JPH04308472A - Pwmインバータの繰返し制御方法 - Google Patents

Pwmインバータの繰返し制御方法

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JPH04308472A
JPH04308472A JP3099389A JP9938991A JPH04308472A JP H04308472 A JPH04308472 A JP H04308472A JP 3099389 A JP3099389 A JP 3099389A JP 9938991 A JP9938991 A JP 9938991A JP H04308472 A JPH04308472 A JP H04308472A
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JP
Japan
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output voltage
load current
inverter
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command value
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Withdrawn
Application number
JP3099389A
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English (en)
Inventor
Hisamasa Haneyoshi
羽根吉 寿正
Kazuyoshi Umezawa
一喜 梅沢
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PWM(パルス幅変調
)インバータの繰返し制御方法に関し、詳しくは、UP
S(無停電電源装置)等に用いられるPWMインバータ
の出力電圧における波形補償と、インバータの並列運転
時における分担負荷電流補正を行なうためのPWM制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】PWMインバータの出力電圧波形を補償
するための従来の繰返し制御方法を、図3及び図4を参
照しつつ説明する。図3はPWMインバータシステム全
体の構成図であり、図において1はPWMインバータ、
2はLCフィルタ、3は整流器負荷、4は直流電源電圧
Eをアナログ/ディジタル変換するA/D変換器、5は
後述するマイコン7との間で信号の授受を行ない、イン
バータ1の各スイッチング素子に対するPWMパルスを
生成して出力するゲート回路、6はLCフィルタ2の出
力電圧Vをアナログ/ディジタル変換するA/D変換器
、7はA/D変換器4,6からの各電圧E,Vを入力し
、これらを所定の周期でサンプリングしたデータに基づ
いてゲート回路5に加える信号を演算し出力するマイコ
ンである。
【0003】このような構成において、LCフィルタ2
を介したインバータ1の出力電圧Vの繰返し制御は次の
ように行なわれている。すなわち、負荷3が整流器負荷
である場合のようにインバータ出力電圧Vの変動が周期
的に起こる場合には、出力電圧Vの各周期ごとの同一サ
ンプリング点における指令値(目標値)と検出値との電
圧誤差を求めてこれらを積算し、次の周期内に発生する
べきPWMパルス幅を所定の演算により求め、このPW
Mパルスによりインバータ1を制御することで出力電圧
波形を改善している。
【0004】その具体的な方法としては、図4に示すよ
うに、出力電圧Vの毎周期の所定のサンプリング点(k
+1)における指令値(図中、破線にて示す)と検出値
(図中、実線にて示す)との間の出力電圧誤差ekを、
マイコン7により次の数式1のように積算して次周期に
おけるサンプリング点k〜(k+1)の間に発生させる
PWMパルス幅U(k)を求め、このパルスによりイン
バータ1を制御して波形補償を行なっている。なお、以
下の数式1において、cはゲイン、nは電源周波数に対
するサンプリング周波数の比、iは出力電圧の何周期前
のサンプリング点かを示す自然数である。
【0005】
【数1】
【0006】上記従来の制御方法によれば、出力電圧波
形に毎周期繰返し発生する電圧誤差に対しては、図4に
示すように誤差が徐々に解消して良好な波形補償を行な
うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】いま、この制御方法を
、例えば複数台のUPSを並列運転して単一の整流器負
荷に電源を供給可能な冗長化システムに適用した場合を
考えてみる。まず、1号機が整流器負荷に接続されてい
て運転状態にあり、前記数式1による繰返し制御が実行
されると出力電圧について前述したように波形補償が行
なわれる。この状態から2号機を接続して並列運転に移
行すると、この2号機については出力電圧誤差ekの積
算値がほとんどないため、1号機と2号機とで負荷分担
にアンバランスを生じ、横流が流れて制御が不安定にな
るという問題があった。これを防止するには出力電圧誤
差ekの積算値を制御する機能が必要であるが、従来で
はアルゴリズム上、不可能であった。また、従来の制御
方法では電圧誤差ekの積算値を直接、制御量として使
