JPH062477Y2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、ダイオードと自己消弧型スイッチング素子
（ＧＴＯ，トランジスタなど）を逆並列に接続し、イン
バータなどを負荷とするコンバータとして用いる電力変
換器の制御装置、特に直流電圧を制御して電源側の力率
を駆動時、回生時共1.０にする場合の負荷制限回路に関
するものである。

Ｂ．考案の概要 本考案は、ブリッジ回路の各辺のダイオードに自己消弧
型スイッチング素子を逆並列に接続して回生可能とした
電力変換器の電源側の力率が駆動する時、回生時共1.０
になるように直流電圧を制御する電力変換器の制御装置
において、 電圧指令と直流電圧検出値の偏差を増幅する電圧制御ア
ンプのリミッタを可変リミッタとし、そのリミット値を
交流入力電圧に反比例して変化させることにより、 電源電圧の変動が許容範囲内であれば、過負荷を一定量
に制限できるようにしたものである。

Ｃ．従来の技術 ダイオードと自己消弧型スイッチング素子を逆並列に接
続し、インバータなどを負荷とするコンバータとして用
いる電力変換器の電源側の力率を駆動時、回生時共1.０
にするように直流電圧を制御する場合の回路構成を第２
図に示す。

第２図においては、１はダイオード１Ａとトランジスタ
１Ｂを逆並列接続して回生可能とした電力変換器（コン
バータ）、２はこの変換器１の直流側に設けた平滑コン
デンサ、３は負荷（例えば、インバータ）、４は前記変
換器１と３相交流電源の間に接続した交流リアクトル、
５は交流電圧を検出する変圧器、６は交流電流を検出す
る変流器、７は直流電圧検出部、８はこの直流電圧検出
部７の出力（直流電圧検出値）Ｖ_ｆの電圧指令Ｖ_refに
対する偏差を入力とする電圧制御アンプ、９はこのアン
プ８の出力と前記変圧器５の出力電圧V_U（V_V,V_W）を換
算して電流指令Ｉ_ACを得る掛算器、１０は電流指令「Ｉ
_AC」と前記交流器６の出力電流I_U(I_V,I_W)を比較する変
換器、１１はこの比較器１０の比較結果を受けて前記変
換器１のトランジスタ１Ｂのベース信号を作るベース駆
動回路である。

このような構成とした場合、直流電圧設定値（電圧指
令）Ｖ_refと直流電圧値Ｖ_ｆの偏差が電圧制御アンプ８
で増幅され、この出力と変圧器５の出力電圧が掛算器９
で掛算されて電流指令「I_AC」となる。この電流指令「I_AC」
が交流器６の出力電流と比較器１０で比較され、この比
較結果に基づきベース駆動回路１１でベース信号が作成
される。

この制御は、電流瞬時値制御方式と称され、電流指令が
電源に同期しているので、電源側の力率は1.０に制御さ
れる。従つて、交流側の入力電力と直流側の電力の関係
は、直流電圧をＶ、直流電流をＩ、交流入力電圧を
Ｖ_AC、交流入力線電流をI_ACとし、コンバータ１及び交
流リアクトル４の損失を無視すれば、 となる。直流電圧Ｖは一定となるように制御されるか
ら、負荷が一定であれば交流入力電圧V_ACの変動に反比
例して交流入力線電流Ｉ_ACが増減することになる。

Ｄ．考案が解決しようとする問題点 ところで、このような電力変換器の場合、交流入力電圧
の変動は±１０％を認めるのが一般的であり、従つて、
負荷と電源電圧と電流指令値との関係は次表のようにな
る。

また、前述の制御回路の場合、電流指令のリミッタは電
圧制御アンプ８に付設し、リミット値も一定値にセツト
するのが普通である。この場合には、仮に負荷を１００
％とし、リミット値を電源電圧が９０％の時に１００％
負荷がとれるようにセットすると、電源電圧が１１０％
になつた場合には１００％以上の負荷でリミッタが働く
ようになり、逆に電源電圧が１１０％の時に１００％の
負荷をとれるようにリミット値をセットすると、電源電
圧が９０％になつた場合には１００％の負荷がとれなく
なる。故に、電源電圧が±１０％変動しても負荷に１５
０％以上の電力を供給したくないような制御をする場合
には、リミット値を固定する回路構成では不適当であ
る。

