JPH0681512B2 - Current source PWM converter - Google Patents

Current source PWM converter

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JPH0681512B2
JPH0681512B2 JP62078607A JP7860787A JPH0681512B2 JP H0681512 B2 JPH0681512 B2 JP H0681512B2 JP 62078607 A JP62078607 A JP 62078607A JP 7860787 A JP7860787 A JP 7860787A JP H0681512 B2 JPH0681512 B2 JP H0681512B2
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control
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、パルス幅変調制御(PWM制御)される電流形P
WM変換装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention relates to a current type P that is pulse width modulation controlled (PWM controlled).
WM converter

(従来の技術) 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
自己消弧素子の発展に伴ない電力変換器の高性能化が徐
々に図られるようになってきた。
(Prior Art) With the development of self-extinguishing devices such as high-power transistors and gate turn-off thyristors, the performance of power converters has been gradually improved.

電流形PWM変換器もその1つで、自己消弧素子によって
構成された電流形電力変換器をパルス幅変調制御(PWM
制御)することにより交流側出力電を正弦波に近似した
波形に制御することができる。当該電流形PWM変換器を
順次変換器(コンバータ)として用いた場合、交流電源
から供給される電流を電源電圧と同相の正弦波に制御す
ることができ、入力力率が常に1で高調波の少ない交直
電力変換装置とすることができる。また、逆変換器(イ
ンバータ)として用いた場合、交流電動機等の負荷に可
変電圧可変周波数の正弦波電流を供給することができ、
当該電動機の発生トルクの脈動を小さくして運転するこ
とが可能となる。
One of them is the current type PWM converter, which controls the pulse width modulation (PWM) of the current type power converter composed of self-extinguishing elements.
By performing the control), the output voltage on the AC side can be controlled to a waveform approximate to a sine wave. When the current source PWM converter is used as a sequential converter (converter), the current supplied from the AC power supply can be controlled to a sine wave in phase with the power supply voltage, and the input power factor is always 1 The number of AC / DC power converters can be reduced. When used as an inverse converter (inverter), it can supply a sinusoidal current of variable voltage and variable frequency to a load such as an AC motor,
It becomes possible to operate by reducing the pulsation of the generated torque of the electric motor.

第5図は従来の電流形PWM変換装置を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional current source PWM converter.

図中、SUPは3層交流電源、Lは交流リアクトル、CAP
1,CAP2はフィルタコンデンサ、SS1,SS2は自動形電力変
換器、Ldは直流リアクトル、Mは交流電動機である。
In the figure, SUP is a three-layer AC power supply, L S is an AC reactor, CAP
1 and CAP 2 are filter capacitors, SS 1 and SS 2 are automatic power converters, Ld is a DC reactor, and M is an AC motor.

また、制御回路として、回転パルス発生器PG、交流検出
器CTd、直流電流制御回路DCC、電源電流制御回路ACR1
速度制御回路SPC、負荷電流制御回路ACR2及びパルス幅
変調制御回路PWM1,PW2が用意されている。
Further, as the control circuit, the rotation pulse generator PG, the AC detector CTd, the DC current control circuit DCC, the power supply current control circuit ACR 1 ,
A speed control circuit SPC, a load current control circuit ACR 2 and pulse width modulation control circuits PWM 1 and PW 2 are prepared.

変換器SS1は交流を直に変換する所謂、PWMコンバータ
で、大電力トランジスタやゲートターンオフサイリスタ
等の自己消弧素子で構成されている。当該変換器SS1
直流電流Idが指令値Idに一致するように電源電I
制御する。ここで当該電源電流Iを電源電圧Vと同相
の正弦波に制御することにより、入力力率を常に1に保
ち、かつ、電源電流の高調波成分を小さくしている。
The converter SS 1 is a so-called PWM converter that directly converts alternating current, and is composed of a self-extinguishing element such as a high power transistor or a gate turn-off thyristor. The converter SS 1 controls the power collector I S as DC current Id matches the command value Id *. Here, by controlling the power supply current I to be a sine wave in phase with the power supply voltage V S , the input power factor is always maintained at 1 and the harmonic component of the power supply current is reduced.

また、変換器SS2は、直流を交流に変換する所謂、PWMイ
ンバータや、やはり自己消弧素子によって構成されてい
る。当該変換器SS2は、交流電動機Mに可変電圧,可変
周波数の正弦波電流を供給するもので、電動機Mの回転
速度ωrが指令値のωrに一致するように当該電動機
Mへの供給電流(負荷電流)Iを制御する。この結
果、電動機Mの発生トクはほとんど脈動しないものとな
る。
Further, the converter SS 2 is composed of a so-called PWM inverter that converts direct current to alternating current, and also a self-extinguishing element. The converter SS 2 supplies a sinusoidal current with a variable voltage and a variable frequency to the AC motor M, and supplies a current to the motor M so that the rotation speed ωr of the motor M matches the command value ωr *. (Load current) I L is controlled. As a result, the generated amount of the electric motor M hardly pulsates.

