JPH0628517B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPH0628517B2
JPH0628517B2 JP59075711A JP7571184A JPH0628517B2 JP H0628517 B2 JPH0628517 B2 JP H0628517B2 JP 59075711 A JP59075711 A JP 59075711A JP 7571184 A JP7571184 A JP 7571184A JP H0628517 B2 JPH0628517 B2 JP H0628517B2
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茂 田中
進 多田隅
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/19Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for voltage multiplication

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、交流電源から電力供給を受ける直流電圧源と
その負荷装置からなる電力変換装置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a power converter including a DC voltage source that receives power from an AC power source and a load device for the DC voltage source.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

直流電圧源を電源とする負荷装置としては、パルス幅変
調制御(PWM)インバータ+誘導電動、あるいは直流チヨ
ツパ装置+直流電動機などがある。この直流電圧源とし
て、パツテリーを使う場合はあまり問題ないが、商用電
源から交直電力変換器(コンバータ)を介して直流電圧
を得るとき、商用電源側に発生する無効電力や高調波が
近年問題になつている。
As a load device using a DC voltage source as a power supply, there are a pulse width modulation control (PWM) inverter + induction motor, or a DC chipper device + DC motor. When using a battery as the DC voltage source, there is no problem. However, when a DC voltage is obtained from a commercial power supply through an AC / DC power converter (converter), reactive power and harmonics generated on the commercial power supply side have become a problem in recent years. I'm running.

これを解決する方法として、特願昭57−171886等が提
案されている。この方式は前記交直電力変換器(コンバ
ータ)にパルス幅変調制御される電圧形インバータを用
いたもので、交流電源から供給される入力電流波形を電
源電圧と同相の正弦波に制御している。このため、電源
側から見た力率は常に1となりしかも高調波成分がきわ
めて小さくできる利点を有している。
As a method for solving this problem, Japanese Patent Application No. 57-171886 has been proposed. In this system, a voltage type inverter with pulse width modulation control is used in the AC / DC power converter (converter), and an input current waveform supplied from an AC power supply is controlled to be a sine wave in phase with the power supply voltage. Therefore, the power factor seen from the power source side is always 1, and the harmonic component can be extremely reduced.

〔背景技術の問題点〕[Problems of background technology]

しかしながら、前記パルス幅変調制御される電圧形イン
バータには、その構成素子として、大電力トランジスタ
やゲートターンオフサイリスタ等の自己消弧能力のある
素子が必要となり大容量化を図ることが困難であつた。
However, the voltage-type inverter controlled by pulse width modulation requires an element having a self-extinguishing ability such as a high-power transistor or a gate turn-off thyristor as its constituent element, which makes it difficult to increase the capacity. .

特に、上記素子の耐電圧は低く、直流電圧を上げること
が非常に難しいのが現状である。一般には素子を直列接
続し、電圧バランスを図るため、スナバ回路のコンデン
サを大きくして直流電圧定格を上げている。この方法に
よると、スナバ回路の損失が大きくなり、しかも素子の
点弧あるいは消弧タイミングに気を使わなければなら
ず、その設計は非常に手間のかかるものとなつていた。
In particular, at present, it is very difficult to raise the DC voltage because the withstand voltage of the above element is low. Generally, elements are connected in series to increase the DC voltage rating by enlarging the capacitor of the snubber circuit in order to balance the voltage. According to this method, the loss of the snubber circuit becomes large, and moreover, it is necessary to pay attention to the timing of firing or extinguishing the element, which makes the design very troublesome.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は以上に鑑みてなされたもので、交流電源から供
給される電流の高調波成分を少なくし、かつ、受電端の
基本波力率を1あるいは任意の値に制御できるようにし
た電力変換装置で、その大容量化を容易にし、かつ直流
電圧定格を容易に増大させることができる電力変換装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and it is possible to reduce the harmonic components of the current supplied from the AC power supply and to control the fundamental wave power factor at the power receiving end to 1 or an arbitrary value. It is an object of the present invention to provide a power conversion device that can easily increase its capacity and can increase its DC voltage rating.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、この目的を達成するために、複数台のパルス
幅変調制御コンバータを直流側で直列接続し、各コンバ
ータに接続された平滑コンデンサの直流電圧を個々に制
御し、そのトータル電圧を負荷装置に印加するように構
成している。
In order to achieve this object, the present invention connects a plurality of pulse width modulation control converters in series on the DC side, individually controls the DC voltage of the smoothing capacitors connected to each converter, and loads the total voltage as a load. It is configured to be applied to the device.