用しているため、制御量を抑制する手段がなく、そのオ
ーバーフロー等によりインバータの安定した並列運転を
一層困難なものとしていた。
【0008】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、並列運転される
各インバータの安定した出力電圧波形補償と高精度の負
荷分担を可能にし、横流発生や制御量のオーバーフロー
を防止するようにしたPWMインバータの繰返し制御方
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、PWMインバータの交流出力電圧に毎周期
繰返し発生する出力電圧誤差を検出し、この出力電圧誤
差を積算して前記出力電圧の波形補償を行なうように次
周期のPWMパルス幅を演算してこのPWMパルスによ
りインバータを制御する繰返し制御方法において、並列
運転される複数台のインバータによって個々に分担され
るべき分担負荷電流指令値とインバータ単機による負荷
電流検出値との誤差である負荷電流誤差を積算し、この
負荷電流誤差及び前記出力電圧誤差の積算値を前記分担
負荷電流予測値に加算したものをインバータ単機による
負荷電流指令値とし、この負荷電流指令値に基づき当該
インバータに加える次周期のPWMパルス幅を演算する
ものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、出力電圧誤差を積算してこれ
を制御に反映させることにより、従来と同様に出力電圧
の波形補償が行なわれる。また、これに加えて、並列運
転される複数台のインバータによって個々に分担される
べき分担負荷電流指令値とインバータ単機の負荷電流検
出値との誤差である負荷電流誤差を積算し、これを制御
に反映させることにより、並列運転時の各インバータの
負荷電流を繰返し補正し、適正な負荷分担を実現させる
。更に、本発明では制御量を負荷電流指令値として与え
るため、この指令値の限界値を任意に設定可能であり、
積算値を直接、制御量として使用する場合のように制御
量のオーバーフローを生じるおそれもない。
【0011】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明する
。図1はこの実施例が適用されるPWMインバータシス
テム全体の構成を示すもので、図3と同一の構成要素に
は同一の符号を付して詳述を省略し、以下、異なる部分
を中心に説明する。すなわちこの実施例において、繰返
し制御を行なうコントローラ8には、PWMインバータ
1に入力される直流電源電圧E及びLCフィルタ2を介
した出力電圧Vの他に、PWMインバータ1の出力電流
I(出力電圧Vを確立するのに必要なコンデンサ電流I
Cと、インバータ単機による負荷電流IRとの和)、負
荷電流IR、更には、実際の負荷電流の検出値ILを分
担負荷電流指令値演算器9に取り込んでインバータ1の
並列台数により算出した1台あたりの分担負荷電流指令
値IL*が入力されている。また、コントローラ8は出
力電圧指令値V*等を演算により生成し、これらと前記
分担負荷電流指令値IL*及び前記E,V,IR等の各
検出値を用いて後述する数式2により負荷電流指令値を
演算し、これに基づき演算したパルス幅UのPWMパル
スをインバータ1のスイッチング素子に与えるように構
成されている。
【0012】ここで、コントローラ8は、図3における
マイコン7、A/D変換器4,6及びゲート回路5をす
べて含むものであり、制御回路の構成としては実質上、
図3の構成と異なるところはない。また、図示されてい
ないが、PWMインバータ1及びLCフィルタ2からな
る主回路並びにコントローラ8は負荷3の反対側にも接
続されており、これら2台のインバータ1を必要に応じ
並列運転して負荷3に交流電力を供給できるように構成
されている。
【0013】次に、この実施例における繰返し制御方法
を具体的に説明する。まず、並列接続されているインバ
ータ1の各コントローラ8は、次の数式2の演算を実行
してサンプリング点(k+1)における負荷電流指令値
IR(k+1)*を各々演算する。なお、数式2におい
て、IL(k+1)に記号ハット“∧”を付したものは
当該インバータ1の分担負荷電流予測値、V(k+1−
i・n)*は出力電圧指令値、V(k+1−i・n)は
出力電圧検出値、IL(k+1−i・n)*は分担負荷
電流指令値、IR(k+1−i・n)は負荷電流検出値
、Tはサンプリング期間、LはLCフィルタのインダク
タンス値、GIはゲインである。
【0014】
【数2】
【0015】この数式2において、(V(k+1−i・
n)*−V(k+1−i・n))の項は数式1における
出力電圧誤差ekに相当しており、前記同様にnは電源
周波数に対するサンプリング周波数の比、iは出力電圧
の何周期前のサンプリング点かを示す自然数である。ま
た、この(V(k+1−i・n)*−V(k+1−i・
n))にT/Lを掛けることで出力電圧誤差の電圧電流
変換を行なっている。上記出力電圧誤差(V(k+1−
i・n)*−V(k+1−i・n))を数式2に示すご
とく積算することにより、従来の技術と同一の原理によ
って整流器負荷等に対する出力電圧Vの波形補償を行な
うことができる。
【0016】また、上記数式2において(IL(k+1
−i・n)*−IR(k+1−i・n))の項は、並列
運転時に当該インバータ1が分担するべき負荷電流指令