フィルタコンデンサCAP1はPWMコンバータSS1の入力電流
の脈動を平滑化させると同時に、SS1を構成する
自己消弧素子がターンオフしたとき交流リアクトルL
によって発生するサージ電圧を吸収する役目をはたす。
当該交流リアクトルLも電源電流Iを平滑化させる
役目をはたす。
The filter capacitor CAP 1 smoothes the pulsation of the input current I C 1 of the PWM converter SS 1 and, at the same time, turns off the AC reactor L S when the self-extinguishing element forming SS 1 is turned off.
It serves to absorb the surge voltage generated by.
The AC reactor L S also serves to smooth the power supply current I S.

同様に、フィルタコンデンサCAP1はPWMインバータSS2
対して、出力電流I の平滑化とサージ電圧吸収の役
目をはたす。この場合、負荷側の交流リアクトルは電動
機Mに含まれる。
Similarly, the filter capacitor CAP 1 plays a role of smoothing the output current I C 2 and absorbing a surge voltage for the PWM inverter SS 2 . In this case, the AC reactor on the load side is included in the electric motor M.

(発明が解決しようとする問題点) 上従来の電流形PCM変換装置は、その利点を活かして交
流電動機駆動用PWMインバータ、あるいは入力力率=1
のPWMコンバータ等に使われてるが、次のような問題点
がある。
(Problems to be solved by the invention) The conventional current-type PCM converter utilizes the advantages of the conventional PWM inverter for driving an AC motor or the input power factor = 1.
It is used in the PWM converter, etc., but has the following problems.

すなわち、電流形PWM変換の交流側子には、前述の如く
サーデ電圧吸収用のフィルタコンデンサCAP2を設ける必
要があり、ここに印加される電圧は、PWM制御の方法に
よって大きく左右される、。特にノイズ等の原因により
誤動作した場合、当該コンデンサCAP2に過電圧が発生
し、素子等を破壊する危険が生じる。
That is, it is necessary to provide the filter capacitor CAP 2 for absorbing the sardine voltage on the AC side of the current source PWM conversion as described above, and the voltage applied thereto largely depends on the PWM control method. In particular, when malfunction occurs due to noise or the like, an overvoltage is generated in the capacitor CAP 2 and there is a risk of destroying elements and the like.

また、PWMコンバータSS1の場合、交流電源とフィルタコ
ンデンサCAP1の間に交流リアクトルLが必要になる
が、当該直流電流CAP1とリアクトルLで決まる共振周
波数で電流I及び電圧Vcapが振動する現象が発生す
る。この現象は、PWMインバータSS2も同じで、その場合
の交流リアクトルLの値は交流電動機Mのもれインダ
クタンス等の値となる。
Further, in the case of the PWM converter SS 1 , the AC reactor L S is required between the AC power supply and the filter capacitor CAP 1 , but the current I S and the voltage Vcap are generated at the resonance frequency determined by the DC current CAP 1 and the reactor L S. The phenomenon of vibration occurs. This phenomenon is the same in the PWM inverter SS 2 , and the value of the AC reactor L S in that case becomes the value of the leakage inductance of the AC motor M or the like.

この振動現象が発生すると、変換器の交流側の出力電流
(コンバータの場合、電源電流、インバータの場合負荷
電流)をうまく制御できなくなり、当該出力電流には、
前記共振周波数成の高調波が重畳されてしまう。
When this vibration phenomenon occurs, the output current on the AC side of the converter (the power supply current in the case of the converter and the load current in the case of the inverter) cannot be controlled well, and the output current is
The harmonics of the resonant frequency are superimposed.