〔発明の実施例〕Example of Invention

第1図は、本発明の電力変換装置の実施例を示す構成図
である。図中、SUPは単相交流電源、TRは電源トラン
ス、Ls1,Ls2交流リアクトル、CONV-1,CONV-2はパル
ス幅変調制御(PWM)コンバータ、Cd1,Cd2は直流平滑
コンデンサ、LOADは負荷装置、CTs1,CTs2,GTLは電流
検出器である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a power conversion device of the present invention. In the figure, SUP is a single-phase AC power supply, TR is a power supply transformer, L s1 , L s2 AC reactor, CONV-1 and CONV-2 are pulse width modulation control (PWM) converters, C d1 and C d2 are DC smoothing capacitors, LOAD is a load device, and CT s1 , CT s2 , and GT L are current detectors.

PWMコンバータCONV−1は単相交流電力を直流電力に変
換するもので、4個の自己消弧能力のある素子(例えば
ゲートターンオフサイリスタ等)S11〜S14と4個のホ
イーリングダイオードD11〜D14で構成されている。同
様に、PWMコンバータCONV−2も4個の自己消弧素子S
21〜S24と4個のホイーリングダイオードD21〜D24
構成されている。
The PWM converter CONV-1 converts single-phase AC power into DC power, and includes four elements (for example, gate turn-off thyristors) S 11 to S 14 having self-extinguishing ability and four wheeling diodes D 11 It is composed of to D 14. Similarly, the PWM converter CONV-2 also has four self-extinguishing elements S
And it is configured 21 to S 24 and in four wheeling diode D 21 to D 24.

負荷装置LOADは例えば直流電圧を可変電圧可変周波数の
3相交流電圧に変換するインバータと3相かご形誘導電
動機を組合せたもので、直流側で負荷電流ILを消費し
ている。
The load device LOAD is, for example, a combination of an inverter that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage having a variable voltage and a variable frequency and a three-phase squirrel-cage induction motor, and consumes a load current I L on the DC side.

第2図は第1図の装置の制御ブロツク図を示すものであ
る。図中、GV1,GV2は電圧制御補償回路、GI1,GI2
電流制御補償回路、ML1,ML2は乗算器、Km,Km1,Km2
KL,KX,KYは演算増幅器、C1〜C8は比較器、A1〜A4
は加算器、TGRは搬送波発生器、GC11,GC12,GC21,GC
22はゲート制御回路である。
FIG. 2 shows a control block diagram of the device of FIG. In the figure, GV 1 and GV 2 are voltage control compensation circuits, GI 1 and GI 2 are current control compensation circuits, ML 1 and ML 2 are multipliers, K m , K m1 and K m2 ,
K L , K X , and K Y are operational amplifiers, C 1 to C 8 are comparators, and A 1 to A 4
Is an adder, TGR is a carrier wave generator, GC 11 , GC 12 , GC 21 , GC
22 is a gate control circuit.

以下、第1図及び第2図を参照しながら本発明装置の動
作を説明する。
The operation of the device of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、PWMコンバータCONV−1のパルス幅変調制御動作
を説明する。
First, the pulse width modulation control operation of the PWM converter CONV-1 will be described.

搬送波発生器TBGは周波数1kHz程度の三角波X,Yは発
生する。三角波XとYは位相が90゜ずれており、Xに
よつてコンバータCONV−1を制御し、Yによつてコンバ
ータCONV−2を制御している。
The carrier wave generator TBG generates triangular waves X and Y having a frequency of about 1 kHz. The phases of the triangular waves X and Y are 90 ° out of phase, and the converter CONV-1 is controlled by X and the converter CONV-2 is controlled by Y.

第3図はPWMコンバータCONV−1のパルス幅変調動作波
形を示すもので、Xは上記搬送発生器TRGからの出力信
号、はその反転値、ei1は制御入力信号、g11,g12
ゲート制御信号、Vc1はCONV−1の交流側出力電圧波形
をそれぞれ表わす。
FIG. 3 shows a pulse width modulation operation waveform of the PWM converter CONV-1, where X is the output signal from the carrier generator TRG, is its inverted value, e i1 is the control input signal, and g 11 and g 12 are The gate control signal, V c1 , represents the AC side output voltage waveform of CONV-1.

