JPH06233544A - 半導体電力変換装置 - Google Patents
半導体電力変換装置Info
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- JPH06233544A JPH06233544A JP5015447A JP1544793A JPH06233544A JP H06233544 A JPH06233544 A JP H06233544A JP 5015447 A JP5015447 A JP 5015447A JP 1544793 A JP1544793 A JP 1544793A JP H06233544 A JPH06233544 A JP H06233544A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自励式半導体電力変換器のスイッチング周波
数が高くなくても、設定交流電流に追従して出力交流電
流を高速に制御することができ、かつ外乱にも強い半導
体電力変換装置を提供すること。 【構成】 設定交流電流の位相と振幅から半導体電力変
換器の出力電圧指令を生成するフィ−ドフォワ−ド電力
制御回路３０２、フィ−ドバックされてきた系統電流と
設定交流電流の偏差によりフィ−ドフォワ−ド制御回路
３０２の出力電圧指令を補正する電力制御回路３０３、
系統電圧を検出する変圧器３３、及びそれらから得られ
る出力電圧の和の半導体電力変換器出力電圧を半導体電
力変換器３１が出力するように変換する電力変換回路３
０４により構成される。
数が高くなくても、設定交流電流に追従して出力交流電
流を高速に制御することができ、かつ外乱にも強い半導
体電力変換装置を提供すること。 【構成】 設定交流電流の位相と振幅から半導体電力変
換器の出力電圧指令を生成するフィ−ドフォワ−ド電力
制御回路３０２、フィ−ドバックされてきた系統電流と
設定交流電流の偏差によりフィ−ドフォワ−ド制御回路
３０２の出力電圧指令を補正する電力制御回路３０３、
系統電圧を検出する変圧器３３、及びそれらから得られ
る出力電圧の和の半導体電力変換器出力電圧を半導体電
力変換器３１が出力するように変換する電力変換回路３
０４により構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体電力変換装置に係
り、特に系統電力供給用燃料電池装置、静止型無効電力
補償装置、高電圧直流送電装置等に使用するに好適な半
導体変換装置に関する。
り、特に系統電力供給用燃料電池装置、静止型無効電力
補償装置、高電圧直流送電装置等に使用するに好適な半
導体変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速のスイッチングを行う半導体電力変
換装置においては、系統電流を高速制御することが可能
であり、フィードバックによる設定交流電流に追従した
電流を通電させる制御が行われている。
換装置においては、系統電流を高速制御することが可能
であり、フィードバックによる設定交流電流に追従した
電流を通電させる制御が行われている。
【０００３】スイッチング周波数の低い半導体電力変換
装置では、制御の応答速度を高くすることができないた
め、フィードバックによる設定交流電流に追従した電流
を制御することができない。そのため、例えばＰＬＬ
（フェーズロックループ）を用いた方式により、交流出
力電流を位相と電圧振幅に分けて制御する方式が用いら
れている（特開昭６１ー３０９６８）。
装置では、制御の応答速度を高くすることができないた
め、フィードバックによる設定交流電流に追従した電流
を制御することができない。そのため、例えばＰＬＬ
（フェーズロックループ）を用いた方式により、交流出
力電流を位相と電圧振幅に分けて制御する方式が用いら
れている（特開昭６１ー３０９６８）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】自励式半導体電力変換
装置のスイッチング周波数が低い場合、上述した既存の
ＰＬＬを用いての位相と電圧振幅に分けて制御する方式
では、応答が遅く、外乱にも弱いという問題があった。
装置のスイッチング周波数が低い場合、上述した既存の
ＰＬＬを用いての位相と電圧振幅に分けて制御する方式
では、応答が遅く、外乱にも弱いという問題があった。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、自励式変換器のスイッチング周波数が高く
なくても、設定電流に追従して交流出力電流を高速に制
御でき、外乱にも強い半導体電力変換装置を提供するこ
とを目的とする。
ものであり、自励式変換器のスイッチング周波数が高く
なくても、設定電流に追従して交流出力電流を高速に制
御でき、外乱にも強い半導体電力変換装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体電力変換
装置は、半導体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を
有し、交流系統に並列接続されてなる該交流系統に供給
する電力を制御する半導体電力変換装置において、該半
導体電力変換装置の出力交流電流を検出する電流検出手
段と、誘導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出
手段と、前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振
幅、位相情報及び前記誘導性回路のインピーダンスか
ら、設定電流を流すための交流フィードフォワード電圧
を設定するフィードフォワード制御手段と、前記半導体
電力変換装置の出力交流電流と設定交流電流との偏差に
