JPH0638537A - Pwm inverter with variable gain adaptive control function - Google Patents
Pwm inverter with variable gain adaptive control functionInfo
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- JPH0638537A JPH0638537A JP4208432A JP20843292A JPH0638537A JP H0638537 A JPH0638537 A JP H0638537A JP 4208432 A JP4208432 A JP 4208432A JP 20843292 A JP20843292 A JP 20843292A JP H0638537 A JPH0638537 A JP H0638537A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、UPS(Uninterrup
tible Power Supply)を構成するPWMインバータにお
ける出力電圧の瞬時制御系に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to UPS (Uninterrup
The present invention relates to an instantaneous control system of an output voltage in a PWM inverter that constitutes a tible power supply).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、PWMインバータの出力電圧を瞬
時制御する方法は図2に示す通りであり、固定ゲイン制
御であった。図2において、PWMインバータ7の出力
回路から検出した電圧信号Vをフィードバックさせて加
算器1に入力させ、基準信号と加算する。前記加算器1
の出力信号は固定ゲインを備えた比例要素2′を介して
安定化補償器3へ入力される。この安定化補償器3の出
力信号はフィードフォワード・パス8を介して入力する
前記基準信号uと加算器4において加算される。さら
に、前記加算器4の出力信号は三角搬送波信号と共にコ
ンパレータ6において比較制御される。このコンパレー
タ6の出力信号はPWMインバータ7を制御する制御信
号となる。上述したように、従来における出力電圧の瞬
時制御系は固定ゲインによって制御されており、また、
PWMインバータから出力される出力電圧に含まれる搬
送波成分は不要なものとして捨てられていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a method for instantaneously controlling the output voltage of a PWM inverter is as shown in FIG. 2, which is fixed gain control. In FIG. 2, the voltage signal V detected from the output circuit of the PWM inverter 7 is fed back and input to the adder 1 to be added to the reference signal. The adder 1
The output signal of is input to the stabilizing compensator 3 via a proportional element 2'having a fixed gain. The output signal of the stabilization compensator 3 is added in the adder 4 with the reference signal u input via the feedforward path 8. Further, the output signal of the adder 4 is controlled by the comparator 6 together with the triangular carrier signal. The output signal of the comparator 6 becomes a control signal for controlling the PWM inverter 7. As described above, the output voltage instantaneous control system in the related art is controlled by a fixed gain, and
The carrier wave component included in the output voltage output from the PWM inverter was discarded as an unnecessary component.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】PWMインバータにお
いて出力電圧の瞬時制御系を構成する場合、定常ゲイン
は整流器負荷時の歪率の仕様から決められるが、この方
法によるとゲインは過大になり易いので線形負荷時の安
定性を阻害する欠点があった。逆に、線形負荷時の安定
性からゲインを決めると、前記方法によるゲインよりも
低くなるが、整流器負荷時における歪率は悪化する。こ
の発明は、上述した従来技術による欠点を解消するため
になされたものであって、負荷の状態を同定し、それに
応じたゲインを算出しながら制御を行う適応制御機能を
備えたPWMインバータを提供することを目的とするも
のである。When constructing an instantaneous control system of the output voltage in the PWM inverter, the steady gain is determined from the specification of the distortion factor under the load of the rectifier, but this method tends to make the gain excessive. It has the drawback of impairing the stability under linear load. Conversely, if the gain is determined from the stability under linear load, it will be lower than the gain by the above method, but the distortion factor under rectifier load will be worse. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides a PWM inverter having an adaptive control function for performing control while identifying a load state and calculating a gain according to the state. The purpose is to do.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明による可変ゲイン適応制御機能を備え
たPWMインバータは、比例要素,安定化補償器,コン
パレータ,出力電圧のフィードバック回路等を備えたP
WMインバータの出力電圧の瞬時制御系において、ハイ
パス・フィルタ,絶対値検出回路,ローパス・フィルタ
およびゲイン計算部より成る適応補償部を介してPWM
インバータの出力電圧に含まれている搬送波信号を検出
し、この搬送波成分の大きさに対応したゲインを算出し
たうえで前記比例要素にフィードバックさせる。この結
果、比例要素からの出力信号のゲインは可変となるで、
この出力信号によってPWMインバータを制御する制御
信号を負荷モードに適応したゲインに切り替えることが
できる。即ち、これまで不必要であった搬送波成分を積
極的に利用したものである。In order to achieve the above object, a PWM inverter having a variable gain adaptive control function according to the present invention includes a proportional element, a stabilizing compensator, a comparator, an output voltage feedback circuit, and the like. Prepared P
In the instantaneous control system of the output voltage of the WM inverter, PWM is performed via an adaptive compensating unit including a high-pass filter, an absolute value detecting circuit, a low-pass filter and a gain calculating unit.