すなわち、三角波Xと制御入力信号ei1を比較し、素子
11とS13のゲート制御信号g11を作り、また三角波
と制御入力信号ei1を比較して素子S12とS14のゲート
制御信号g12を作つている。
That is, the triangular wave X is compared with the control input signal e i1 to generate the gate control signal g 11 for the elements S 11 and S 13 , and the triangular wave is compared with the control input signal e i1 for the gate control of the elements S 12 and S 14 . Producing signal g 12 .

素子S11とS13は交互にオン・オフし、両者同時に導通
することはない。同様に、素子S12とS14も交互にオン
・オフし、やはり両者が同時に導通しないように制御し
ている。
The elements S 11 and S 13 are alternately turned on and off, and both are not conducted at the same time. Similarly, the elements S 12 and S 14 are alternately turned on and off, and the elements are controlled so as not to be conductive at the same time.

ei1Xの場合、g11は“1”となり、素子S11にオン信
号、S12にオフ信号を送る。逆に、ei1<Xの場合、g11
は“0”となり、素子S11のオフ信号、S13にオン信号
を送る。
In the case of e i1 X, g 11 becomes “1”, and an on signal is sent to the element S 11 and an off signal is sent to S 12 . Conversely, if e i1 <X, then g 11
Becomes "0", and an off signal of the element S 11 and an on signal to S 13 are sent.

また、ei1の場合、g12は“1”となりS14にオン信
号、S12にオフ信号を送る。逆にei1<の場合、g12
“0”となりS14にオフ信号、S12にオン信号を送る。
Further, in the case of e i1 , g 12 becomes “1”, and an on signal is sent to S 14 and an off signal is sent to S 12 . Conversely, when e i1 <, g 12 becomes “0” and an off signal is sent to S 14 and an on signal is sent to S 12 .

この結果、ei1>0の場合、S11とS14のオン期間が重
なり、コンバータCONV−1の交流側出力電圧Vc1は、V
d1(直流平滑コンデンサCd1の電圧)又は、0vのいず
れかの値になる。また、ei1<0の場合、S12とS13
オン期間が重なり、Vc1は−Vd1又は0vのいずれかの
値になる。結果的に出力電圧Vc1は搬送波の2倍の周波
数で制御されることになり、その平均値(破線で示し
た)は前記制御入力信号i1に比例した値となる。
As a result, when e i1 > 0, the on periods of S 11 and S 14 overlap, and the AC-side output voltage V c1 of the converter CONV-1 becomes V
The value is either d1 (voltage of the DC smoothing capacitor C d1 ) or 0 v . When e i1 <0, the on-periods of S 12 and S 13 overlap each other, and V c1 becomes either −V d1 or 0 v . As a result, the output voltage V c1 is controlled at twice the frequency of the carrier wave, and its average value (shown by the broken line) becomes a value proportional to the control input signal i1 .

PWMコンバータCONV−2のパルス幅変調制御動作も同様
である。ただし搬送波YはXより位相が90゜だけずれ
ている。この効果は後で説明する。
The same applies to the pulse width modulation control operation of the PWM converter CONV-2. However, carrier wave Y is out of phase with X by 90 °. This effect will be explained later.

次にPWMコンバータCONV−1による電源からの供給電源
s1の制御方法を説明する。
Next, a method of controlling the power supply I s1 from the power supply by the PWM converter CONV-1 will be described.

第2図において、▲V* d1▼は直流平滑コンデンサCd1
の直流電圧指令値となるもので比較器C1によつて電圧
検出値Vd1と比較される。偏差ε1=▲V* d1▼−Vd1
次の電圧制御補償回路GV1に入力され、増幅あるいは積
分される。制御補償回路GV1の出力信号は、加算器A1
を介して、電源電流Is1の波高値Im1を与える。なお、
加算器A1では、負荷電流ILに比例した値△Im=KL
Lは補正量として加えられている。
In FIG. 2, ▲ V * d1 ▼ is a DC smoothing capacitor Cd1.
Which is the DC voltage command value of ( 1) and is compared with the voltage detection value V d1 by the comparator C 1 . Deviation ε 1 = ▲ V * d1 ▼ -V d1 is input to the next voltage control compensation circuit GV 1, is amplified or integrated. The output signal of the control compensation circuit GV 1 is the adder A 1
Via, the peak value I m1 of the power supply current I s1 is given. In addition,
In the adder A 1 , a value proportional to the load current I L ΔI m = K L ·
I L is added as a correction amount.

