JPH0515162A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷の急激な変化に対する過渡電圧変化を抑
制する。 【構成】 直流出力電圧を制御するコンバータ３と、こ
のコンバータの出力を直流電源として定電圧・定周波数
に制御した交流出力を負荷に供給するインバータ５とを
備えた電力変換装置において、インバータの電流変化率
を検出し、この電流変化率がデッドバンド幅を越えたと
きにコンバータの電圧制御信号を増減することにより、
負荷電圧の過渡的変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンバータとインバー
タによって定電圧・定周波の交流を得る電力変換装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】定電圧・定周波出力を得るインバータ
（ＣＶＣＦ）や無停電電源装置（ＵＰＳ）は、一般的に
図２に示す構成にされる。

【０００３】交流電源１から入力トランス２を通して得
る交流電力をコンバータ３によって電圧一定制御された
直流電力に変換し、この直流出力は直流リアクトルＬと
コンデンサＣのフィルタ４を通してインバータ５の直流
電源にし該インバータ５によって電圧及び周波数を制御
した交流出力に変換し、ＬＣフィルタ６を通して負荷７
に供給する。

【０００４】コンバータ３の出力電圧制御は、設定電圧
Ｖｓと電圧検出器８の検出電圧Ｖｄｅｔとの突合せで電
圧制御アンプ９に位相制御信号を得、移相器１０による
コンバータ３のスイッチ素子点弧位相が制御される。

【０００５】インバータ５の出力電圧・周波数制御は、
変成器１１の交流電圧検出信号から電圧及び周波数信号
を得、これを電圧・周波数制御アンプ１２によって電圧
・周波数設定値と突合せることでインバータ５のスイッ
チ素子のゲート制御がなされる。インバータ５は例えば
アンプ１２によってＰＷＭ制御される。

【０００６】上述の構成において、ＣＶＣＦインバータ
には電圧・周波数制御アンプ１２による定電圧・定周波
数制御がなされる。また、無停電電源装置にはインバー
タ５の直流電源にコンバータ３の他に蓄電池１３を接続
しておき、交流電源１の停電時に蓄電池１３からインバ
ータ５へ直流電力供給がなされ、無停電化を実現する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来装置において、負
荷７に供給する交流は定電圧・定周波に制御されるが、
負荷７の急変（ステップ状変化）には電圧の過渡変動が
発生する。

【０００８】図３は負荷急変時の波形図を示し、負荷電
流の急激な増減タイミングｔ₁，ｔ₂にインバータ５の出
力電圧及びコンバータ３の直流電圧に過渡電圧が発生す
る。このうち、インバータ５の出力電圧変化は負荷７に
悪影響を及ぼす場合があるし、適用できる負荷を制約す
る。

【０００９】このような過渡変動は、等価的に電力変換
装置の内部インピーダンスによるもので、この内部イン
ピーダンスは、入力トランス２とフィルタ４を含むコン
バータ３の内部インピーダンスと、フィルタ６を含むイ
ンバータ５の内部インピーダンスとに分けられる。

【００１０】このうち、電力変換装置が無停電電源装置
にされる場合には蓄電池１３の内部インピーダンスが極
めて低いためコンバータ３の内部インピーダンスは無視
できる。一方、インバータ５の内部インピーダンスはス
イッチング周波数（例えばＰＷＭ制御の搬送波周波数）
を上げると共にフィルタ６のインピーダンスを小さくす
ることで過渡変動を小さくできる。

【００１１】従って、無停電電源装置は、インバータ５
の内部インピーダンスを低くすることで過渡変動を小さ
くできる。しかし、蓄電池１３は保守点検等で装置から
切離す場合があり、この状態ではコンバータ３の内部イ
ンピーダンスも無視できなくなり、負荷変動に対して出
力電圧の過渡変動が発生する。

