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16438086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1201265A Expired - Lifetime JP2507620B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 多重インバ―タ制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2507620B2 (ja) |
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