JPH05260752A - コンバータの制御装置 - Google Patents

コンバータの制御装置

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JPH05260752A
JPH05260752A JP5784792A JP5784792A JPH05260752A JP H05260752 A JPH05260752 A JP H05260752A JP 5784792 A JP5784792 A JP 5784792A JP 5784792 A JP5784792 A JP 5784792A JP H05260752 A JPH05260752 A JP H05260752A
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JP
Japan
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converter
phase
current
voltage
reactive
Prior art date
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Pending
Application number
JP5784792A
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English (en)
Inventor
Masahiro Kinoshita
雅博 木下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 3相コンバータの制御装置において、電源電
圧位相を検出することなく、位相を一致させ、かつ力
率、応答速度を向上させる。 【構成】 3相入力電流は3Φ/2Φ変換器14で有効
分電流Iγと無効分電流Iδとに変換する。IγとIδ
とは減算器110a,110bでそれぞれ有効分電流基
準Iγ*と無効分電流基準Iδ*(零レベルに設定)との
偏差がとられ、更に、減算器106a,106bを経て
有効分電圧基準Vγ*、無効分電圧基準Vδ*となり2Φ
/3Φ変換器112で変換され3相電圧基準vu*,v
*,vw*となる。減算器110bからの偏差出力は積
分器111で積分され位相補正値ψとして両変換器1
4,112に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は3相交流電力を入力
し、直流電力に変換して出力するコンバータの制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3はこの種従来のコンバータおよびそ
の制御装置を示す構成図で、力率改善を目的とした一般
的な瞬時入力電流制御の3相PWM方式を採用したもの
である。図において、1は3相交流電源、4は図4
(1)に示す3相フルブリッジのスイッチング素子を使
用したコンバータ主回路、2は3相交流電源1とコンバ
ータ主回路4との間に挿入されたリアクトル、3はその
リアクトル2の巻線抵抗である。5はコンバータ主回路
4の出力電圧を平滑にするコンデンサで、この平滑され
た直流電圧が負荷装置6に供給される。
【0003】7は3相交流電源1の各相電圧を検出する
電源電圧検出器、8はコンバータ主回路4の各相入力電
流を検出する入力電流検出器、9はコンデンサ5の直流
電圧を検出する直流電圧検出器、10は電源電圧の位相
を検出する位相検出器で、図4(2)に示すように、ヒ
ステリシスコンパレータ11とその出力からU相電源電
圧に同期した位相を作成する位相カウンタ12とからな
る。13は位相カウンタ値により正弦波信号を発生させ
る正弦波発生器である。
【0004】100は直流電圧指令器、101,10
4,106は減算器、102,105は増幅器、103
は積算器、107はPWM回路である。
【0005】次に動作について説明する。図3におい
て、各相電源電圧をeu,ev,ew、各相入力電流を
iu,iv,iw、コンバータ主回路4の各相入力電圧
をvu,vv,vwとし、リアクトル2のインダクタン
スをL、巻線抵抗3をRとすると(1)式が導かれる。
【数1】
【0006】また、電源電圧が線間電圧E、角周波数ω
の平衡3相電圧であったとすると(2)式が導かれる。
【数2】
【0007】ここで、コンバータ主回路4の力率を高
め、電源系統に悪影響を及ぼさないようにするために
は、コンバータ主回路4の入力電流を(2)式の各相電
