JPH04359680A - 偏磁制御装置 - Google Patents

偏磁制御装置

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JPH04359680A
JPH04359680A JP3136219A JP13621991A JPH04359680A JP H04359680 A JPH04359680 A JP H04359680A JP 3136219 A JP3136219 A JP 3136219A JP 13621991 A JP13621991 A JP 13621991A JP H04359680 A JPH04359680 A JP H04359680A
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JP
Japan
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component
signal
phase
time
output
Prior art date
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JP3136219A
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English (en)
Inventor
Tsuyoshi Takahashi
強 高橋
Hisao Amano
天野 比佐雄
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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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、3相交流変換装置に関
して、交流出力電圧の直流分を無くす制御をする偏磁制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に3相交流変換装置の出力電圧は、
交流の一周期に於ける正側の面積と、負側の面積が等し
くなるように作られているが、交流変換装置のON−O
FF制御素子の電圧降下の変化、制御部のドリフト,ノ
イズ等が原因となり、その面積が等しくなくなることが
ある。その場合、装置の負荷に変圧器のように磁気回路
を形成するものがあると、磁束が偏り、磁気飽和現象が
発生するので、過大な励磁電流が流れ、交流変換装置及
び、負荷の変圧器を破損することになる。
【0003】従来の偏磁制御法としては、特願平1−1
28384 号電力変換装置があり、3相インバータへ
の適用例について説明しているが、各相の直流分検出器
と、各相の制御素子の制御法については、相に対応した
制御を行なう方法となっている。この方法では、3相を
つくっている関連した相の制御を行なわないため、偏磁
の抑制を十分に行なうことができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】交流変換装置が発生す
る交流電圧の1周期に於ける、正側と負側の面積が等し
くなくなる現象、すなわち、直流分が含まれると負荷に
変圧器のように磁気回路を持つものがあると、磁束密度
が正側、ないし、負側に偏る偏磁現象が発生し、磁気飽
和に到る。磁気飽和が発性すると励磁電流が過大となり
、交流変換装置及び、負荷である変圧器を破損すること
になる。
【0005】本発明は、こうした交流変換装置及び、負
荷となる変圧器の破損原因となる偏磁現象の発生を防止
することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】3相交流の偏磁現象は3
つの相の電圧が互いに関連して発生する。すなわち、交
流変換装置で、3相の交流電圧を発生させる場合、その
線間電圧は、2つの相電圧の和となる。従って、交流に
変換するトランジスタ,IGBT等の制御素子のON−
OFF時間の制御は、直流分を検出した相の制御素子の
制御のみでは、直流分を低減もしくは、無くすことがで
きないことがある。
【0007】また、交流出力電圧の直流分を検出する直
流分検出器の接続方法、すなわち、デルタ接続にするか
、スター接続にするか、また、直流分検出器を2個する
かで、その信号により交流電圧を発生させる制御素子の
制御法がかわってくる。
【0008】本発明は、交流変換装置の交流出力側の電
圧、もしくは直流分を検出する直流分検出器を2ないし
3相の線間に接続する、直流分が増加すると直流分検出
器の出力が増加する、その出力を信号分配器で直流分を
無くすような信号に変換して、交流電圧を発生させる直
流分を含む相に対応した制御素子のON−OFF時間を
制御する、ON時間制御回路に印加する、この動作によ
り各相の制御素子のON時間は交流出力の直流分が無く
なるように制御される。
【0009】
【作用】本発明の偏磁制御装置の偏磁制御は、交流変換
装置が出力する交流電圧を検出する直流分検出器と、そ
の出力を演算,変換する信号分配器、その出力と交流変
換装置の出力電圧を制御する電圧制御回路の出力を加算
する加算器、その出力で交流に変換する制御素子のON
−OFF時間を制御するON時間制御回路,制御素子及
び、その駆動回路で行なわれる。
【0010】交流電圧を検出する直流分検出器は、交流
電圧に直流分が含まれると、直流分に対応した信号、も
しくは、直流分の積分値が設定値を越えた場合、その越
えた積分値に対応した信号を出力する。信号分配器は、
その直流分検出器の出力を演算,変換し、その結果を1