応じて交流系統に設定交流電流を通電するように前記フ
ィードフォワード制御手段により設定されたフィードフ
ォワード電圧を補正するフィードバック制御手段と、交
流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発生
手段と、前記フィードフォワード制御手段、フィードバ
ック制御手段及び電圧検出手段の各出力電圧を加算して
交流電圧を生成する加算手段と、該加算手段により生成
された交流電圧を半導体変換器が発生するように該半導
体変換器を点弧制御する出力制御手段とを有し、前記フ
ィードフォワード電圧制御手段及びフィードバック制御
手段は前記同期信号発生手段から出力される同期信号に
同期して制御動作を行なうことを特徴とする。
装置は、半導体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を
有し、交流系統に並列接続されてなる該交流系統に供給
する電力を制御する半導体電力変換装置において、該半
導体電力変換装置の出力交流電流を検出する電流検出手
段と、誘導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出
手段と、前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振
幅、位相情報及び前記誘導性回路のインピーダンスか
ら、設定電流を流すための交流フィードフォワード電圧
を設定するフィードフォワード制御手段と、前記半導体
電力変換装置の出力交流電流と設定交流電流との偏差に
応じて交流系統に設定交流電流を通電するように前記フ
ィードフォワード制御手段により設定されたフィードフ
ォワード電圧を補正するフィードバック制御手段と、交
流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発生
手段と、前記フィードフォワード制御手段、フィードバ
ック制御手段及び電圧検出手段の各出力電圧を加算して
交流電圧を生成する加算手段と、該加算手段により生成
された交流電圧を半導体変換器が発生するように該半導
体変換器を点弧制御する出力制御手段とを有し、前記フ
ィードフォワード電圧制御手段及びフィードバック制御
手段は前記同期信号発生手段から出力される同期信号に
同期して制御動作を行なうことを特徴とする。
【０００７】また本発明の半導体電力変換装置は、前記
フィードバック制御手段は、前記半導体電力変換装置の
設定交流電流を生成する設定交流電流発生手段と、該設
定交流電流発生手段から出力される設定交流電流と前記
電流検出手段により検出された前記半導体電力変換装置
の出力交流電流との偏差を算出する加算手段と、該加算
手段の出力に応じた補正電圧を出力する補正電圧生成手
段とを有することを特徴とする。
フィードバック制御手段は、前記半導体電力変換装置の
設定交流電流を生成する設定交流電流発生手段と、該設
定交流電流発生手段から出力される設定交流電流と前記
電流検出手段により検出された前記半導体電力変換装置
の出力交流電流との偏差を算出する加算手段と、該加算
手段の出力に応じた補正電圧を出力する補正電圧生成手
段とを有することを特徴とする。
【０００８】更に本発明の半導体電力変換装置は、半導
体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を有し、交流系
統に並列接続されてなる該交流系統に供給する電力を制
御する半導体電力変換装置において、該半導体電力変換
装置の出力交流電流を検出する電流検出手段と、誘導性
回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記
半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位相情報及
び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定電流を流
すための交流フィードフォワード電圧を設定し、かつ前
記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定交流電流と
の偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通電するよう
にフィードバック制御により前記フィードフォワード電
圧を補正するための補正電圧を生成すると共に、前記フ
ィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検出手段の出
力電圧を加算して交流電圧を生成する演算手段及び交流
系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発生手
段を含むディジタル制御手段と、前記演算手段により生
成された交流電圧を半導体変換器が発生するように該半
導体変換器を点弧制御する出力制御手段とを有し、前記
演算手段は、前記同期信号発生手段から出力される同期
信号に同期して前記交流フィードフォワード電圧及び設
定交流電流を算出することを特徴とする。
体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を有し、交流系
統に並列接続されてなる該交流系統に供給する電力を制
御する半導体電力変換装置において、該半導体電力変換
装置の出力交流電流を検出する電流検出手段と、誘導性
回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記
半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位相情報及
び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定電流を流