源電圧と同位相で正弦波、即ち力率=1.0とすること
が望ましく、この条件を達成するようにコンバータ主回
路4の入力電圧vu,vv,vwを制御する。従って、
制御の方針としては、(1)式に基づき、(2)式によ
り求められる各相電圧から理想的なある補正電圧を差し
引きコンバータ主回路4の入力電圧を求める。以下、こ
の制御の詳細をu相に着目して説明する。
【0008】先ず、直流電圧指令器100で設定された
直流電圧指令Vdc*から直流電圧検出器9により検出
された直流電圧Vdcを減算器101で減算し、その偏
差を増幅器102に入力することにより電圧制御を行
う。次いで、その出力信号と、電源電圧euと同相とな
るように位相検出器10で検出された位相値θに基づき
正弦波発生器13から出力されたsinθの信号とを積
算器103aで乗算し電流基準iu*を求める。
【0009】次に、この電流基準iu*にコンバータ主
回路4の入力電流iuが追従するように電流マイナール
ープを組む。即ち、電流基準iu*から入力電流検出器
8により検出された入力電流iuを減算器104aで減
算し、その偏差を増幅器105に入力する。このように
して得られた信号を補正電圧vuxとして、(2)式よ
り求められた相電圧euから減算器106aで差し引き
コンバータ主回路4の入力電圧指令vu*を発生させ
る。そして、この入力電圧指令vu*をPWM回路10
7に入力し、その出力であるパルス108aをコンバー
タ主回路4のスイッチング素子に与えてコンバータ主回
路4の入力電圧vuを得る。
【0010】ここで、位相値θの作成方法として電源電
圧のゼロクロス検出により求める方法について説明す
る。先ず、電源電圧をアイソレーションアンプ等を用い
て検出する。但し、この信号は相信号である必要があ
る。次に、検出されたu相信号euをヒステリシスコン
パレータ11に入力し、その立ち上がりの出力信号を位
相カウンタ12がとらえて位相値θを作り出す。ここで
注意しなければならないのは、コンパレータ11のヒス
テリシスを強くかけ過ぎると偏差が大きくなって精度が
悪くなり、また弱すぎるとノイズにより誤動作を招く恐
れがあることである。また、位相カウンタ12において
も電源周波数に応じてその分解能を設定する必要があ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のコンバータの制
御装置は以上のように構成されているので、電源電圧の
検出に関してアイソレーションアンプなどの高価で大型
の検出装置が必要でありその調整も複雑で、また、電源
周波数により設定を変更する必要があるなど融通性がな
く、周波数変動に対しても応答性が悪いという問題点が
あった。
【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電源電圧を検出して繁雑な位相
検出を行う必要がなく、また、電源周波数に左右されず
に応答性および力率を向上させることができるコンバー
タの制御装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係るコンバー
タの制御装置は、コンバータの3相入力電流を検出する
入力電流検出器、この入力電流検出器からの3相入力電
流を有効分と無効分との電流に変換する3Φ/2Φ変換
器、有効分電流基準と上記3Φ/2Φ変換器からの有効
分電流との偏差をとる第1の減算器、零レベルに設定し
た無効分電流基準と上記3Φ/2Φ変換器からの無効分
電流との偏差をとる第2の減算器、上記第1の減算器か
らの出力信号と上記交流電圧信号との偏差から得られる
有効分電圧基準と上記第2の減算器からの出力信号から
得られる無効分電圧基準とを交流3相分電圧基準に変換
する2Φ/3Φ変換器、およびこの2Φ/3Φ変換器か
らの交流3相分電圧基準により上記コンバータを駆動す
る駆動回路を備え、上記第2の減算器からの出力信号を
位相補正値として上記両変換器に入力するようにしたも
のである。
【0014】また、コンバータの入力側に挿入されたリ
アクトルのインピーダンスと3Φ/2Φ変換器からのそ
れぞれ有効分電流および無効分電流との乗算値を求めこ
の乗算値で有効分電圧基準および無効分電圧基準を補正
することにより、2相成分間の干渉を抑制するようにし
たものである。
【0015】
【作用】この発明に係るコンバータの制御装置において
は、3相入力電流を有効分、無効分の2相に変換し、そ
の無効分が零となるよう、その無効分検出値としての偏