Ｅ．問題点を解決するための手段 本考案は、回生可能とするようにダイオードと並列に接
続した自己消弧型スイッチング素子を持ち、直列側にコ
ンデンサ及び負荷が接続され、交流側に交流リアクトル
を介して交流電源が接続された電力変換器の電源側の力
率を駆動時、回生時共1.０にするように直流電圧を制御
する電力変換器の制御装置において、電圧指令と直流電
圧検出値の偏差を増幅して電流指令作成の一要素とする
電圧制御アンプのリミッタを可変リミッタとし、そのリ
ミット値を交流入力電圧に反比例して変化させるように
したことを特徴とするものである。

Ｆ．作用 電圧指令と直流電圧検出の偏差が電圧制御アンプで増幅
される際、その可変リミッタのリミット値が交流入力電
圧に反比例して変化し、電源電圧が変動しても許容範囲
内であれば、一定量の過負荷相当の値で制限される。即
ち、電源電圧が変動しても負荷に一定量以上のパワーが
供給されることはなくなる。

Ｇ．実施例 第１図は本考案の一実施例を示すもので、１はダイオー
ドとトランジスタを逆並列に接続して回生可能とした電
力変換器、２はコンデンサ、３は負荷、４は交流リアク
トル、５は交流電圧を検出する変圧器、６は交流電流を
検出する交流器、７は直流電圧（コンデンサ２の両端間
電圧）を検出する直流電圧検出部、８は電圧指令V_refと
直流電圧検出値Ｖ_ｆの偏差を入力する電圧制御アンプ、
９はこのアンプ８の出力と交流電圧検出用の変圧器５の
出力電圧を掛算して電流指令を得る掛算器、１０は電流
指令と変流器６の出力電流を比較する比較器、１１はこ
の比較器１０の比較結果に基づいて変換器１のベース信
号を作るベース駆動回路、１２は前記変圧器５の出力を
交直変換する交流入力電圧検出部、１３はこの検出部１
２の出力を受け、交流入力電圧の変動に反比例して前記
電圧制御アンプ８のリミット値を変化させる可変リミッ
タ回路である。

次に、動作について述べる。電圧指令V_refと直流電圧検
出値Ｖ_ｆの偏差が電圧制御アンプ８で増幅され、掛算器
９で交流電圧検出値と掛算されて電流指令「Ｉ_AC」とな
る。この電流指令と交流電流検出値が比較され、この結
果に基づきベース駆動回路１１でベース信号が作成され
る。このベース信号により変換器１のトランジスタが制
御される。即ち、直流電圧が制御される。

この場合、電圧制御アンプ８には可変リミッタ回路１３
の出力が加わり、リミットがかかる。リミット値は交流
入力電圧に反比例して変化する。例えば、負荷３に１５
０５以上のパワーを供給しないように制限したい場合に
は、前掲の表より電源電圧が９０％の時はリミット値を
約１６７％に、電源電圧が１１０％の時はリミット値を
約１３７％にするように交流入力電圧検出値に応じた直
流電圧を受ける可変リミッタ回路１３で常に制御され
る。この結果、電源電圧が±１０％変動しても、いずれ
の電圧でも１５０％を越えることはなくなる。

Ｈ．考案の効果 以上のように本考案によれば、電圧制御アンプのリミッ
タを可変リミッタとし、そのリミット値を交流入力電圧
に反比例して変化させるようにしたので、電源電圧が許
容範囲内で変動しても、負荷に一定量以上のパワーが供
給されることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電力変換器の制御装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は従来例を示すブロック図で
ある。 １…電力変換器、１Ａ…ダイオード、１Ｂ…トランジス
タ、２…コンデンサ、３…負荷、４…交流リアクトル、
５…変圧器、６…変流器、７…直流電圧検出部、８…電
圧制御アンプ、９…掛算器、１０…比較器、１１…ベー
ス駆動回路、１２…交流入力電圧検出部、１３…可変リ
ミッタ回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回生可能とするようにダイオードと逆並列
   に接続した自己消弧型スイッチング素子を持ち、直流側
   にコンデンサ及び負荷が接続され、交流側に交流リアク
   トルを介して交流電源が接続された電力変換器の電源側
   の力率を駆動時、回生時共1.０にするように直流電圧を
   制御する電力変換器の制御装置において、電圧指令と直
   流電圧検出値の偏差を増幅して電流指令作成の一要素と
   する電圧制御アンプのリミッタを可変リミッタとし、そ
   のリミット値を交流入力電圧に反比例して変化させるよ
   うにしたことを特徴とする電力変換器の制御装置。