A carrier signal included in the output voltage of the inverter is detected, a gain corresponding to the magnitude of this carrier component is calculated, and then the gain is fed back to the proportional element. As a result, the gain of the output signal from the proportional element becomes variable,
With this output signal, the control signal for controlling the PWM inverter can be switched to a gain adapted to the load mode. That is, the carrier component which has been unnecessary so far is positively utilized.
【0005】[0005]
【作用】整流器負荷16接続時のACフィルタ11と整
流器負荷16の整流フィルタのキャパシタンスCr の放
電モード時の等価回路は図3(a)に、充電モード時の
等価回路は図3(b)に示す通りである。前記等価回路
より、放電モードの固有角周波数ωn と充電モードの固
有角周波数ωnch は次式によって表わせる。The equivalent circuit in the discharge mode of the AC filter 11 when the rectifier load 16 is connected and the capacitance C r of the rectifier filter of the rectifier load 16 in the discharge mode is shown in FIG. 3 (a), and the equivalent circuit in the charge mode is shown in FIG. 3 (b). As shown in. From the above equivalent circuit, the natural angular frequency ω n of the discharge mode and the natural angular frequency ω nch of the charge mode can be expressed by the following equations.
【0006】[0006]
【数1】 [Equation 1]
【0007】ここで、LはACフィルタのインダクタン
ス、CはACフィルタのキャパシタンス、また、Cr は
整流フィルタのキャパシタンスであり、Cr ≫Cであ
る。従って、(1)式と(2)式から明らかなように、
ωn ≫ωnch となる。図6に示すボード線図のゲイン特
性曲線より明らかなように、充電モードにおける応答は
遅く、図4に示すように、電圧波形の歪率を悪化させて
いる。この歪率を改善するためには、充電モードでのゲ
インを大きくし応答速度を上げなくてはならないが、ゲ
インが固定されている場合には放電モードでのゲインも
上がり、高周波領域のゲインが大きくなるので安定性を
損なう。今、図7に示すように、充電モードでは大きい
ゲインを保ち、放電モードでは小さいゲインになるよう
にすると、安定した制御特性と電圧波形の歪率を小さく
することができる。上述した2つのモードに対応してゲ
インを切り替えるためには放電モードと充電モードを検
出しなければならない。図5から明らかなように、出力
電圧の搬送波成分の大きさδv は放電モードでは大き
く、充電モードでは小さいので、このδv を検出するこ
とによって2つのモードを検出できる。搬送波角周波数
をωca r ,搬送波成分の振幅をδv とすると、次式で表
わせる。 δv ≒(ωn /ωcar )2 …… (3) 従って、図1に示すように、搬送波成分を適応補償部2
0に設けたフィルタによってδv を検出し、その大きさ
に応じたゲインをゲイン計算部24において算出したう
えで比例要素2にフィードバックさせ、その出力信号の
ゲインを可変とする。Here, L is the inductance of the AC filter, C is the capacitance of the AC filter, C r is the capacitance of the rectifying filter, and C r >> C. Therefore, as is clear from the equations (1) and (2),
the ω n »ω nch. As is clear from the gain characteristic curve of the Bode diagram shown in FIG. 6, the response in the charging mode is slow, and the distortion factor of the voltage waveform is deteriorated as shown in FIG. In order to improve this distortion, the gain in the charge mode must be increased to increase the response speed, but if the gain is fixed, the gain in the discharge mode also rises and the gain in the high frequency range is increased. Since it becomes large, it loses stability. Now, as shown in FIG. 7, by maintaining a large gain in the charging mode and a small gain in the discharging mode, it is possible to reduce the stable control characteristic and the distortion factor of the voltage waveform. In order to switch the gain corresponding to the above-mentioned two modes, it is necessary to detect the discharge mode and the charge mode. As is clear from FIG. 5, since the magnitude δ v of the carrier component of the output voltage is large in the discharge mode and small in the charge mode, two modes can be detected by detecting this δ v . When the carrier angular frequency is ω ca r and the amplitude of the carrier component is δ v , it can be expressed by the following equation. δ v ≈ (ω n / ω car ) 2 (3) Therefore, as shown in FIG.