すための交流フィードフォワード電圧を設定し、かつ前
記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定交流電流と
の偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通電するよう
にフィードバック制御により前記フィードフォワード電
圧を補正するための補正電圧を生成すると共に、前記フ
ィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検出手段の出
力電圧を加算して交流電圧を生成する演算手段及び交流
系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発生手
段を含むディジタル制御手段と、前記演算手段により生
成された交流電圧を半導体変換器が発生するように該半
導体変換器を点弧制御する出力制御手段とを有し、前記
演算手段は、前記同期信号発生手段から出力される同期
信号に同期して前記交流フィードフォワード電圧及び設
定交流電流を算出することを特徴とする。
【０００９】また本発明の半導体電力変換装置は、前記
ディジタル演算手段は、前記電圧検出手段の検出出力か
ら交流系統電圧の基本波成分のみを抽出し、該基本波成
分を電圧検出手段の検出出力とみなして演算処理すると
共に、前記同期信号発生手段は前記基本波成分に同期し
た同期信号を生成することを特徴とする。
ディジタル演算手段は、前記電圧検出手段の検出出力か
ら交流系統電圧の基本波成分のみを抽出し、該基本波成
分を電圧検出手段の検出出力とみなして演算処理すると
共に、前記同期信号発生手段は前記基本波成分に同期し
た同期信号を生成することを特徴とする。
【００１０】更に本発明の半導体電力変換装置は、半導
体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を有し、三相交
流系統に並列接続されてなる該交流系統に供給する電力
を制御する半導体電力変換装置において、該半導体電力
変換装置の出力交流電流を検出する電流検出手段と、誘
導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段及び電圧検出手段の検出出力を取り込
み、これらの検出出力を三相／２軸変換し、各軸成分ご
とに前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位
相情報及び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定
電流を流すための交流フィードフォワード電圧を設定
し、かつ前記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定
交流電流との偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通
電するようにフィードバック制御により前記フィードフ
ォワード電圧を補正するための補正電圧を生成すると共
に、前記フィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検
出手段の出力電圧を加算して交流電圧を生成し、各軸ご
とに生成された交流電圧を２軸／三相変換する演算手段
及び交流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信
号発生手段を含むディジタル制御手段と、前記演算手段
により生成された三相交流電圧を半導体変換器が発生す
るように該半導体変換器を点弧制御する出力制御手段と
を有し、前記演算手段は、前記同期信号発生手段から出
力される同期信号に同期して前記交流フィードフォワー
ド電圧及び設定交流電流を算出することを特徴とする。
体電力変換装置出力端子部に誘導性回路を有し、三相交
流系統に並列接続されてなる該交流系統に供給する電力
を制御する半導体電力変換装置において、該半導体電力
変換装置の出力交流電流を検出する電流検出手段と、誘
導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段及び電圧検出手段の検出出力を取り込
み、これらの検出出力を三相／２軸変換し、各軸成分ご
とに前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位
相情報及び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定
電流を流すための交流フィードフォワード電圧を設定
し、かつ前記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定
交流電流との偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通
電するようにフィードバック制御により前記フィードフ
ォワード電圧を補正するための補正電圧を生成すると共
に、前記フィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検
出手段の出力電圧を加算して交流電圧を生成し、各軸ご
とに生成された交流電圧を２軸／三相変換する演算手段
及び交流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信
号発生手段を含むディジタル制御手段と、前記演算手段
により生成された三相交流電圧を半導体変換器が発生す
るように該半導体変換器を点弧制御する出力制御手段と
を有し、前記演算手段は、前記同期信号発生手段から出
力される同期信号に同期して前記交流フィードフォワー
ド電圧及び設定交流電流を算出することを特徴とする。