一方、電源電圧Vs=Vm・sinωtを検出し、演算増幅器
mを介して電源同期の単位正弦波sinωtを作る。すな
わち、Kmにおいて電源電圧の波高値のVmの逆数倍して
いる。この単位正弦波sinωtと上記電流波高値Im1を乗
ずることによつて、次式で示されるような電流指令値▲
* s1▼が得られる。
On the other hand, the power source voltage V s = V m · sinω t is detected, and a unit sine wave sin ω t synchronized with the power source is generated via the operational amplifier K m . That is, it is the reciprocal of V m of the peak value of the power supply voltage at K m . By multiplying this unit sine wave sin ω t and the current peak value I m1 , the current command value ▲
I * s1 ▼ is obtained.

▲I* s1▼=Im1・sinωt ……(1) ただし、ωは電源角周波数 乗算器ML1は上記乗算を行うものである。比較器C3によ
つて、電流指令値▲I* s1▼と電源電流検出値Is1を比
較し、偏差ε3=▲I* s1▼−Is1を得る。これを次の電
流制御補償回路GI1に入力し、反転増幅する。その増幅
率を−K1倍とすれば、信号−K1・ε3が、加算器A3
入力される。ここで、電源トランスTRの2次側端子電圧
s1を検出し、演算増幅器Km1を介して、加算器A3
入力する。
▲ I * s1 ▼ = I m1 · sinω t ...... (1) where, ω is the power supply angular frequency multiplier ML 1 is intended to carry out the multiplication. Yotsute to the comparator C 3, compares the current command value ▲ I * s1 ▼ and supply current detection value I s1, obtain deviation ε 3 = ▲ I * s1 ▼ -I s1. This is input to the next current control compensation circuit GI 1 and inverted and amplified. If the amplification factor is multiplied by −K 1 , the signal −K 1 · ε 3 is input to the adder A 3 . Here, the secondary side terminal voltage V s1 of the power transformer TR is detected and input to the adder A 3 via the operational amplifier K m1 .

故にPWM制御の入力信号ei1は次式のように与えられ
る。
Therefore, the PWM control input signal e i1 is given by the following equation.

ei1=-K1・ε3+Km1・Vs1 ……(2) コンバータCONV−1の交流側出力電圧Vc1は前にも述べ
たように、上記入力信号ei1に比例した値となる。kc
その比例定数とすればVc1は次式の如く表わせる。
e i1 = -K 1 · ε 3 + K m1 · V s1 (2) The AC side output voltage V c1 of the converter CONV-1 has a value proportional to the input signal e i1 as described above. . If k c is its proportional constant, V c1 can be expressed by the following equation.

c1=kc・ei1 =kc(−K1・ε3+Km1・Vs1)…(3) ここで、Km=1/kcに設定すると Vc1=−kcK1ε3+Vs1 ……(4) となり、常に電源トランスの2次電圧Vs1分だけ加わつ
た形でVc1を出力することになる。これは電源電流I3
の制御に際し、電源電圧Vs1による影響を除去するため
のものである。
V c1 = k c · e i1 = k c (−K 1 · ε 3 + K m1 · V s1 ) ... (3) Here, when K m = 1 / k c is set, V c1 = −k c K 1 ε 3 + V s1 (4), and V c1 is always output in the form of being added by the secondary voltage V s1 of the power transformer. This is the power supply current I 3
This is for removing the influence of the power supply voltage V s1 in the control of.

すなわち、第1図の装置の交流リアクトルLs1には、電
源電圧Vs1とコンバータCONV−1の交流側出力電圧Vc1
との差電圧VL1=Vs1−Vc1が印加され、その結果、電
源電流Is1が次式のように流れる。
That is, the AC reactor L s1 of the apparatus shown in FIG. 1 has a power supply voltage V s1 and an AC side output voltage V c1 of the converter CONV-1.
A differential voltage V L1 = V s1 −V c1 is applied, and as a result, the power supply current I s1 flows as in the following equation.