The filter provided at 0 detects δ v , calculates the gain according to the magnitude thereof in the gain calculation unit 24, and feeds it back to the proportional element 2 to make the gain of the output signal variable.
【0008】[0008]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1は、この発明による可変ゲイン適応制
御機能を備えたPWMインバータの構成を示すブロック
図である。図1において、PWMインバータ7の出力電
圧Vはインダクタンス9とキャパシタンス10より成る
ACフィルタ11の出力側からフィードバックされ、加
算器1において基準信号と合算される。前記加算器1の
出力信号は比例要素2を介して安定化補償器3へ入力さ
れ、この出力信号はフィードフォワード・パス8を介し
て入力する前記基準信号uと共に加算器4において加算
され、さらに、三角搬送波信号とコンパレータ6におい
て比較される。このコンパレータ6の出力信号は、PW
Mインバータ7を制御する制御信号となる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a PWM inverter having a variable gain adaptive control function according to the present invention. In FIG. 1, the output voltage V of the PWM inverter 7 is fed back from the output side of the AC filter 11 including the inductance 9 and the capacitance 10, and is added to the reference signal in the adder 1. The output signal of the adder 1 is input to the stabilization compensator 3 via the proportional element 2, and this output signal is added in the adder 4 together with the reference signal u input via the feedforward path 8, and , And the triangular carrier signal is compared in the comparator 6. The output signal of this comparator 6 is PW
It serves as a control signal for controlling the M inverter 7.
【0009】PWMインバータ7がその出力を供給する
整流器負荷16は整流回路13,負荷抵抗15,整流フ
ィルタのキャパシタンス14によって構成されており、
この整流フィルタのキャパシタンス14の容量Cr はA
Cフィルタ11のキャパシタンス10の容量Cより相当
に大きいものである。A rectifier load 16 to which the PWM inverter 7 supplies its output is composed of a rectifying circuit 13, a load resistor 15, and a capacitance 14 of a rectifying filter.
The capacitance C r of the capacitance 14 of this rectifying filter is A
It is considerably larger than the capacitance C of the capacitance 10 of the C filter 11.
【0010】前記ACフィルタ11の出力側におけるP
WMインバータ7の出力電圧Vはフィードバックされて
前記加算器1へ入力すると共に、ハイパス・フィルタ2
1,絶対値検出回路22,ローパス・フィルタ23およ
びゲイン計算部24より成る適応補償器20を介して比
例要素2へ入力される。P on the output side of the AC filter 11
The output voltage V of the WM inverter 7 is fed back and input to the adder 1, and the high pass filter 2
1, an absolute value detection circuit 22, a low-pass filter 23, and a gain calculator 24.