差分を相変換器にその位相補正値として入力して制御す
る。
【0016】
【実施例】実施例1 図1はこの発明の実施例1によるコンバータおよびその
制御装置を示す構成図である。従来と同一または相当す
る部分については同一符号を付し詳細の説明は省略す
る。図において、14は入力電流検出器8からの3相入
力電流iu,iv,iwを有効分電流Iγと無効分電流
Iδとに変換する3Φ/2Φ変換器、109は無効分電
流基準指令器、110は減算器、111は積分器、11
2は2Φ/3Φ変換器である。
【0017】次に動作について説明する。制御の構成と
して、電流マイナーループを付加した電圧制御系として
いる点は従来方式と同様であるが、位相値θをコンバー
タの無効分電流によって補正するようにした点が大きな
特徴である。以下、これらの点を中心に詳細に説明す
る。
【0018】3Φ/2Φ変換器14は(3)式に基づき
コンバータ主回路4の入力電流iu,iv,iwを3Ф
→2Ф変換して有効分電流Iγ、無効分電流Iδを作成
する。
【数3】
【0019】ここで、θは変換器に与えられる発振周波
数成分であるが、後述する位相補正値ψが入力され
(3)式の中では(θ+ψ)として扱われ、これが電源
位相と一致するように制御されるのでθ自体として電源
周波数成分と一致する必要はない。
【0020】増幅器102は、直流電圧指令Vdc*
直流電圧Vdcとの偏差出力から有効分電流基準Iγ*
を作成する。一方、無効分電流基準Iδ*は無効分電流
基準指令器109により零指令が与えられる。そして、
これら電流基準Iγ*,Iδ*に3Φ/2Φ変換器14か
らの入力電流Iγ,Iδが追従するように電流マイナー
ループを組む。即ち、有効分電流基準Iγ*から有効分
入力電流Iγを減算器110aで減算しその偏差を増幅
器105に入力する。また、無効分電流基準Iδ*から
無効分入力電流Iδを減算器110bで減算しその偏差
を増幅器105に入力する。以上のようにして増幅器1
05から得られた出力をそれぞれ補正電圧Vγx,Vδ
xとして、(2)式のそれぞれ有効成分Eおよび無効成
分零(0.0)から差し引き(減算器106aおよび1
06b)、それぞれ有効分電圧基準Vγ*および無効分
電圧基準Vδ*として2Φ/3Φ変換器112へ入力す
る。
【0021】2Φ/3Φ変換器112では(3)式の逆
変換を電圧成分に適用して3相分の入力電圧指令v
*,vv*,vw*を作成してPWM回路107に入力
する。ここでも、上述した位相補正値ψが機能する。P
WM回路107からのパルス108a,108b,10
8cでコンバータ主回路4のスイッチング素子を駆動制
御する点は従来と同様である。
【0022】次に、上述した位相補正値ψの作成方法に
ついて説明する。既述したように、コンバータ主回路4
の入力電流の無効分Iδが零となれば力率が1.0とな
り理想的な制御が出来る。従って、無効分電流基準指令
器109により零指令を与えて電流マイナーループを組
むと同時に、減算器110bからの偏差出力を積分器1
11で積分した信号を位相補正値ψとして両変換器1
4、112に入力する。これによって、上記偏差出力が
零になるように位相調整がなされることになり、いかな
る電源周波数においても、またその周波数変動に対して
も高速かつ正確に追従して常に高力率の運転が実現され
る。
【0023】実施例2 図2はこの発明の実施例2によるコンバータおよびその
制御装置を示す構成図で、特に2相成分間の干渉を抑制
して非干渉制御を実現するものである。即ち、リアクト
ル2の存在のため、先の実施例1の場合には、γ、δ両
軸の電流成分が互いに影響しあい、一対一のそれぞれ独
立した制御とならない。これに対し、図2の実施例で
は、積算器113aおよび113bを設け、予め求めた
リアクトル2のインピーダンス分ωLに、それぞれ無効
分入力電流Iδおよび有効分入力電流Iγを乗算する。
そして、積算器113aの出力である。ωL×Iδ成分
は加算器114によりVγxに加算し、積算器113b
の出力であるωL×Iγ成分は減算器115によりVδ
xから減算する。
【0024】なお、上記各実施例では減算器110bか
らの偏差出力を積分器111で積分しその出力を位相補
正値ψとして両変換器14、112に入力するようにし
たが、減算器110bからの偏差出力をそのまま位相補
正値ψとして用いるようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】この発明は以上のように、3相入力電流