(5)式に(4)式のVc1を代入することによつて となる。 By substituting V c1 in equation (4) into equation (5) Becomes

▲I* s1▼>Is1となつた場合、偏差ε3は正の値とな
り、電源電流Is1を増大させる。逆に▲I* s1▼<Is1
となつた場合には、偏差ε3は負の値となり、(6)式に基
づいて、Is1は減少する。すなわち、最終的にIs1=▲
* s1▼となるように制御される。
▲ I * s1 ▼> If there summer and I s1, deviation epsilon 3 becomes a positive value, increasing the supply current I s1. Conversely, ▲ I * s1 ▼ <I s1
In such a case, the deviation ε 3 has a negative value, and I s1 decreases based on the equation (6). That is, finally I s1 = ▲
It is controlled to be I * s1 .

直流平滑コンデンサCd1は次のように制御される。The DC smoothing capacitor C d1 is controlled as follows.

▲V* d1▼>Vd1となつた場合、偏差ε1=▲V* d1▼−
d1は正の値となり、電源電流指令値▲I* s1▼の波高
値Im1を増加させる。電源電流Is1は上述のようにその
指令値▲I* s1▼に一致するように制御されるので、上
記波高値Im1の増加によつて、次式で示される有効電力
s1が電源から供給される。
When ▲ V * d1 ▼> Vd1 , the deviation ε 1 = ▲ V * d1 ▼ −
V d1 becomes a positive value, and the peak value I m1 of the power supply current command value ▲ I * s1 ▼ is increased. Since the power supply current I s1 is controlled so as to match the command value ▲ I * s1 ▼ as described above, the increase of the peak value I m1 causes the active power P s1 shown by the following equation to be output from the power supply. Supplied.

この有効電力Ps1がコンバータCONV−1を介して平滑コ
ンデンサCd1に蓄積される。
This active power P s1 is stored in the smoothing capacitor C d1 via the converter CONV-1.

故に直流電圧Vd1が上昇し、Vd1=▲V* d1▼となるよ
うに制御される。
Therefore, the DC voltage V d1 rises and is controlled so that V d1 = V * d1 .

逆に▲V* d1▼<Vd1となつた場合には、偏差ε1は負の
値となり、電流波高値Im1を減少させ、さらに負の値に
する。この結果、電源からの供給電力Ps1は負の値とな
つて平滑コンデンサCd1のエネルギーを電源に回生す
る。故に直流電圧Vd1は減少し、やはり、Vd1=▲V*
d1▼となつて落ち着く。
On the contrary, when ▲ V * d1 ▼ < Vd1 , the deviation ε 1 has a negative value, and the current peak value I m1 is decreased to a further negative value. As a result, the power P s1 supplied from the power source becomes a negative value and the energy of the smoothing capacitor C d1 is regenerated to the power source. Therefore, the DC voltage V d1 decreases, and again V d1 = ▲ V *
d1 ▼ and calm down.

PWMコンバータCONV−2による電源からの供給電流Is2
の制御方法も同様である。
Supply current I s2 from the power supply by the PWM converter CONV-2
The control method of is also the same.

すなわち、電源電流Is2はその指令値▲I* s2▼に一致
するように制御され、平滑コンデンサCd2の直流電圧V
d2は、その指令値▲V* d2▼に一致するように制御され
る。
That is, the power supply current I s2 is controlled to match the command value ▲ I * s2 ▼, and the DC voltage V of the smoothing capacitor C d2 is controlled.
d2 is controlled so as to match the command value ▲ V * d2 ▼.

負荷装置LOADには、上記直流電圧Vd1とVd2の和が印加
される。
The load device LOAD is applied with the sum of the DC voltages V d1 and V d2 .