【００１１】また本発明の半導体電力変換装置は、前記
ディジタル演算手段は、前記電圧検出手段の検出出力か
ら交流系統電圧の基本波成分のみを抽出し、該基本波成
分を電圧検出手段の検出出力とみなして演算処理すると
共に、前記同期信号発生手段は前記基本波成分に同期し
た同期信号を生成することを特徴とする。
ディジタル演算手段は、前記電圧検出手段の検出出力か
ら交流系統電圧の基本波成分のみを抽出し、該基本波成
分を電圧検出手段の検出出力とみなして演算処理すると
共に、前記同期信号発生手段は前記基本波成分に同期し
た同期信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明は、設定交流電流と該誘導性回路のイン
ピーダンスから設定交流電流を流すためのフィードフォ
ワード電圧を設定する回路により、フィードフォワード
で交流出力電圧を出すため、交流出力電力を高速に制御
することができる。また、本発明は設定交流電流を通電
するように、フィードフォワード電圧を補正するフィー
ドバック制御回路を備えることによって、各種外乱の影
響をフィードバックすることで除去できる。さらに本発
明は、誘導性回路の出力側交流電圧を検出して、上記電
圧指令値に加えることによって系統電圧変動に対して高
速に応答することを可能としている。
ピーダンスから設定交流電流を流すためのフィードフォ
ワード電圧を設定する回路により、フィードフォワード
で交流出力電圧を出すため、交流出力電力を高速に制御
することができる。また、本発明は設定交流電流を通電
するように、フィードフォワード電圧を補正するフィー
ドバック制御回路を備えることによって、各種外乱の影
響をフィードバックすることで除去できる。さらに本発
明は、誘導性回路の出力側交流電圧を検出して、上記電
圧指令値に加えることによって系統電圧変動に対して高
速に応答することを可能としている。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。まず実施例の説明に先立ち、本発明に係る半導体
電力変換装置が適用される各種の交流系統について図４
を参照して説明する。図４（ａ）には系統に電力を供給
することを目的とし直流側に燃料電池本体（直流電圧
源）を接続した燃料電池装置用電力変換装置が、図４
（ｂ）には系統の有効電力、無効電力を制御することを
目的とし直流側にコンデンサを接続した静止型無効電力
補償装置用電力変換装置が、図４（ｃ）には２系統間の
電力融通を目的とした高圧直流送電用の直流回路をコン
デンサを介して接続した２台の電力変換装置が、それぞ
れ示されている。いずれの電力変換装置でも有効電力、
無効電力を設定値に応じて高速に制御する必要がある。
また、系統側の変動に対しても高速で追従できる必要が
ある。
する。まず実施例の説明に先立ち、本発明に係る半導体
電力変換装置が適用される各種の交流系統について図４
を参照して説明する。図４（ａ）には系統に電力を供給
することを目的とし直流側に燃料電池本体（直流電圧
源）を接続した燃料電池装置用電力変換装置が、図４
（ｂ）には系統の有効電力、無効電力を制御することを
目的とし直流側にコンデンサを接続した静止型無効電力
補償装置用電力変換装置が、図４（ｃ）には２系統間の
電力融通を目的とした高圧直流送電用の直流回路をコン
デンサを介して接続した２台の電力変換装置が、それぞ
れ示されている。いずれの電力変換装置でも有効電力、
無効電力を設定値に応じて高速に制御する必要がある。
また、系統側の変動に対しても高速で追従できる必要が
ある。
【００１４】以下、特にこれらの交流系統に使用するに
好適な本発明に係る半導体電力変換装置の一実施例の構
成を図１に示す。図１において、１は交流系統、２は誘
導性回路、３１は半導体電力変換器、３２は計測用変流
器、３３は計測用変圧器、３０１〜３０５は制御回路で
ある。３０１は設定交流電流の振幅Ｉと位相θから交流
の設定交流電流Ｉａを求める回路である。３０２は、設
定交流電流の振幅Ｉと位相θからフィ−ドフォワ−ド電
圧ＶL1を設定するための制御回路である。３０３は検出
された半導体電力変換装置出力電流Ｉｓと設定交流電流
Ｉａの偏差から、フィ−ドバックによりフィ−ドフォワ
−ド制御回路３０２から出力された電圧ＶL1を補正する
制御回路である。３０４は、３０２、３０３および３３
の３つの回路からの出力電圧ＶL1，ＶL2，Ｖｓを加算し
た電圧ＶLを半導体電力変換器３１が出力するように制
御する制御回路である。３０５は設定交流電流を算出す
るため、交流電源との同期信号を発生する回路である。
好適な本発明に係る半導体電力変換装置の一実施例の構
成を図１に示す。図１において、１は交流系統、２は誘
導性回路、３１は半導体電力変換器、３２は計測用変流
器、３３は計測用変圧器、３０１〜３０５は制御回路で
ある。３０１は設定交流電流の振幅Ｉと位相θから交流
の設定交流電流Ｉａを求める回路である。３０２は、設
定交流電流の振幅Ｉと位相θからフィ−ドフォワ−ド電
圧ＶL1を設定するための制御回路である。３０３は検出
された半導体電力変換装置出力電流Ｉｓと設定交流電流
Ｉａの偏差から、フィ−ドバックによりフィ−ドフォワ
−ド制御回路３０２から出力された電圧ＶL1を補正する
制御回路である。３０４は、３０２、３０３および３３
の３つの回路からの出力電圧ＶL1，ＶL2，Ｖｓを加算し
た電圧ＶLを半導体電力変換器３１が出力するように制
御する制御回路である。３０５は設定交流電流を算出す
るため、交流電源との同期信号を発生する回路である。
【００１５】系統電圧Ｖｓが、
【００１６】
【数１】
【００１７】のとき、設定交流電流Ｉａが、
【００１８】
【数２】
【００１９】で与えられた場合を考える。この設定交流
電流Ｉａの振幅Ｉ、位相θは、たとえば、出力有効電力