つないし2つの信号として出力する。その出力信号を、
交流変換装置の出力電圧を制御する電圧制御回路の出力
と加算して、ON時間制御回路に入る。このフィードバ
ック制御動作により、交流変換装置の交流出力電圧に直
流分が含まれると、1相ないし2相に対応したアームの
制御素子のON時間が制御され、交流出力電圧を減少も
しくは、無くすことができる。この偏磁制御は、交流変
換装置のメインループである電圧制御のマイナーループ
で行なわれるので、偏磁制御しても交流出力電圧は設定
値に制御される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1と図2を用い
て説明する。
【0012】図1は偏磁制御装置を含む3相交流変換装
置の構成図である。直流電源1は、変換器2の入力P,
Nに接続する、変換器2は、UP,UN,VP,VN,
WP,WNの制御素子と、それに並列に接続したダイオ
ードで構成する。変換器2の交流出力U,V,Wは、変
圧器3の1次側U,V,Wに接続する。変圧器3の2次
側u,v,wは、負荷4のU,V,Wに接続する。U直
流分検出器5は、交流出力のU,Vに、V直流分検出器
6は、交流出力のV,Wに、W直流分検出器7は、交流
出力のW,Uに接続する。U,V,W直流分検出器の出
力は、それぞれ対応したU信号分配器8,V信号分配器
9,W信号分配器10に接続する。U信号分配器の出力
は、U加算器11とV加算器12の入力に接続する。V
信号分配器9の出力は、V加算器12とW加算器13の
入力に接続する。W信号分配器10の出力は、W加算器
13とU加算器11の入力に接続する。
【0013】3相交流変換器の交流出力電圧を制御する
電圧制御回路15の出力は、U,V,W加算器の入力に
接続する。U,V,W加算器の出力は、変換器2に含む
制御素子のON時間を制御する、ON時間制御回路16
の入力に接続する。ON時間制御回路16の出力は、変
換器2を駆動する駆動回路17の入力に接続する。駆動
回路17の出力は、変換器2を構成する制御素子UP,
UN,VP,VN,WP,WNの制御端子に接続する。
【0014】偏磁制御装置14は、U,V,W直流分検
出器5,6,7、U,V,W信号分配器8,9,10、
U,V,W加算器11,12,13で構成する。
【0015】図3は、直流分を検出するU,V,W直流
分検出器を直流電源1の中性点Oと、変換器2の交流出
力U,V,Wの間に接続した例を示す。
【0016】次に、本発明の動作を説明する。交流出力
電圧に直流分が含まれなかったり、設定値より少ない場
合、U,V,W信号分配器の出力信号は0となる、従っ
て、電圧制御回路15の出力信号は、そのままON制御
回路16の入力に印加される。ON時間制御回路16は
、印加された信号に対応したスイッチング素子UP,U
N,VP,VN,WP,WNのON時間を演算し、その
結果を駆動回路17に出力,印加する。駆動回路17の
出力でスイッチング素子で直流電源1の出力をON,O
FFし、3相の交流電圧に変換する。この動作により、
3相交流変換装置の交流出力電圧は、設定値と一致する
ように制御される。
【0017】交流出力電圧に直流分が含まれる、すなわ
ち、正側と負側の面積が等しくなくなると、等しくなく
なった相に接続した積分器または、磁気回路を持ったリ
アクトル等で構成した直流分検出器の電圧または、電流
が増加する。その出力を1次遅れ回路,フィルター,極
性変換回路等で構成する信号分配器に印加する。信号分
配器は、交流出力電圧の直流分を無くそうとする極性の
信号に変換して出力する。信号分配器の出力を電圧制御
回路15の信号と加算器で加算する。この加算により加
算器の出力信号は、正側と負側の面積を等しく制御する
信号となる。この信号を、ON時間制御回路16に印加
する、ON時間制御回路16は、この信号で各スイッチ
ング素子のON,OFF時間を制御する。その結果、発
生する交流電圧は、正側と負側の面積が等しくなるよう
に制御されたものとなり、直流分の積分値が信号分配器
で設定した設定値内となる。
【0018】次に本発明の動作方向、信号極性の一例を
説明する。
【0019】交流出力電圧のU−V間に正側の直流分が
発生した場合、U直流分検出器5の出力信号は+となる
、その出力信号はU信号分配器8に入る、U信号分配器
8の出力信号の1つは、−に極性変換してU加算器11
に入る、もう一方の出力信号は+のままV加算器12に
入る。
【0020】U加算器11の出力信号は、ON時間制御
回路16に入り、制御素子UPのON時間が短く、制御
素子UNのON時間が長くなるように制御する。
【0021】V加算器12の出力信号は、同じくON時
間制御回路16に入り、制御素子VPのON時間が長く
、制御素子VNのON時間が短くなるように制御する。
【0022】同様に、V直流分検出器6の出力信号が+
になった場合は、ON時間が制御素子VP,WNは短く
、制御素子VN,WPは長くなるように制御する。
【0023】W直流分検出器7の出力信号が+になった
場合は、ON時間が制御素子WP,UNは短く、制御素
子WN,UPは長くなるように制御する。
【0024】各直流分検出器の出力信号が−になった場
合は、逆の動作となる。
【0025】以上の動作の動作波形を図2を用いて説明
する。
【0026】図2は偏磁制御装置の動作波形の一例で、
図1の構成例の直流分検出器として、磁気回路を持つリ
アクトルとし、直流分の検出はリアクトルに流れる電流
で行った例で、U相に関連した波形のみ示す。
【0027】交流出力電圧VUに直流分が含まれると、
リアクトルの磁束密度BUは徐々に増加する。それに従