【0011】PWMインバータ7の出力電圧Vに含まれ
ている搬送波成分は前記適応補償器20におけるフィル
タによって検出され、δv としてゲイン計算部24に入
力される。δv が大きいときは放電モードであり、δv
が小さいときは充電モードであるので、その大きさに応
じたゲインをゲイン計算部24において算出し、このゲ
インを比例要素2へフィードバックさせ、そのゲインを
可変とする。図7は可変ゲインによる補償を行った場合
のボード線図のゲイン特性曲線であり、放電モードのと
きは大きなゲインを保ち、放電モードのときは小さなゲ
インになるようにすると、安定性を保ったままで整流器
負荷時の出力電圧波形の歪率を改善できる。図8と図9
は、この発明の有効性をシュミレーションによって確認
したものであり、図8は可変ゲインの場合を示し、図9
は固定ゲインの場合を示しており、可変ゲインの場合の
方が出力電圧の歪率が良いことがわかる。図8におい
て、Kmin =2,Kmax =20としてあり、ゲインが放
電モード(Kmin =2)から充電モード(Kmax =2
0)に切り替わっていることがわかる。The carrier component contained in the output voltage V of the PWM inverter 7 is detected by the filter in the adaptive compensator 20 and input to the gain calculator 24 as δ v . When δ v is large, it means discharge mode, and δ v
When is small, it means that the charging mode is set. Therefore, the gain calculation unit 24 calculates a gain according to the size, feeds this gain back to the proportional element 2, and makes the gain variable. FIG. 7 is a gain characteristic curve of the Bode diagram when compensation is performed by the variable gain. By maintaining a large gain in the discharge mode and a small gain in the discharge mode, stability is maintained. It is possible to improve the distortion factor of the output voltage waveform when the rectifier is loaded. 8 and 9
Shows the effectiveness of the present invention confirmed by simulation. FIG. 8 shows the case of variable gain, and FIG.
Shows the case of fixed gain, and it is understood that the distortion ratio of the output voltage is better in the case of variable gain. In FIG. 8, K min = 2 and K max = 20, and the gain changes from the discharge mode (K min = 2) to the charge mode (K max = 2).
You can see that it has been switched to 0).
【0012】[0012]
【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
可変ゲイン適応制御機能を備えたPWMインバータは、
比例要素,安定化補償器,コンパレータ,出力電圧のフ
ィードバック回路等を備えたPWMインバータの出力電
圧の瞬時制御系において、前記PWMインバータの出力
電圧に含まれる搬送波成分を検出し、この検出信号の大
きさに対応したゲインを算出したうえで前記比例要素に
フィードバックさせ、比例要素の出力信号のゲインを可
変としたものである。即ち、これまで不必要であった搬
送波成分を利用して負荷モードを検出し、さらに、搬送
波成分の振幅に対応したゲインを算出してフィードバッ
クさせ、整流器負荷時における安定性を悪化させること
なしに出力電圧波形の歪率を改善できる。As described above, the PWM inverter having the variable gain adaptive control function according to the present invention is
In a momentary control system of the output voltage of a PWM inverter equipped with a proportional element, a stabilization compensator, a comparator, an output voltage feedback circuit, etc., a carrier component included in the output voltage of the PWM inverter is detected, and the magnitude of this detection signal is detected. The gain of the output signal of the proportional element is made variable by calculating the gain corresponding to this and feeding it back to the proportional element. That is, the load mode is detected by using the carrier wave component which has been unnecessary so far, and the gain corresponding to the amplitude of the carrier wave component is calculated and fed back, without deteriorating the stability when the rectifier is loaded. The distortion factor of the output voltage waveform can be improved.
【図1】この発明による実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment according to the present invention.
【図2】従来技術におけるPWMインバータの瞬時制御
系のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of an instantaneous control system of a PWM inverter according to the related art.
【図3】放電モードと充電モードの等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a discharge mode and a charge mode.
【図4】整流器負荷時の出力電圧の波形図。FIG. 4 is a waveform diagram of an output voltage when a rectifier is loaded.
【図5】搬送波信号の波形図。FIG. 5 is a waveform diagram of a carrier signal.
【図6】固定ゲイン補償のボード線図のゲイン特性曲
線。FIG. 6 is a gain characteristic curve of a Bode diagram of fixed gain compensation.
【図7】可変ゲイン補償のボード線図のゲイン特性曲
線。FIG. 7 is a gain characteristic curve of a Bode diagram for variable gain compensation.