負荷電流ILが増加することにより平滑コンデンサ
d1,Cd2のエネルギーが一時的に負荷に供給され、そ
の直流電圧Vd1及びVd2が減ずる。この結果前述のよう
に電源からの供給電流Is1,Is2が増加し、再び上記直
流電圧を各々Vd1=▲V* d1▼,Vd2=▲V* d2▼となる
ように制御する。逆に、負荷電流ILが減少あるいは、
負の値(電力回生)になつた場合には、直流電圧Vd1
d2が各指令値より大きくなるので、前述のように電源
からの供給電流Is1,Is2は減少し、あるいは負の値
(電力回生)になってやはりVd1=▲V* d1▼,Vd2
▲V* d2▼を保持する。
When the load current I L increases, the energy of the smoothing capacitors C d1 and C d2 is temporarily supplied to the load, and the DC voltages V d1 and V d2 thereof decrease. As a result, the supply currents I s1 and I s2 from the power source increase as described above, and the direct current voltage is controlled again to V d1 = ▲ V * d1 ▼ and V d2 = ▲ V * d2 ▼, respectively. Conversely, the load current I L decreases or
When a negative value (power regeneration) is reached, the DC voltage V d1 ,
Since V d2 becomes larger than each command value, the supply currents I s1 and I s2 from the power source decrease as described above, or become negative values (power regeneration), and V d1 = ▲ V * d1 ▼, V d2 =
Hold ▲ V * d2 ▼.

しかし、負荷電流ILの急変に対して平滑コンデンサC
d1,Cd2の直流電圧Vd1,Vd2は緩慢な動きしかできな
い。これを補正するものが、第2図の演算増幅器KL
出力△Lmである。ここでは直流電圧指令値▲V* d1▼=
▲V* d2▼としている。
However, when the load current I L changes suddenly, the smoothing capacitor C
The DC voltages V d1 and V d2 of d1 and C d2 can only move slowly. What corrects this is the output ΔL m of the operational amplifier K L in FIG. DC voltage command value ▲ V * d1 ▼ =
▲ V * d2 ▼.

負荷電流ILが流れることによつて、コンバータCONV−
1の直流側電力Pd1は、 Pd1=Vd1・IL ……(9) だけ消費する。故にこれに見合つた交流電力Ps1を電源
から供給すれば平滑コンデンサCd1のエネルギーの出し
入れはキヤンセルことになり、直流電圧Vd1は変化しな
い。
Since the load current I L flows, the converter CONV−
The DC side power P d1 of 1 consumes only P d1 = V d1 · I L (9). Therefore, if the AC power P s1 commensurate with this is supplied from the power supply, the energy transfer to and from the smoothing capacitor C d1 becomes a cancel cell, and the DC voltage V d1 does not change.

(7)式の有効電力Ps1で変化分coo2ωtを無視し、(9)式
と合わせることによつて となる。故に補正量△Im1として を与えればよい。
(7) ignoring variation Coo2omega t in active power P s1 of formula Yotsute be combined with (9) Becomes Therefore, as the correction amount ΔI m1 Should be given.

d1=Vd2,Vs1=Vs2と選ぶことにより、KL1=KL2
=KL=(2Vd1)/Vs1となる。
By selecting V d1 = V d2 and V s1 = V s2 , K L1 = K L2
= K L = (2V d1 ) / V s1 .

従つて、負荷電流ILが急変してもそれに追従して、△
mが変化し、電源からの供給電流Is1,Is2をただち
に増減させることができ、その結果、平滑コンデンサC
d1,Cd2の直流電圧Vd1,Vd2の変動を小さくすること
が可能となる。
Therefore, even if the load current I L suddenly changes, it follows that and
I m is changed immediately can increase or decrease the supply current I s1, I s2 from the power supply, as a result, the smoothing capacitor C
It is possible to reduce the fluctuations of the DC voltages V d1 and V d2 of d1 and C d2 .