Ｐ、出力無効電力Ｑとからそれぞれ、
電流Ｉａの振幅Ｉ、位相θは、たとえば、出力有効電力
Ｐ、出力無効電力Ｑとからそれぞれ、
【００２０】
【数３】
【００２１】と、与えられる。この設定交流電流Ｉａを
通流するためには、誘導性回路２に
通流するためには、誘導性回路２に
【００２２】
【数４】
【００２３】の交流電圧を加えればよい。ここでＺとφ
は、誘導性回路２のインダクタンスL、抵抗Ｒを用いて
次式で求められる。
は、誘導性回路２のインダクタンスL、抵抗Ｒを用いて
次式で求められる。
【００２４】
【数５】
【００２５】本実施例では、制御回路３０２で、設定交
流電流Ｉａの振幅Ｉと位相θをもとに誘導性回路２のイ
ンピ−ダンスと、３０５により出力された同期信号から
得られる位相ωｔを用いて、交流のフィ−ドフォワ−ド
電圧ＶL1を出力する。しかし、フィ−ドフォワ−ド電力
制御回路３０２のみによる制御では誤差を発生する恐れ
がある。
流電流Ｉａの振幅Ｉと位相θをもとに誘導性回路２のイ
ンピ−ダンスと、３０５により出力された同期信号から
得られる位相ωｔを用いて、交流のフィ−ドフォワ−ド
電圧ＶL1を出力する。しかし、フィ−ドフォワ−ド電力
制御回路３０２のみによる制御では誤差を発生する恐れ
がある。
【００２６】そこで本実施例では設定交流電流発生回路
３０１で、設定交流電流Ｉａの振幅Ｉと位相θと、同期
信号発生回路３０５から出力される同期信号で得られる
位相ωｔを用いて、設定交流電流Ｉａを発生し、検出し
た半導体電力変換装置電流Ｉｓとの偏差により、電力制
御回路３０３でフィ−ドバック補正電圧ＶL2を発生し、
フィ−ドフォワ−ド電力制御回路３０２から出力された
フィ−ドフォワ−ド電圧に加えて補正を行なう。
３０１で、設定交流電流Ｉａの振幅Ｉと位相θと、同期
信号発生回路３０５から出力される同期信号で得られる
位相ωｔを用いて、設定交流電流Ｉａを発生し、検出し
た半導体電力変換装置電流Ｉｓとの偏差により、電力制
御回路３０３でフィ−ドバック補正電圧ＶL2を発生し、
フィ−ドフォワ−ド電力制御回路３０２から出力された
フィ−ドフォワ−ド電圧に加えて補正を行なう。
【００２７】また、系統電圧Ｖｓを計測用変圧器３３に
より検出して以上の電圧に加算をする。
より検出して以上の電圧に加算をする。
【００２８】以上から変換器電圧ＶLとして
【００２９】
【数６】
【００３０】を得ることができる。
【００３１】この変換器電圧ＶLは、電力変換回路３０
４に入力される。この電力変換回路３０４により、電圧
ＶLを半導体電力変換装置の出力端が発生することがで
きるように、すなわち変換器電圧をＶｃとして、Ｖｃ＝
ＶLとなるように半導体電力変換器の点弧パルスが制御
される。
４に入力される。この電力変換回路３０４により、電圧
ＶLを半導体電力変換装置の出力端が発生することがで
きるように、すなわち変換器電圧をＶｃとして、Ｖｃ＝
ＶLとなるように半導体電力変換器の点弧パルスが制御
される。
【００３２】その結果、本実施例では設定交流電流Ｉａ
と該誘導性回路２のインピ−ダンスから、設定交流電流
Ｉａを流すためのフィ−ドフォワ−ド電圧を設定する回
路により、フィ−ドフォワ−ド制御で半導体電力変換装
置の出力電圧を制御するため、半導体電力変換装置の出
力電力を高速に制御することができる。
と該誘導性回路２のインピ−ダンスから、設定交流電流
Ｉａを流すためのフィ−ドフォワ−ド電圧を設定する回
路により、フィ−ドフォワ−ド制御で半導体電力変換装
置の出力電圧を制御するため、半導体電力変換装置の出
力電力を高速に制御することができる。
【００３３】また本実施例では設定交流電流Ｉａを通電
するように、フィ−ドフォワ−ド電圧ＶL1を補正するフ
ィ−ドバック制御回路を備えることによって、各種外乱
の影響をフィ−ドバック制御により除去することができ
る。
するように、フィ−ドフォワ−ド電圧ＶL1を補正するフ
ィ−ドバック制御回路を備えることによって、各種外乱
の影響をフィ−ドバック制御により除去することができ
る。
【００３４】さらに本実施例では、誘導性回路出力側の
交流電圧を検出して、上記交流電圧値に加えることによ
って系統電圧変動に応じて半導体電力変換器の出力電圧
を制御することができるので、系統電圧変動に高速に応
答することができる。
交流電圧を検出して、上記交流電圧値に加えることによ
って系統電圧変動に応じて半導体電力変換器の出力電圧
を制御することができるので、系統電圧変動に高速に応
答することができる。
【００３５】次に本発明に係る半導体電力変換装置の他
の実施例の構成を図２に示す。
の実施例の構成を図２に示す。
【００３６】図１に示した同期信号発生回路３０５は、
系統電圧波形をサンプリングして同期信号を発生する
が、系統電圧波形が歪んでいる場合は必ずしも適当な同
期信号を発生するとは限らない。そこで図２にサンプリ
ングした系統電圧波形の基本波成分のみを検出し、この
基本波を用いることにより系統電圧波形の歪を除去する
制御を行なうことを目的とした実施例を示す。
系統電圧波形をサンプリングして同期信号を発生する
が、系統電圧波形が歪んでいる場合は必ずしも適当な同
期信号を発生するとは限らない。そこで図２にサンプリ
ングした系統電圧波形の基本波成分のみを検出し、この
基本波を用いることにより系統電圧波形の歪を除去する
制御を行なうことを目的とした実施例を示す。
【００３７】本実施例ではディジタル計算機３７により
フーリエ変換の手法を用いて系統電圧の基本波に同期し
た同期信号及び系統電圧の基本波成分を発生するように
構成されている。図２において、設定交流電流発生回路
３０１、フィードフォワード電力制御回路３０２、電力
制御回路３０３、同期信号発生回路３０６の各機能はデ
ィジタル計算機により実現される。
フーリエ変換の手法を用いて系統電圧の基本波に同期し