値と実際に出力している負荷電流検出値との誤差に相当
する負荷電流誤差であり、この電流誤差がゼロになった
ときに各インバータ1による負荷分担が適正なものとな
る。この負荷電流誤差を繰返し積算することにより負荷
電流補正を行ない、各インバータにおける繰返し補正量
を適正値に制御することができる。
【0017】次に、数式2における右辺第1項の分担負
荷電流予測値は、次のようにして求めることができる。 すなわち、図2に示すように任意のタイミングs,mを
設定してこれらのタイミングs,mにおける分担負荷電
流指令値IL(s)*,IL(m)*を検出し、その差
分ΔIL(k)*=IL(m)*−IL(s)*を求め
る。そして、この差分ΔIL(k)*に時間比率に相当
するゲインを掛けてIL(k)*と加算することにより
、サンプリング点(k+1)における分担負荷電流指令
値IL(k+1)*を予測するものである。 ここで、前述した出力電圧誤差及び負荷電流誤差を積算
した数式2の右辺第2項全体は、分担負荷電流予測値に
対する誤差補正項としてはたらくため、負荷電流指令値
IR(k+1)*に対する高精度の推定が可能になる。
【0018】以上のようにして、数式2によりサンプリ
ング点(k+1)におけるインバータ単機による負荷電
流指令値IR(k+1)*を求め、数式3に示すごとく
パラメータKを掛けてサンプリング点kから(k+1)
に至る間のPWMパルスのパルス幅U(k)を演算する
。なお、詳述はしないが、実際にはインバータ1の出力
電流Iは負荷電流IRとコンデンサ電流ICとの和にな
るため、PWMパルス幅U(k)はこれらの指令値を含
む出力電流指令値I*を考慮したものとなる。
【0019】
【数3】U(k)=K・IR(k+1)*
【0020】
上記実施例において、図1に示したインバータ1の出力
電流検出値Iは繰返し制御に直接用いるものではないが
、例えば、今回のサンプリング点での各検出値から、次
回のサンプリング点での出力電流指令値を予測し、これ
を出力電圧指令値等と共にPWMパルス幅の予測演算に
用いる場合に必要なものとなる。なお、本発明は任意台
数のインバータの並列運転に適用可能であり、インバー
タとしては単相、三相の何れであってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、PWMパ
ルスの演算にあたり、出力電圧誤差のみならず負荷電流
誤差を繰返し積算することとしたため、並列運転時の各
インバータの出力電圧の波形補償と、最適な負荷分担と
なるような高精度の負荷電流補正とを行なうことができ
る。これにより、出力電圧波形の改善及び横流の解消が
可能である。また、本発明では制御量を負荷電流指令値
として与えるため、この指令値の限界値を任意に設定す
ることにより制御量にオーバーフローを生じるおそれが
なく、安定した並列運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例が適用されるPWMインバータ
システム全体の構成図である。
【図2】本発明の実施例における分担負荷電流指令値の
サンプリング点を示す図である。
【図3】従来の技術が適用されるPWMインバータシス
テム全体の構成図である。
【図4】従来の技術におけるPWMパルスの説明図であ
る。
【符号の説明】
1  PWMインバータ 2  LCフィルタ 3  負荷 8  コントローラ 9  分担負荷電流指令値演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  PWMインバータの交流出力電圧に毎
    周期繰返し発生する出力電圧誤差を検出し、この出力電
    圧誤差を積算して前記出力電圧の波形補償を行なうよう
    に次周期のPWMパルス幅を演算してこのPWMパルス
    によりインバータを制御する繰返し制御方法において、
    並列運転される複数台のインバータによって個々に分担
    されるべき分担負荷電流指令値とインバータ単機による
    負荷電流検出値との誤差である負荷電流誤差を積算し、
    この負荷電流誤差及び前記出力電圧誤差の積算値を前記
    分担負荷電流予測値に加算したものをインバータ単機に
    よる負荷電流指令値とし、この負荷電流指令値に基づき
    当該インバータに加える次周期のPWMパルス幅を演算
    することを特徴とするPWMインバータの繰返し制御方
    法。
JP3099389A 1991-04-03 1991-04-03 Pwmインバータの繰返し制御方法 Withdrawn JPH04308472A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020183775A1 (ja) * 2019-03-12 2020-09-17 株式会社日立製作所 電力変換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020183775A1 (ja) * 2019-03-12 2020-09-17 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2020150617A (ja) * 2019-03-12 2020-09-17 株式会社日立製作所 電力変換装置

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