JPH04261368A - インバータ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピューターの電源等
に用いられる無停電電源装置や電池発電電源等に用いら
れるインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のインバータ装置の主な主
回路単線結線図と、そのチョッパー回路の一例を示す制
御ブロック図である。順変換器１で交流を直流に変換し
、チョッパー回路２で必要な直流電圧に変換し、その直
流電圧をインバータ回路３で交流電圧に変換してインバ
ータ変圧器４を経由して負荷７に定電圧・定周波数の交
流電圧を供給する主回路構成のインバータ装置である。

【０００３】計器用変圧器５で検出したインバータ装置
の出力電圧を定電圧制御回路９に帰還信号として入力し
、チョッパー制御基準器１５の設定値に出力電圧が制御
されるようにチョッパー回路２のパルス制御回路１２か
ら、チョッパー回路２にゲート信号が入力される。コン
デンサ電流検出用変流器１６は、チョッパー回路２の出
力側のコンデンサー１７の充放電電流をパルス制御回路
１２に開ループで入力し、パルス制御回路１２の過渡特
性を改善するために設けられたものである。

【０００４】インバー回路３は、直流電圧を所定周波数
の交流電圧に変換する機能を有しており、交流出力電圧
はチョッパー回路２で制御される。負荷７側の電力が多
くなると、チョッパー回路２の出力が高くなり、負荷７
側の電力が少なくなるとチョッパー回路２の出力が低く
なる様に定電圧制御回路９が自動的に閉ループ制御され
る。

【０００５】ここで、負荷７側の電力の変動量が小さく
、変化の早さが、定電圧制御回路９の制御応答よりも充
分に遅い時は、交流出力電圧は安定に制御されるが、負
荷７側の電力消費が急激な変動を発生した時には、定電
圧制御回路９が負荷変動量に応じた応答をすることがで
きない為、チョッパー回路２の出力電圧及び負荷７側の
交流電圧が大きく変動する。この急激な負荷変動時の制
御応答を改善するために、前記コンデンサ電流検出用変
流器１６が設けられている。

【０００６】負荷７が増加すると、コンデンサ電流も増
加する。この原理を利用して、コンデンサ電流をパルス
制御回路１２に開ループで入力し、制御特性を改善して
いる。しかし、負荷７側の電力変動が少ない定常的な運
転時にもコンデンサ電流は正負の両方向（充電方向と放
電方向）に流れる為に、コンデンサ電流検出値をパルス
制御回路１５に入力すると、この信号が閉ループ制御系
に外乱となり、閉ループ制御系に悪影響が発生する。特
にコンデンサ電流検出値をチョッパー制御系に入力する
両を多くすると、チョッパー制御系が不安定になるとい
う問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したようにチョッ
パー回路２とインバータ回路３の構成によるインバータ
装置において、負荷７側の消費電力が急激に変動した際
に、チョッパー回路２の制御応答が充分に追従できずに
、負荷７側及びチョッパー回路２の出力電圧の変動が大
きくなり、最悪ケースでは重故障で装置の事故停止に至
ることがある。本発明は、負荷の急激な変動時にも安定
に運転継続できるインバータ装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、直流電圧を所定の電圧に変換するチョッパー
回路と、このチョッパー回路の直流電圧を交流に変換す
るインバータ回路により構成され、負荷に交流電力を供
給するインバータ装置において、

【０００９】前記インバータ回路側の交流電流と交流電
圧から、前記負荷側の電力、または、負荷インピーダン
スを検出する検出手段と、この検出手段の検出値を前記
チョッパー回路の制御系の補正信号とする手段と、前記
チョッパー回路出力過電圧を検出した時、前記チョッパ
ー回路の出力側の電力を前記チョッパー回路の入力側に
回生する手段とを備えている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、チョッパー回路出力過電圧を
検出した時、チョッパー回路の入力側に回生することに
より、チョッパー回路は負荷の電力変動に応じてほぼ瞬
時的に適正な制御量で運転される。また、チョッパー出
力電圧およびインバータ装置の交流出力電圧が過大とな
った時に重故障停止に至る前にチョッパー回路の素子に
ゲートパルスを与え、チョッパー出力電力をチョッパー
回路の入力側に回生し、過電圧を抑制する様に機能する
。従って、負荷の急激な変動時にも安定に運転継続でき
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１の主回
路単線結線図とチョッパー制御回路のブロック図を参照
して説明する。１は商用交流電圧を直流電圧に変換する
順変換器、２は順変換器１で直流に変換された電圧を所
定の電圧に変換するチョッパー回路、３はチョッパー回
路２で得られた直流電圧を所定の周波数の交流に変換す
るインバータ回路、４はインバータ変圧器、５はインバ
ータ装置の出力電圧を検出する計器用変圧器、６はイン
バータ装置の出力電圧を検出する計器用変流器、７は需
要家で消費する負荷、８はチョッパー出力電圧をチョッ
パー回路２の入力側に回生する回生用ＧＴＯ素子、９は
チョッパー回路２を制御する定電圧制御回路、１０は計
器用変圧器５と計器用変流器６とから負荷電力を検出す
る交流電力検出回路、１１は交流変動分を検出する変動
分検出回路、１２はチョッパー回路２のパルスタイミン
グを制御するパルス制御回路、１３はチョッパー出力電
圧を検出する直流電圧検出器、１４は回生用ＧＴＯ素子
８のパルスタイミングを制御する回生制御回路、１５は
インバータ装置の出力電圧を一定値に制御するためのチ
ョッパー制御基準である。