を有効分と無効分との2相成分に変換し、それぞれ電流
マイナーループを形成するとともに、上記無効分電流と
零レベルに設定した無効分電流基準との偏差出力を位相
補正値として3Φ/2Φおよび2Φ/3Φ変換器に入力
するようにしたので、力率が1.0となるよう自動的に
位相調整がなされ、電源電圧の検出や位相検出のための
繁雑な装置を必要とすることなく、電源の位相や周波数
の変化に対して高速、正確に追従するという効果があ
る。
【0026】また、回路のリアクトルのインピーダンス
による電圧成分を補正することにより、2相成分間の干
渉を抑制して一層確実な制御特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるコンバータおよびそ
の制御装置を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例2によるコンバータおよびそ
の制御装置を示す構成図である。
【図3】従来のコンバータおよびその制御装置を示す構
成図である。
【図4】図3のコンバータ主回路4および位相検出器1
0の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
1 3相交流電源 2 リアクトル 4 コンバータ主回路 8 入力電流検出器 9 直流電圧検出器 14 3Φ/2Φ変換器 100 直流電圧指令器 101,106,110,115 減算器 109 無効分電流基準指令器 111 積分器 112 2Φ/3Φ変換器 113 積算器 114 加算器 eu,ev,ew 3相電源電圧 iu,iv,iw 3相入力電流 vu,vv,vw 3相入力電圧 vu*,vv*,vw* 3相入力電圧指令 Vdc 直流電圧 Vdc* 直流電圧指令 Iγ,Iδ 有効分および無効分入力電流 Iγ*,Iδ* 有効分および無効分電流基準 Vγ*,Vδ* 有効分および無効分電圧基準 ψ 位相補正値

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3相交流電力を入力し、直流電力に変換
    して出力するコンバータの制御装置において、 上記コンバータの3相入力電流を検出する入力電流検出
    器、この入力電流検出器からの3相入力電流を有効分と
    無効分との電流に変換する3Φ/2Φ変換器、有効分電
    流基準と上記3Φ/2Φ変換器からの有効分電流との偏
    差をとる第1の減算器、零レベルに設定した無効分電流
    基準と上記3Φ/2Φ変換器からの無効分電流との偏差
    をとる第2の減算器、上記第1の減算器からの出力信号
    と上記交流電圧信号との偏差から得られる有効分電圧基
    準と上記第2の減算器からの出力信号から得られる無効
    分電圧基準とを交流3相分電圧基準に変換する2Φ/3
    Φ変換器、およびこの2Φ/3Φ変換器からの交流3相
    分電圧基準により上記コンバータを駆動する駆動回路を
    備え、上記第2の減算器からの出力信号を位相補正値と
    して上記両変換器に入力するようにしたことを特徴とす
    るコンバータの制御装置。
  2. 【請求項2】 コンバータの入力側に挿入されたリアク
    トルのインピーダンスと3Φ/2Φ変換器からのそれぞ
    れ有効分電流および無効分電流との乗算値を求めこの乗
    算値で有効分電圧基準および無効分電圧基準を補正する
    ことにより、2相成分間の干渉を抑制するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載のコンバータの制御装置。
JP5784792A 1992-03-16 1992-03-16 コンバータの制御装置 Pending JPH05260752A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084786A (en) * 1999-01-29 2000-07-04 Hamilton Sundstrand Corporation Converter system with power factor and DC ripple control
WO2006040899A1 (ja) * 2004-10-14 2006-04-20 Daikin Industries, Ltd. コンバータの制御方法及びコンバータの制御装置

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