2台のコンバータの直流電圧Vd1,Vd2を同一になるよ
うに制御した場合、電源からコンバータに供給される電
流Is1,Is2はほぼ同一値になる。このような条件下で
2台のコンバータのパルス幅変調制御に使われる搬送波
信号X,Yとして第2図の説明の如く、XとYの位相を
90゜ずらすことにより、上記電源からの供給電流Is1
とIs2の脈動分が打ち消すように働き、その和電流Is
=Is1+Is2の脈動分はきわめて小さくする。すなわ
ち、各コンバータの入力電流Is1,Is2は搬送波周波の
2倍の周波数で制御され、さらにXとYの位相を90゜
ずらすことにより、上記和電流Is=Is1+Is2は搬送
波周波数の4倍の周波数で制御されたものと同様の波形
となる。これによつて電源から供給される電流Isは高
調波成分のきわめて小さいものとなる。
When the DC voltages V d1 and V d2 of the two converters are controlled to be the same, the currents I s1 and I s2 supplied from the power supply to the converter have substantially the same value. Under these conditions, the carrier currents X and Y used for the pulse width modulation control of the two converters are shifted in phase by 90 ° as shown in FIG. I s1
And the pulsation of I s2 work to cancel each other, and the sum current I s
The pulsation of = I s1 + I s2 is extremely small. That is, the input currents I s1 and I s2 of each converter are controlled at a frequency twice as high as the carrier frequency, and by further shifting the phases of X and Y by 90 °, the sum current I s = I s1 + I s2 becomes the carrier frequency. The waveform is similar to that controlled by a frequency four times higher than As a result, the current I s supplied from the power supply has extremely small harmonic components.

以上は2台のコンバータについて説明したが、3台のコ
ンバータを用いる場合には、その搬送波として位相が6
0゜ずつずれた信号を用いれば上記と同様の効果が得ら
れる。4台以上のコンバータを用いた場合も適宜の位相
差をもつ搬送波を使うことにより上記と同様の効果が得
られる。
In the above, two converters have been explained, but when three converters are used, the carrier wave has a phase of 6
The same effect as described above can be obtained by using signals shifted by 0 °. Even when four or more converters are used, the same effect as above can be obtained by using a carrier having an appropriate phase difference.

なお、第1図の実施例では、単相交流電源について説明
したが、3相電源についても同様に適用できることは言
うまでもない。
In addition, in the embodiment of FIG. 1, the single-phase AC power supply has been described, but it goes without saying that the same can be applied to a three-phase power supply.

実施例では、加算器A3 にKm1・Vs1を加えることによ
り、電源電圧Vs1の変動によって電源電流Is1が変動し
ないように補正しているが、Km1・Vs1を加えない場合
は、前述(5)式から明らかなように、電源電圧Vs1が変
動すればIs1も変動し、その結果Is1 *>Is1となった
場合、偏差ε3 は正の値となり、逆にIs1 *<Is1とな
った場合は、偏差ε3 は負の値となり、結局最終的には
前述の動作と同様にIs1=Is1 *となるように制御され
ることに変りない。
In the embodiment, by adding K m1 · V s1 to the adder A 3 , correction is performed so that the power supply current I s1 does not fluctuate due to fluctuations in the power supply voltage V s1 , but when K m1 · V s1 is not added. As is clear from the above equation (5), if the power supply voltage V s1 changes, I s1 also changes, and if I s1 * > I s1 as a result, the deviation ε3 becomes a positive value, and conversely. When I s1 * <I s1 , the deviation ε3 becomes a negative value, and in the end it is controlled to be Is1 = I s1 * as in the above-mentioned operation.

更に、前述実施例では、補正量ΔIm を加算して負荷電
流の急変に対して直流電圧Vd1,Vd2の変動を小さく抑
制しているが、補正量ΔIm を与えなくとも負荷変動に
対して前述のようにVd1=Vd1 *d2=Vd2 *を保持する
ように動作することに変りない。
Further, in the above-mentioned embodiment, the correction amount ΔIm is added to suppress the fluctuations of the DC voltages V d1 and V d2 to a small change in the load current. As described above, the operation is still performed so as to hold V d1 = V d1 * V d2 = V d2 * .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の如く、本発明装置によれば、次の様な効果が期待
できる。
As described above, according to the device of the present invention, the following effects can be expected.

(1)電源から供給される電流は、電源電圧と同位相の正
弦波電流に制御されるため、受電端の基本波力率は常に
1に保持され、しかも入力電流の高調波成分はきわめて
小さくなる。
(1) Since the current supplied from the power supply is controlled to be a sine wave current in phase with the power supply voltage, the fundamental wave power factor at the receiving end is always maintained at 1 and the harmonic components of the input current are extremely small. Become.