【図8】可変ゲイン補償時のシュミレーション。FIG. 8 is a simulation during variable gain compensation.
【図9】固定ゲイン補償時のシュミレーション。FIG. 9 is a simulation during fixed gain compensation.
1,4 加算器 2 比例要素 3 安定化補償器 6 コンパレータ 7 PWMインバータ 11 ACフィルタ 16 整流器 20 適応補償部 21 ハイパス・フィルタ 22 絶対値検出回路 23 ローパス・フィルタ 24 ゲイン計算部 1, 4 Adder 2 Proportional element 3 Stabilization compensator 6 Comparator 7 PWM inverter 11 AC filter 16 Rectifier 20 Adaptive compensation unit 21 High-pass filter 22 Absolute value detection circuit 23 Low-pass filter 24 Gain calculation unit
Claims (1)
た電圧信号をフィードバックさせて基準信号と加算し、
この加算信号を比例要素を介して安定化補償器に入力さ
せ、この安定化補償器の出力信号をフィードフォワード
・パスを介して供給される前記基準信号と加算し、さら
に、この加算信号と搬送波信号をコンパレータにおいて
比較制御し、このコンパレータの検出信号によって前記
PWMインバータを制御するPWMインバータの出力電
圧の瞬時制御系において、 前記PWMインバータの出力電圧に含まれる搬送波成分
を検出してこの検出値に対応するゲインを算出し、算出
したゲインを前記比較要素にフィードバックさせてその
出力信号のゲインを調整し、さらに、前記安定化補償器
と前記コンパレータを介して前記比例要素からの出力信
号によって前記PWMインバータを制御する制御信号の
ゲインを調整し、負荷モードに適応したゲインによって
PWMインバータの出力電圧の瞬時制御を行うことを特
徴とする可変ゲイン適応制御機能を備えたPWMインバ
ータ。1. A voltage signal detected from an output circuit of a PWM inverter is fed back and added to a reference signal,
The addition signal is input to the stabilization compensator via a proportional element, the output signal of the stabilization compensator is added to the reference signal supplied via the feedforward path, and the addition signal and carrier wave are added. In the instantaneous control system of the output voltage of the PWM inverter, which controls the signal in the comparator and controls the PWM inverter by the detection signal of the comparator, the carrier wave component included in the output voltage of the PWM inverter is detected to obtain the detected value. The corresponding gain is calculated, the calculated gain is fed back to the comparison element to adjust the gain of the output signal, and the PWM is adjusted by the output signal from the proportional element via the stabilization compensator and the comparator. The gain of the control signal that controls the inverter is adjusted to suit the load mode. A PWM inverter having a variable gain adaptive control function, characterized in that the output voltage of the PWM inverter is instantaneously controlled by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4208432A JPH0638537A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Pwm inverter with variable gain adaptive control function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4208432A JPH0638537A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Pwm inverter with variable gain adaptive control function |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638537A true JPH0638537A (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=16556119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4208432A Pending JPH0638537A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Pwm inverter with variable gain adaptive control function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638537A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19529333B4 (en) * | 1994-08-09 | 2006-06-29 | Funai Electric Co., Ltd., Daito | Self-exciting flyback converter and method of controlling a self-excited flyback converter |
US7368831B1 (en) * | 2003-09-05 | 2008-05-06 | 3Dlabs, Inc., Ltd | Power converter feedback circuit |
CN102570498A (en) * | 2010-12-13 | 2012-07-11 | 通用电气公司 | System and method for control of a grid connected power generating system |
JPWO2018066176A1 (en) * | 2016-10-04 | 2019-07-18 | 住友電気工業株式会社 | Power converter and method of reducing current distortion |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP4208432A patent/JPH0638537A/en active Pending
Cited By (4)
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DE19529333B4 (en) * | 1994-08-09 | 2006-06-29 | Funai Electric Co., Ltd., Daito | Self-exciting flyback converter and method of controlling a self-excited flyback converter |
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