JPH05284753A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】負荷急変に対する応答が大幅に改善され、より
安定な運転が確保できるインバータ装置を提供すること
にある。 【構成】チョッパ回路５による電圧制御にインバータ出
力の電流変動分を、計器用変流器１５、電流検出回路１
６、変動分検出回路１７により高速に検出し、チョッパ
制御回路１２に、開ループで加算器１８により加算し、
負荷変動に対する電圧の変動を高速に補正できると共
に、チョッパ回路５の出力電圧、又はインバータ回路８
の出力電圧を、例えば直流電圧検出回路２１により検出
した値が許容値以上に上昇したら、回生制御回路２２に
より回生主回路１９がオン状態に制御されるので、チョ
ッパ回路５の出力のエネルギーをチョッパ回路５の入力
側に抵抗器２０、回生用主回路１９を介して回生させる
ことができるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チョッパ回路を使用し
た自励式インバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照して従来のチョッパ制御によ
る出力電圧制御方式のインバータ装置について説明す
る。交流電源は変換器用変圧器１及び整流回路２にて直
流に変換され、平滑リアクトル３、及びコンデンサ４を
介して平滑な直流電源として昇圧チョッパ回路５に入力
される。

【０００３】昇圧チョッパ回路５は、インバータ回路８
の出力電圧が一定となる様に、チョッパ制御回路１２で
制御され、ここで発生したパルス状の電流は、平滑リア
クトル６及びコンデンサ７にて平滑な電圧に変換された
後、インバータ回路８により再度交流電圧に変換され出
力側に設けられたインバータ用変圧器９を介してインバ
ータ出力電圧として負荷（図示せず）に供給される。

【０００４】インバータ出力電圧制御回路１０は、イン
バータの出力電圧設定回路１１の出力電圧設定値１１ｓ
と電圧検出器（ＰＴ）１４およびインバータ出力電圧検
出回路１３により検出された帰還信号１３ｆの誤差を増
幅し、その出力がチョッパ制御回路１２に入力されイン
バータ出力電圧が設定値となる様、チョッパパルスの間
隔を制御することでチョッパ出力電圧を制御する様に構
成されている。このように従来は、インバータ出力電圧
を検出しフィードバック制御によりチョッパパルス幅を
制御していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、イン
バータ出力電圧の制御は、チョッパ回路５によるフィー
ドバック制御のみで実施されているので、負荷が急変し
た場合、負荷電流が変化する為、平滑リアクトル３，
６、インバータ回路８、インバータ用変圧器９等の負荷
電流に対する電圧の変動分（レギュレーション分）だけ
過電圧、若しくは、不足電圧が発生する。さらに出力電
圧の制御系がフィードバック制御となっているため、制
御遅れに起因して過電圧、不足電圧の発生量を増加させ
たり継続時間が長くなるなどの問題が発生する。以下、
これについて、図４のタイミングチャートを参照して説
明する。

【０００６】図４（イ）は負荷変動タイミングを示すも
ので、Ａ点において、重負荷から軽負荷となる負荷変動
が発生したとすると、出力電圧検出回路１３の動作遅れ
の間、負荷変動による調整特性にて、チョッパ出力電圧
が図４（ロ）に示す様に上昇する。このため、当然のこ
とながらインバータ出力波形も図４（ニ）に示すように
上昇する。このようにインバータ出力波形が上昇する
と、インバータ出力電圧制御回路１０において出力電圧
設定値１１ｓと帰還信号１３ｆの偏差が発生し、図４
（ハ）のインバータ出力電圧制御回路波形に示すように
チョッパ制御回路１２の入力電圧は、チョッパ出力電圧
を低減させるように動作する。

【０００７】しかしながら、チョッパ回路５では、一回
充電されたコンデンサ７のエネルギーを急速に低減させ
られないため、出力電圧の過電圧がコンデンサ７の放電
過程で発生することになる。さらに、インバータ出力電
圧制御回路１０の出力は、チョッパ出力電圧が最少とな
るリミット値運転領域を経過後、軽負荷状態に見合った
制御電圧で安定することになる。

【０００８】以上述べた説明は、図４のＡのタイミング
で重負荷から軽負荷に変動した場合であるが、図４のＢ
のタイミングのように軽負荷から重負荷となった場合
は、前述の説明とは逆にインバータ出力波形が低下する
ことなる。