た同期信号及び系統電圧の基本波成分を発生するように
構成されている。図２において、設定交流電流発生回路
３０１、フィードフォワード電力制御回路３０２、電力
制御回路３０３、同期信号発生回路３０６の各機能はデ
ィジタル計算機により実現される。
【００３８】本実施例は、図１に示した実施例に比較し
て同期信号発生回路３０６により生成される系統電圧の
基本波成分に同期した同期信号及び系統電圧の基本波成
分を用いてフィードフォワード制御及びフィードバック
制御を行なうことを特徴としている。
て同期信号発生回路３０６により生成される系統電圧の
基本波成分に同期した同期信号及び系統電圧の基本波成
分を用いてフィードフォワード制御及びフィードバック
制御を行なうことを特徴としている。
【００３９】系統電圧波形がｆ（ｔ）で表されるとき、
オイラーの公式によりａ1，ｂ1は、
オイラーの公式によりａ1，ｂ1は、
【００４０】
【数７】
【００４１】とそれぞれ表される。ａ1，ｂ1は、系統電
圧の基本波成分について行なった計算である。このと
き、この系統電圧の基本波成分の位相θ1は、
圧の基本波成分について行なった計算である。このと
き、この系統電圧の基本波成分の位相θ1は、
【００４２】
【数８】
【００４３】となり、その振幅Ａ1は、
【００４４】
【数９】
【００４５】となる。このように算出された系統電圧の
基本波成分の位相及び振幅を用いて同期信号及び系統電
圧の基本波成分を算出し、かつ出力する。
基本波成分の位相及び振幅を用いて同期信号及び系統電
圧の基本波成分を算出し、かつ出力する。
【００４６】以上の計算式を用いて、系統電圧の基本波
成分だけについて半導体電力変換装置の出力電圧の制御
を行なう本実施例は、半導体電力変換装置が系統電圧の
歪に乗じた出力をすることを極力、抑制するような制御
を行なう場合において特に有効である。
成分だけについて半導体電力変換装置の出力電圧の制御
を行なう本実施例は、半導体電力変換装置が系統電圧の
歪に乗じた出力をすることを極力、抑制するような制御
を行なう場合において特に有効である。
【００４７】次に本発明に係る半導体電力変換装置の更
に他の実施例の構成を図３に示す。本実施例は図２に示
した実施例、すなわち系統電圧の基本波成分を用いて半
導体電力変換装置の出力電圧の制御を行なう方式を三相
回路に適用したものである。
に他の実施例の構成を図３に示す。本実施例は図２に示
した実施例、すなわち系統電圧の基本波成分を用いて半
導体電力変換装置の出力電圧の制御を行なう方式を三相
回路に適用したものである。
【００４８】三相の電流値、電圧値を制御する場合、一
般に三相の値をα−β軸座標系を用いた２軸に変換する
方式が用いられる。図３において２軸変換回路３５２
Ａ，３５２Ｂは、それぞれ計測用変圧器３５、計測用変
流器３４により検出された系統電圧値、系統電流値を次
式を用いてα−β座標軸上における２軸成分に変換する
回路である。
般に三相の値をα−β軸座標系を用いた２軸に変換する
方式が用いられる。図３において２軸変換回路３５２
Ａ，３５２Ｂは、それぞれ計測用変圧器３５、計測用変
流器３４により検出された系統電圧値、系統電流値を次
式を用いてα−β座標軸上における２軸成分に変換する
回路である。
【００４９】
【数１０】
【００５０】２軸変換回路３５２Ａ，３５２Ｂにより２
軸変換することにより得られたα軸系統電圧Ｖｓα，β
軸系統電圧Ｖｓβ，α軸系統電流Ｉｓα，β軸系統電流
Ｉｓβを用いて図２に示したディジタル計算機３７と同
一の演算を行なう制御回路３５１Ａ，３５１Ｂにおい
て、α軸設定交流電流の位相θα，振幅Ｉα，β軸設定
交流電流の位相θβ，振幅Ｉβから基本波成分のみに対
する制御をα軸成分、β軸成分それぞれについて行な
う。
軸変換することにより得られたα軸系統電圧Ｖｓα，β
軸系統電圧Ｖｓβ，α軸系統電流Ｉｓα，β軸系統電流
Ｉｓβを用いて図２に示したディジタル計算機３７と同
一の演算を行なう制御回路３５１Ａ，３５１Ｂにおい
て、α軸設定交流電流の位相θα，振幅Ｉα，β軸設定
交流電流の位相θβ，振幅Ｉβから基本波成分のみに対
する制御をα軸成分、β軸成分それぞれについて行な
う。
【００５１】次に制御回路３５１Ａ，３５１Ｂにより得
られたα−β軸座標によって表される制御電圧指令ＶL
α,ＶLβを三相変換回路３５３において次式
られたα−β軸座標によって表される制御電圧指令ＶL
α,ＶLβを三相変換回路３５３において次式
【００５２】
【数１１】
【００５３】により三相にもどし、かつ各相に対する電
圧指令Ｖａ’，Ｖｂ’，Ｖｃ’に変換し、各相に対応し
て設けられ、図１、図２の実施例における制御回路３０
４と同様の機能を有する制御回路３０７Ａ，３０７Ｂ，
３０７Ｃに与えられる。この各制御回路３０７Ａ，３０
７Ｂ，３０７Ｃにより出力された各点弧パルス制御によ
り半導体電力変換装置の三相の場合における系統安定化
制御を行なうことができる。
圧指令Ｖａ’，Ｖｂ’，Ｖｃ’に変換し、各相に対応し
て設けられ、図１、図２の実施例における制御回路３０
４と同様の機能を有する制御回路３０７Ａ，３０７Ｂ，
３０７Ｃに与えられる。この各制御回路３０７Ａ，３０
７Ｂ，３０７Ｃにより出力された各点弧パルス制御によ
り半導体電力変換装置の三相の場合における系統安定化
制御を行なうことができる。
【００５４】尚、制御回路３５１Ａ，３５１Ｂ，２軸変
換回路３５２Ａ，３５２Ｂ，三相変換回路３５３の各機
能は一つのディジタル計算機３８にて行なうことも可能
である。
換回路３５２Ａ，３５２Ｂ，三相変換回路３５３の各機
能は一つのディジタル計算機３８にて行なうことも可能
である。
【００５５】本実施例によれば、三相構成の場合でも図
１、図２に示した実施例と同様に高速応答が可能にな
る。