い励磁電流IUも徐々に増加する。磁束密度BUが飽和
に近づく時間T1で励磁電流IUが急激に増加し、設定
値を越えると、電圧に変換された信号が信号分配器に印
加される。信号分配器は1次遅れ回路で構成し、その出
力電圧は分配器出力VDとなる。その出力でU相とV相
のON時間を制御する。それによりU−V間の電圧は時
間T2で直流分を補正する波形となり、磁束密度BUが
下がり、励磁電流IUも下がる。
【0028】本例の磁気回路を持ったリアクトルの直流
分検出器の飽和磁束Φs,巻数Ns,交流変換装置の負
荷となる変圧器の飽和磁束Φt,1次巻数Ntとすると
、Φs×Ns<Φt×Ntとなるように設計することに
より、変圧器が磁気飽和する前にセンサーのリアクトル
が飽和して、直流分を補正する制御をするので、負荷が
偏磁により破損することを防止することができる。
【0029】本実施例では、直流分検出器として磁気回
路を持つリアクトルを使った例を説明したが、直流分検
出器として、この他に積分器,磁気回路を持つ変圧器等
がある。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、交流変換装置の交流出
力電圧の直流分を検出する直流分検出器が2個ないし3
個と、その信号を演算・変換して、直流分を含む相に対
応した相に信号を分配する信号分配器、及び、電圧制御
信号と加算する加算器で、交流出力電圧に含まれる直流
分を減少もしくは、無くすことができる。その結果、交
流出力電圧に含まれる直流分が原因となる、偏磁による
磁気飽和を防止することができ、交流変換装置の負荷に
変圧器がある場合でも、磁気飽和による過電流が流れな
いので破損することも無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の偏磁制御装置の構成図であ
る。
【図2】本発明の偏磁制御装置の動作波形図である。
【図3】本発明の一実施例の偏磁制御装置の構成図であ
る。
【符号の説明】
1…直流電源、2…変換器、3…変圧器、4…負荷、5
…U直流分検出器、6…V直流分検出器、7…W直流分
検出器、8…U信号分配器、9…V信号分配器、10…
W信号分配器、11…U加算器、12…V加算器、13
…W加算器、14…偏磁制御装置、15…電圧制御回路
、16…ON時間制御回路、17…駆動回路。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相交流変換装置を6アームで構成する交
    流変換装置に於いて、変換した交流出力電圧に含まれる
    直流分を検出して、3相の直流分を補正するものに於い
    て、各相に配置されて3相接続した3個の直流分検出器
    と、その出力信号を各アームのON時間を制御する、O
    N時間制御回路に分配する信号分配器で構成して、各直
    流分検出器に対応した1相、または、2相のアームのO
    N時間を制御することを特徴とする偏磁制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記3個の直流分検出
    器をデルタ接続したことを特徴とする偏磁制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記3個の直流分検出
    器をスター接続したことを特徴とする偏磁時制御装置。
  4. 【請求項4】3相交流変換装置を6アームで構成する交
    流変換装置に於いて、変換した交流出力電圧に含まれる
    直流分を検出して、各アームのON時間を制御すること
    により、その直流分を無くす手段として、直流分検出器
    を変換した交流出力電圧の線間に2個接続、その出力信
    号を各アームのON時間を制御する、ON時間制御回路
    に分配する信号分配器で構成して、各直流分検出器に対
    応した1相、または、2相のアームのON時間を制御す
    ることを特徴とする偏磁制御装置。
  5. 【請求項5】3相交流変換装置を6アームで構成する交
    流変換装置に於いて、変換した交流出力電圧に含まれる
    直流分を、直流電源の中性点と交流出力電圧の各相の間
    に接続した2個、ないし3個の直流分検出器で検出し、
    その出力信号を各アームのON時間を制御する、ON時
    間制御回路に分配する信号分配器で構成して、各直流分
    検出器に対応した1相、または、2相のアームのON時
    間を制御することを特徴とする偏磁制御装置。
  6. 【請求項6】請求項1から5に於いて、直流分検出器に
    は磁気回路を持つリアクトルまたは、変圧器を用いたこ
    とを特徴とする偏磁制御装置。
  7. 【請求項7】請求項1から5に於いて、直流検出器には
    積分器を用いたことを特徴とする偏磁制御装置。
JP3136219A 1991-06-07 1991-06-07 偏磁制御装置 Pending JPH04359680A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0771488A1 (en) * 1994-08-11 1997-05-07 Sundstrand Corporation Dc content control for an inverter
CN104242276A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 华北电力大学 一种新型变压器直流偏磁抑制装置

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