【００１２】また、ＣＶＣＦインバータでは蓄電池を初
めから備えないため、上述の問題がある。

【００１３】本発明の目的は、負荷の急激な変化に対す
る過渡電圧変化を抑制した電力変換装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題の解決
を図るため、直流出力電圧を制御するコンバータと、こ
のコンバータの出力を直流電源として定電圧・定周波数
に制御した交流出力を負荷に供給するインバータとを備
えた電力変換装置において、前記インバータの出力電流
の変化率を検出する微分回路と、前記変化率が一定の幅
を持つデッドバンドを越えたときに前記コンバータの電
圧制御信号を増減するデッドバンド処理手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成になる本発明によれば、負荷の急変時
のインバータの過渡電圧変化を該インバータの出力電流
の変化率として検出し、この変化率がデッドバンド幅を
越えることを負荷急変時として検出すると共にコンバー
タの出力電圧を過渡的に増減することで該コンバータの
内部インピーダンスを等価的に下げ、インバータの過渡
電圧変化を抑制する。負荷急変時のみコンバータの内部
インピーダンスを下げることでコンバータには定常時の
インパクト電流発生を無くす。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。同図が図２と異なる部分は、回路要素１３〜１７を
設けた点にある。変流器１３はインバータ５の出力電流
を変成し、電流検出回路１４は変流器１３の変成電流を
直流電圧検出信号に変換する。微分回路１５は電流検出
回路１４の検出信号を微分してその変化率を極性も含め
て検出する。

【００１７】デッドバンドアンプ１６は微分回路１５か
らの電流変化率検出信号に対し、零を中心としたデッド
バンド特性を有して比例した信号を得る。即ち、電流変
化率信号がデッドバンド内にあるときには出力零にな
り、デッドバンドを越えるときにはその量に比例した出
力を得る。

【００１８】加算器１７は電圧制御アンプ９の出力にデ
ッドバンドアンプ１６の出力を加算して移相器１０の位
相制御信号にする。

【００１９】上述の構成において、コンバータ３は電圧
制御され、インバータ５は電圧・周波数制御される。そ
して、負荷７が緩やかに変化する定常時には、インバー
タ５の出力電流も緩やかに変化する。従って、微分回路
１５の出力も零に近い値になり、デッドバンドアンプ１
６の出力も零になり、電圧制御アンプ９の出力がそのま
ま移相器１０の位相制御信号になって従来と同様の制御
になる。

【００２０】ここで、負荷７に急激な変化が発生したと
き、インバータ５の出力電流も急激に増減し始め、この
過渡期では微分回路１５の出力も正又は負方向に増減
し、この出力がデッドバンドアンプ１６のバンド域を越
えると該越えた値に比例した信号が電圧制御アンプ９の
出力に加算又は減算され、コンバータ３の出力を増加又
は減少させる。

【００２１】従って、負荷の急変によってインバータ５
の出力電圧が過渡的に下降又は上昇しようとするときに
コンバータ３からの電圧印加を過渡的に上昇又は下降さ
せ、インバータ５の出力電圧変化を抑制する。これは、
コンバータ３の内部インピーダンスを過渡的に下げるの
と等価となり、負荷の過渡電圧変化を抑制することがで
きる。

【００２２】本実施例において、デッドバンド幅はコン
バータ３の電流値及びインバータ５の負荷変動に対する
電圧変化量から出力に外乱を与えないように適宜設定さ
れる。

【００２３】また、実施例において、インバータ５の電
流検出箇所は適宜設計変更される。さらに、インバータ
の電流変化率がデッドバンドを越えたときにコンバータ
の電圧制御信号を増減するデッドバンド処理回路は適宜
設計変更される。

【００２４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、インバ
ータの出力電流の変化率を検出し、この変化率が設定す
るデッドバンドを越えたときにコンバータの電圧制御信
号を増減する構成としたため、負荷急変時にコンバータ
の内部インピーダンスを等価的に下げ、インバータの過
渡電圧変化を抑制することができ、ステップ的に変化す
る負荷にも適用して所期の性能を得ることができ、装置
の用途範囲を広げることができる。また、負荷変動に対
してコンバータから流れ込むインパクト電流が低減し、
無停電電源装置に適用してその蓄電池の長寿命化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図。

【図２】従来の電力変換装置の回路図。

【図３】従来の負荷急変時の波形図。

【符号の説明】

３…コンバータ、５…インバータ、９…電圧制御アン
プ、１０…移相器、１２…電圧・周波数制御アンプ、１
５…微分回路、１６…デッドバンドアンプ、１７…加算
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流出力電圧を制御するコンバータと、
   このコンバータの出力を直流電源として定電圧・定周波
   数に制御した交流出力を負荷に供給するインバータとを
   備えた電力変換装置において、前記インバータの出力電
   流の変化率を検出する微分回路と、前記変化率が一定の
   幅を持つデッドバンドを越えたときに前記コンバータの
   電圧制御信号を増減するデッドバンド処理手段とを備え
   たことを特徴とする電力変換装置。