【０００９】この様に、従来の技術では負荷急変時に出
力電圧の変動が大きくなったり、場合によっては、チョ
ッパ回路５の出力電圧に対して、図示しない過電圧保護
回路が動作し、インバータ回路８の運転が継続できなく
なる等の不具合があった。本発明は、負荷急変に対する
応答が大幅に改善され、より安定な運転が確保できるイ
ンバータ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、直流をチョッパ回路お
よび平滑コンデンサを介してインバータ回路により交流
に変換し、この変換された交流を負荷に供給するととも
に、前記インバータ回路の出力電圧と出力電圧設定値の
偏差に応じた信号を出力するインバータ出力電圧制御回
路およびこのインバータ出力電圧制御回路からの出力に
よりインバータ出力電圧が所望の値になるように制御す
るチョッパ制御回路を備えたインバータ装置において、
前記インバータ回路の出力電流の変動分を検出し、これ
を前記インバータ出力電圧制御回路の出力に開ループに
より加算する出力電圧補正手段と、前記チョッパ回路ま
たは前記インバータ回路の出力電圧を検出し、この検出
値が許容値以上になったとき、前記チョッパ回路の出力
エネルギーを前記チョッパ回路の入力側に回生するエネ
ルギー回生手段とを具備している。

【００１１】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、インバータ
回路の出力の電流変動分を高速に検出し、チョッパ制御
回路に開ループで加算し負荷変動に対する電圧の調整を
高速に補正できると共に、チョッパ回路の出力電圧又
は、インバータ回路の出力電圧が許容値以上に上昇した
らチョッパ回路の出力のエネルギーを入力側に回生させ
ることができる。この結果、負荷変動に対する出力電圧
変動を高速に抑制でき、さらにチョッパ回路の過電圧を
入力側に高速に回制することができるため、安定な運転
が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明に係るインバータ装置の一
実施例を示すブロック図である。ここでは、図３の従来
例と同一要素は同一番号を付してその説明は省略する。

【００１３】図示のようにこの実施例は、図３の従来例
の構成に加えて、インバータ用変圧器９の二次側に負荷
電流を検出する計器用変流器（ＣＴ）１５と、この変流
器１５で検出した電流の瞬時値を検出する電流検出回路
１６と、この電流検出回路１６に検出された検出を入力
し負荷電流変動分を検出する変動分検出回路１７と、負
荷変動に応じて補正をかけるために、インバータ出力電
圧制御回路１０の出力と変動分検出回路１７で検出され
た負荷電流変動分を加算する加算回路１８が設けられて
いる。さらに、チョッパ回路５の出力電圧（インバータ
回路８の入力電圧）が、過電圧となった場合を検出する
ための直流電圧検出回路２１と、チョッパ回路５の出力
電圧が過電圧となった時、コンデンサ７のエネルギーを
入力側に回生するための自己ターンオフ可能な素子例え
ばゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）により構成さ
れた回生用主回路１９と、この回生用主回路１９とリア
クトル６ならびにインバータ回路８の間に接続され、回
生時の電流を制限するための抵抗器２０と、さらに回生
時、直流電圧検出回路２１の検出電圧を入力し、回生用
主回路１９のゲート信号を制御する回生制御回路２２に
より構成されている。

【００１４】以上述べた回路において、計器用変流器１
５、瞬時電流検出回路１６、変動分検出回路１７、加算
回路１８により出力電圧補正手段を構成している。ま
た、回生用主回路１９、抵抗器２０、直流電圧検出回路
２１、回生制御回路２２によりエネルギー回生手段を構
成している。

【００１５】図２は図１のように構成されたインバータ
装置の動作を説明するためのタイムチャートである。図
２を参照してこの実施例の動作、特に負荷急変時におけ
る動作について説明する。図２において、（イ）は負荷
変動タイミング、（ロ）はチョッパ出力電圧、（ハ）は
インバータ出力電圧制御回路波形、（ニ）はインバータ
出力波形である。（ホ）は電力検出出力波形（負荷
量）、（ト）は変動分検出波形である。

【００１６】図２（ホ）は電力検出出力波形（負荷量）
負荷量を示し、図２（ヘ）は回生オン信号を示してい
る。図２（ト）は負荷変動分を検出した変動分検出波形
で、図１に示す瞬時電流検出回路１６の出力の変動分を
検出する変動分検出回路１７の出力波形である。図２に
おいて、Ａ１は重負荷から軽負荷になるタイミングを示
し、Ｂ１は軽負荷から重負荷になるタイミングを示して
いる。