１、図２に示した実施例と同様に高速応答が可能にな
る。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、自励式半導体電力変換
器のスイッチング周波数が高くなくても、設定交流電流
に追従して出力交流電流を高速に制御することができ、
かつ外乱にも強い半導体電力変換装置を提供することが
できる。
器のスイッチング周波数が高くなくても、設定交流電流
に追従して出力交流電流を高速に制御することができ、
かつ外乱にも強い半導体電力変換装置を提供することが
できる。
【図１】本発明に係る半導体電力変換装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る半導体電力変換装置の他の実施例
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る半導体電力変換装置の他の実施例
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明が適用される各種交流系統の構成を示す
構成図である。
構成図である。
１ 交流系統 ２ 誘導性回路 １２ 誘導性回路 ３１ 半導体電力変換器 ３２ 計測用変流器 ３３ 計測用変圧器 ３４ 計測用変流器 ３５ 計測用変圧器 ３６ 半導体電力変換器 ３７ ディジタル計算機 ３８ ディジタル計算機 ３０１ 設定交流電流発生回路 ３０２ フィードフォワード電力制御回路 ３０３ 電力制御回路 ３０４ 電力変換回路 ３０５ 同期信号発生回路 ３０７Ａ 制御回路 ３０７Ｂ 制御回路 ３０７Ｃ 制御回路 ３５１Ａ 制御回路 ３５１Ｂ 制御回路 ３５２Ａ ２軸変換回路 ３５２Ｂ ２軸変換回路 ３５３ 三相変換回路
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体電力変換装置出力端子部に誘導性
回路を有し、交流系統に並列接続されてなる該交流系統
に供給する電力を制御する半導体電力変換装置におい
て、 該半導体電力変換装置の出力交流電流を検出する電流検
出手段と、 誘導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位相情
報及び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定電流
を流すための交流フィードフォワード電圧を設定するフ
ィードフォワード制御手段と、 前記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定交流電流
との偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通電するよ
うに前記フィードフォワード制御手段により設定された
フィードフォワード電圧を補正するフィードバック制御
手段と、 交流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発
生手段と、 前記フィードフォワード制御手段、フィードバック制御
手段及び電圧検出手段の各出力電圧を加算して交流電圧
を生成する加算手段と、 該加算手段により生成された交流電圧を半導体変換器が
発生するように該半導体変換器を点弧制御する出力制御
手段とを有し、 前記フィードフォワード電圧制御手段及びフィードバッ
ク制御手段は前記同期信号発生手段から出力される同期
信号に同期して制御動作を行なうことを特徴とする半導
体電力変換装置。 - 【請求項２】 前記フィードバック制御手段は、前記半
導体電力変換装置の設定交流電流を生成する設定交流電
流発生手段と、 該設定交流電流発生手段から出力される設定交流電流と
前記電流検出手段により検出された前記半導体電力変換
装置の出力交流電流との偏差を算出する加算手段と、 該加算手段の出力に応じた補正電圧を出力する補正電圧
生成手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の
半導体電力変換装置。 - 【請求項３】 半導体電力変換装置出力端子部に誘導性
回路を有し、交流系統に並列接続されてなる該交流系統
に供給する電力を制御する半導体電力変換装置におい
て、 該半導体電力変換装置の出力交流電流を検出する電流検
出手段と、 誘導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位相情
報及び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定電流
を流すための交流フィードフォワード電圧を設定し、か
つ前記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定交流電
流との偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通電する
ようにフィードバック制御により前記フィードフォワー
ド電圧を補正するための補正電圧を生成すると共に、前
記フィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検出手段
の出力電圧を加算して交流電圧を生成する演算手段及び
交流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信号発
生手段を含むディジタル制御手段と、 前記演算手段により生成された交流電圧を半導体変換器
が発生するように該半導体変換器を点弧制御する出力制
御手段とを有し、 前記演算手段は、前記同期信号発生手段から出力される
同期信号に同期して前記交流フィードフォワード電圧及
び設定交流電流を算出することを特徴とする半導体電力
変換装置。 - 【請求項４】 前記ディジタル演算手段は、前記電圧検