【００１２】次に、以上のように構成されているインバ
ータ装置の動作について説明する。インバータ回路３は
所定の周波数の交流電圧を発生させる機能を有しており
、チョッパー回路２がインバータ装置の交流出力電圧を
一定に制御する機能を有している。この２つの主要機能
でこのインバータ装置は一定周波数一定電圧で運転され
る。チョッパー回路２は、定電圧制御回路９で負帰還の
フィードバック制御で運転される。

【００１３】ここで、負荷７側の消費電力が急激に下が
った場合には、検出した負荷電力検出回路１０で検出し
た電力が下がり、その為変動分検出回路１１には負荷電
力低下変動分の検出値が発生する。この検出値を開ルー
プでチョッパー制御系に入力することにより、チョッパ
ー回路２のパルス制御回路１２は、チョッパーの出力を
急激に低減させる様に作用し、負荷側の電力量に応じた
チョッパー出力となる様に動作する。この為、チョッパ
ー出力側の直流電圧及びインバータ装置の出力電圧がほ
ぼ一定値を保ち過電圧を発生させない。

【００１４】また、負荷側の消費電力が急激に増加した
場合には、変動分検出回路１１に負荷電力増加変動分の
検出が出力され、チョッパー回路２の出力を瞬時的に増
加させチョッパー出力及び装置出力電圧の低下を抑制す
るように作用する。負荷７の変動が少ない定常状態にお
いては、変動分検出回路１１の出力はほぼ“０”となり
、負帰還制御系で運転される。

【００１５】チョッパー制御回路の過渡応答特性の改善
に交流側の有効電力を用いることが有効である。その理
由は、チョッパー回路２は直流電圧を昇圧の又は降圧す
る直流から直流の変換回路であり、これは有効電力がチ
ョッパー回路２の入力から出力へ移行することを意味す
る。それに対して交流回路には、有効電力と無効電力と
がある。インバータ装置において負荷電流が増加しても
、その増加分が無効電力によるものであれば、チョッパ
ー回路２の制御量は、ほとんど増加しないで出力電圧の
一定制御が保たれる。

【００１６】図１の直流電圧検出器１３で検出したチョ
ッパー出力電圧で所定値の許容範囲より上昇した場合に
は、回生制御回路１４でゲートターンオフサイリスタ８
に点弧指令を与え、チョッパー回路２の入力側に電力を
回生する様に作用する。この回生回路動作の信号はパル
ス制御回路１２にも入力され、この信号でチョッパー回
路２の出力が低下する様に作用する。これらの動作によ
り、チョッパー出力電圧は、所定値の許容範囲内で運転
され、インバータ装置の出力電圧は負荷７の急激な変動
時にも安定かつ一定電圧で運転することができる。

【００１７】以上述べた本発明の実施例によれば、イン
バータ装置の出力側の負荷７が急激な変動をしても、出
力電圧は所定の許容範囲内で安定に運転することができ
、インバータ装置の過渡的な制御性能が向上し、装置の
故障停止を防止することができる。

【００１８】図１の実施例では、負荷７の電力検出を負
荷電力検出回路１０で検出するものを示したが、負荷７
のインピーダンスを検出しても同様の効果を得ることが
できる。また負荷７側の電力・インピーダンス検出の代
りにインバータ回路３の電力を検出しても同様である。

【００１９】また、図１のチョッパー出力電力の回生制
御回路１４にゲートターンオフサイリスタ８を用いた実
施例を示したが、トランジスター等の電力用半導体素子
を用いることも可能であることは、いうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、負荷の急激な変動時に
も安定に運転継続できるインバータ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインバータ装置の主回路単線結線図と
チョッパー回路の制御ブロック図。

【図２】従来のインバータ装置の主回路単線結線図とチ
ョッパー回路の制御ブロック図。

【符号の説明】

１…順変換器、２…チョッパー回路、３…インバータ回
路、４…インバータ変圧器、５…計器用変圧器、６…計
器用変流器、７…負荷、８…チョッパー出力電力回生用
ＧＴＯ素子（ゲートターンオフサイリスタ）、９…定電
圧制御回路、１０…交流電力検出回路、１１…変動分検
出回路、１２…チョッパー回路２のパルス制御回路、１
３…直流電圧検出器、１４…回生制御回路、１５…チョ
ッパー制御基準、１６…コンデンサ電流検出用変流器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直流電圧を所定の電圧に変換するチョ
   ッパー回路と、このチョッパー回路の直流電圧を交流に
   変換するインバータ回路により構成され、負荷に交流電
   力を供給するインバータ装置において、前記インバータ
   回路側の交流電流と交流電圧から、前記負荷側の電力、
   または、負荷インピーダンスを検出する検出手段と、こ
   の検出手段の検出値を前記チョッパー回路の制御系の補
   正信号とする手段と、前記チョッパー回路出力過電圧を
   検出した時、前記チョッパー回路の出力側の電力を前記
   チョッパー回路の入力側に回生する手段と、を備えたイ
   ンバータ装置。