【００１７】この様に負荷変動分を急速に検出し、イン
バータ出力電圧制御回路１０の出力に開ループにて加算
して制御することにより、インバータ出力電圧制御回路
１０の出力値の動作を抑制すると共に、チョッパ制御を
高速に補正することが可能となり、出力電圧制御の応答
性が改善される。このようにして負荷に対する出力電圧
の調整を高速に補正できるため、インバータ出力電圧制
御回路波形（ハ）はほとんど変化することなく、高速に
電圧を制御することが可能となる。さらに図１、直流電
圧検出回路２１にて過渡的に発生した過電圧［図２の
（ロ）に示す波形］を検出し、回生制御回路２２により
回生用主回路１９へ、図２（ヘ）に示すタイミングで回
生オン信号として出力する。これにより、チョッパ回路
５のエネルギー増加にて発生する過電圧を入力側に高速
に回生するためチョッパ回路５の出力の過電圧を急速に
低減させることが可能となる。

【００１８】ここで、抵抗器２０は回生時の電流を制限
するための抵抗であり、回生主回路１９のオフは、チョ
ッパ電圧又は出力電圧が許容値内に低下した時点でオフ
する様に設定されている。

【００１９】この様に、従来の電圧制御回路だけの制御
に負荷変動分を電力変動分又はインピーダンスの変動分
として検出することにより、負荷変動によるチョッパ回
路５の調整特性を開ループにて補正し、変動後の負荷に
見合ったチョッパ出力電圧の目標値に高速で制御するこ
とが可能となる。

【００２０】この様にインバータの負荷電流の変動分を
高速に検出し、その変動分にてチョッパ制御へ補正制御
を行なうことと、回生主回路１９を設け過電圧時回生制
御を行なうことにより、負荷変動に対する電圧変動の少
ない安定なインバータ装置の運転が確保できる。

【００２１】本発明は、前述した実施例に限定されず、
例えば以下のように変形して実施できる。図１では回生
用主回路１９の回生をチョッパ回路５の入力側に回生す
る例で説明したが、コンデンサ７に並列に接続し放電さ
せることでも実施可能である。 さらに図１では、イン
バータ回路８の出力電流を、計器用変流器１５により検
出し、その変動分をインバータ回路８の出力電圧検出回
路１３に補正する例で説明したが、負荷が抵抗負荷と見
なせる場合、出力電力又は、負荷インピーダンスの変動
分として同様に制御させることが可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば負
荷急変に対する応答が大幅に改善され、より安定な運転
が確保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】本発明に係るインバータ装置の一実施例のブロ
ック図。

【図２】図１の制御の動作を説明するためのタイムチャ
ート。

【図３】従来のインバータ装置の一例を示すブロック
図。

【図４】図３の動作を説明するためのタイムチャート。

【符号の説明】

１…入力用変圧器、２…整流回路、３、６…リアクト
ル、４、７…平滑コンデンサ、５…チョッパ回路、８…
インバータ回路、９…インバータ用変圧器、１０…誤差
増幅器、１１…出力電圧設定回路、１２…チョッパ制御
回路、１３…出力電圧制御回路、１４…ＰＴ、１５…Ｃ
Ｔ、１６…電流検出回路、１７…変動分検出回路、１８
…加算回路、１９…回生用主回路、２０…抵抗器、２１
…直流電圧検出回路、２２…回生制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流をチョッパ回路および平滑コンデン
   サを介してインバータ回路により交流に変換し、この変
   換された交流を負荷に供給するとともに、前記インバー
   タ回路の出力電圧と出力電圧設定値の偏差に応じた信号
   を出力するインバータ出力電圧制御回路およびこのイン
   バータ出力電圧制御回路からの出力によりインバータ出
   力電圧が所望の値になるように制御するチョッパ制御回
   路を備えたインバータ装置において、 前記インバータ回路の出力電流の変動分を検出し、これ
   を前記インバータ出力電圧制御回路の出力に開ループに
   より加算する出力電圧補正手段と、 前記チョッパ回路または前記インバータ回路の出力電圧
   を検出し、この検出値が許容値以上になったとき、前記
   チョッパ回路の出力エネルギーを前記チョッパ回路の入
   力側に回生するエネルギー回生手段と、 を具備したインバータ装置。