(2)負荷に印加させる直流電圧を増加させるために、コ
ンバータ毎の直流電圧制御を行い、それらを直列接続す
るように構成したことにより、コンバータの構成素子
(大電力トランジスタやゲートターンオフサイリスタ
等)の耐電圧が低いものでも使用することができるよう
になり、大量生産によるシステムコストの低減が可能と
なる。
(2) In order to increase the DC voltage applied to the load, the DC voltage control for each converter is performed, and by connecting them in series, the converter components (high-power transistors, gate turn-off thyristors, etc.) Even a low withstand voltage can be used, and system cost can be reduced by mass production.

(4)複数台のコンバータのPWM制御に際し、搬送波信号の
位相を適宜の値だけずらして与えることにより、電源か
らの供給電流の脈動を上記台数の分だけ低減させること
ができる。
(4) In PWM control of a plurality of converters, by displacing the phase of the carrier signal by an appropriate value, the pulsation of the current supplied from the power supply can be reduced by the above-mentioned number.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の電力変換装置の一実施例を示す構成
図、第2図は第1図の装置の制御ブロツク図、第3図は
第1図の装置の動作を説明するためのタイムチヤート図
である。 SUP……単相交流電源、TR……電源トランス Ls1,Ls2……交流リアクトル CONV−1,CONV−2……PWMコンバータ Cd1,Cd2……直流平滑コンデンサ LOAD……負荷装置
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the power conversion device of the present invention, FIG. 2 is a control block diagram of the device of FIG. 1, and FIG. 3 is a time for explaining the operation of the device of FIG. It is a chart. SUP: Single-phase AC power supply, TR: Power supply transformer L s1 , L s2 ...... AC reactor CONV-1, CONV-2 ...... PWM converter C d1 , C d2 ...... DC smoothing capacitor LOAD ...... Load device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一次巻線が交流電源に接続され、複数の二
次巻線を備えた電源トランスと、前記複数の二次巻線に
それぞれ交流リアクトルを介して接続される複数台のパ
ルス幅変調制御コンバータと、該コンバータの直流側を
直列接続し、この直列接続して得られる直流電源から電
力供給を受ける負荷装置と、前記各コンバータの直流側
にそれぞれ接続される直流平滑コンデンサと、この直流
平滑コンデンサの各直流電圧設定値と各直流平滑コンデ
ンサの各直流電圧検出値との偏差信号が印加され前記各
コンバータの交流電流の波高値に応じた信号を出力する
それぞれの電圧制御補償回路と、この電圧制御補償回路
の出力と、前記交流電源電圧に同期した単位正弦波信号
とから波高値が前記電圧制御補償回路の出力に比例し、
位相が前記交流電源電圧と同相な前記パルス幅変調制御
コンバータのそれぞれの交流電流基準を得る手段と、前
記各交流電流基準と前記各パルス幅変調制御コンバータ
の各交流電流検出値との偏差信号が印加され前記各コン
バータの交流出力電圧の指令値となるパルス幅変調制御
入力信号を発生するそれぞれの電流制御補償回路と、前
記パルス幅変調制御入力信号と所定の位相差を有する搬
送波に基づいて前記各パルス幅変調制御コンバータを制
御することを特徴とした電力変換装置。
1. A power transformer having a primary winding connected to an AC power source and having a plurality of secondary windings, and a plurality of pulse widths connected to the plurality of secondary windings via AC reactors, respectively. A modulation control converter, a DC side of the converter are connected in series, a load device that receives power from a DC power supply obtained by the series connection, a DC smoothing capacitor connected to the DC side of each converter, A voltage control compensating circuit for applying a deviation signal between each DC voltage setting value of the DC smoothing capacitor and each DC voltage detection value of each DC smoothing capacitor and outputting a signal according to the peak value of the AC current of each converter. , The output of this voltage control compensation circuit, the peak value is proportional to the output of the voltage control compensation circuit from the unit sine wave signal synchronized with the AC power supply voltage,
Means for obtaining each AC current reference of the pulse width modulation control converter whose phase is in phase with the AC power supply voltage, deviation signal between each AC current reference and each AC current detection value of each pulse width modulation control converter Each current control compensating circuit that generates a pulse width modulation control input signal that is applied and serves as a command value of the AC output voltage of each converter, and based on a carrier having a predetermined phase difference from the pulse width modulation control input signal An electric power converter characterized by controlling each pulse width modulation control converter.
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