出手段の検出出力から交流系統電圧の基本波成分のみを
抽出し、該基本波成分を電圧検出手段の検出出力とみな
して演算処理すると共に、前記同期信号発生手段は前記
基本波成分に同期した同期信号を生成することを特徴と
する請求項３に記載の半導体電力変換装置。 - 【請求項５】 半導体電力変換装置出力端子部に誘導性
回路を有し、三相交流系統に並列接続されてなる該交流
系統に供給する電力を制御する半導体電力変換装置にお
いて、 該半導体電力変換装置の出力交流電流を検出する電流検
出手段と、 誘導性回路の出力側交流電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記電流検出手段及び電圧検出手段の検出出力を取り込
み、これらの検出出力を三相／２軸変換し、各軸成分ご
とに前記半導体電力変換装置の設定交流電流の振幅、位
相情報及び前記誘導性回路のインピーダンスから、設定
電流を流すための交流フィードフォワード電圧を設定
し、かつ前記半導体電力変換装置の出力交流電流と設定
交流電流との偏差に応じて交流系統に設定交流電流を通
電するようにフィードバック制御により前記フィードフ
ォワード電圧を補正するための補正電圧を生成すると共
に、前記フィードフォワード電圧、補正電圧及び電圧検
出手段の出力電圧を加算して交流電圧を生成し、各軸ご
とに生成された交流電圧を２軸／三相変換する演算手段
及び交流系統電圧に同期した同期信号を生成する同期信
号発生手段を含むディジタル制御手段と、 前記演算手段により生成された三相交流電圧を半導体変
換器が発生するように該半導体変換器を点弧制御する出
力制御手段とを有し、 前記演算手段は、前記同期信号発生手段から出力される
同期信号に同期して前記交流フィードフォワード電圧及
び設定交流電流を算出することを特徴とする半導体電力
変換装置。 - 【請求項６】 前記ディジタル演算手段は、前記電圧検
出手段の検出出力から交流系統電圧の基本波成分のみを
抽出し、該基本波成分を電圧検出手段の検出出力とみな
して演算処理すると共に、前記同期信号発生手段は前記
基本波成分に同期した同期信号を生成することを特徴と
する請求項３に記載の半導体電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015447A JPH06233544A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015447A JPH06233544A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06233544A true JPH06233544A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11889067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5015447A Pending JPH06233544A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06233544A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0923585A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | East Japan Railway Co | 無効電力補償の制御方法 |
| WO2000017927A1 (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor power converter and application device of the same |
| US8552696B2 (en) | 2008-11-12 | 2013-10-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Self-excited reactive power compensation apparatus |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP5015447A patent/JPH06233544A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0923585A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | East Japan Railway Co | 無効電力補償の制御方法 |
| WO2000017927A1 (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor power converter and application device of the same |
| US6215682B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-04-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor power converter and its applied apparatus |
| US8552696B2 (en) | 2008-11-12 | 2013-10-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Self-excited reactive power compensation apparatus |
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