従って、PWMコンバータSS1の場合、電源系統に高調波電
流を流すことになり、他の電気機器に種々の悪影響を及
ぼすことになる。また、PWMコンバータSS2の場合、交流
電動機Mにトルク脈動を発生させ、当該電動機Mが製造
ラインに使用したとき、出来上った製品の品質を著しく
低下させてしまう。
Therefore, in the case of the PWM converter SS 1 , a harmonic current is caused to flow in the power supply system, which has various adverse effects on other electric devices. Further, in the case of the PWM converter SS 2 , torque pulsation is generated in the AC electric motor M, and when the electric motor M is used in the production line, the quality of the finished product is significantly deteriorated.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、上記
交流リアクトルLとフィルタコンデンサCAP1の共振現
象を抑制し、かつ、ノイズ等によりPWM制御が誤動作し
た場合でも、上記フィルタコンデンサCAP2に印加される
電圧が過電圧になるのを防止した電形PWM変換置を提出
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses the resonance phenomenon between the AC reactor L S and the filter capacitor CAP 1 , and even when the PWM control malfunctions due to noise or the like, the filter capacitor CAP 1 The purpose is to provide an electric PWM converter that prevents the voltage applied to 2 from becoming an overvoltage.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 以上の目的を達成するために、本発明は直流電流源(直
流リアクトル等)と、当該直流電流源から電流供給を受
けパルス幅変調制御された直流電流を出力する自励形電
力変換器と、当該変換器の直流側端子に接続されたフィ
ルタ回路と、当該フィルタ回路の出力端子に接続された
直流負荷又は交流電源と、当該交流負荷又は交流電源に
供給すべき電流を制御する手段と、前記フィルタ回路に
印加される電圧を制御する手段と、前記電流制御手段及
び電圧制御手段からの出力信号に基づき前記電力変換器
をパルス幅変調制御する手段とを具備した電流形PWM変
換装置により、フィルタ回路の共振現象の抑制及び過電
圧の印加防止を行っている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a DC current source (DC reactor or the like) and a pulse width modulation control that receives current supply from the DC current source. Self-exciting power converter that outputs the specified DC current, a filter circuit connected to the DC side terminal of the converter, a DC load or an AC power supply connected to the output terminal of the filter circuit, and the AC load Alternatively, means for controlling the current to be supplied to the AC power supply, means for controlling the voltage applied to the filter circuit, and pulse width modulation for the power converter based on the output signals from the current control means and the voltage control means. A current source PWM converter equipped with a control means suppresses the resonance phenomenon of the filter circuit and prevents the application of overvoltage.

(作 用) すなわち、自己消弧素子(大電力トランジスタあるいは
ゲートターンオフサイリスタ等)で構成された自励形電
力変換器の直流側端子には直流リアクトル等の直流電流
源が接続され、また交流側端子にはフィルタコンデンサ
及びフィルタリアクトルで構成されたフィルタ回路が接
続される。さらに当該フィルタ回路を介して交流負荷あ
るいは交流電源が接続される。変換器をインバータとし
て用いる場合には交流負荷(例えば交流電動機等)が接
続され、コンバータとして用いる場合には交流電源が接
続される。
(Operation) In other words, a DC current source such as a DC reactor is connected to the DC side terminal of a self-exciting power converter that is composed of a self-extinguishing element (high-power transistor or gate turn-off thyristor, etc.) A filter circuit including a filter capacitor and a filter reactor is connected to the terminal. Further, an AC load or an AC power source is connected via the filter circuit. When the converter is used as an inverter, an AC load (for example, an AC motor) is connected, and when it is used as a converter, an AC power source is connected.

前記自励形電力変換器は、前記直流電流源の直流電流を
パルス幅変調制御した交流電流に変換する。当該交流電
は、リップル分を多く含むため、前記フィルタ回路によ
って平滑化する。当該PWM変換器(自励形電力変換器)
は、前記交流負荷あるいは交流電源に供給すべき交流電
流を指令値に従って制御する。このとき、前記フィルタ
回路の電圧を検出しその指令値に従って制御する。フィ
ルタ回路のコンデンサと交流リアクトル(フィルタリア
クトルを含む)との間で共振現象が発生しようとする
と、前記フィルタ回路の電圧制御回路が有効に働き、共
振現象を抑制する。またノイズ等の誤動作により、PWM
制御が乱れ、フィルタコンデンサの電圧が過大になろう
とした場合にも、前記電圧制御回路が動作し、過電圧を
防止するようにPWM制御を補正する。
The self-excited power converter converts a direct current of the direct current source into an alternating current with pulse width modulation control. Since the AC power contains a large amount of ripples, it is smoothed by the filter circuit. The PWM converter (self-excited power converter)
Controls the AC current to be supplied to the AC load or AC power source according to a command value. At this time, the voltage of the filter circuit is detected and controlled according to the command value. When a resonance phenomenon is about to occur between the capacitor of the filter circuit and the AC reactor (including the filter reactor), the voltage control circuit of the filter circuit works effectively and suppresses the resonance phenomenon. In addition, due to malfunctions such as noise, PWM
Even if the control is disturbed and the voltage of the filter capacitor is about to become excessive, the voltage control circuit operates to correct the PWM control so as to prevent the overvoltage.

(実施例) 第1図は本発明の電流形PWM変換装置の実施例を示す構
成図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a current source PWM converter of the present invention.

図中、SUPは3相交流電源、Lは交流リアクトル、CAP
1,CAP2しフィルタコンデンサ、SS1,SS2は自励形電力変
換器、Ldは直流リアクトル、Mは交流電動機負荷、PGは
回転パルス発生器、CTdは直流電流検出器、PT1,PT2電圧
検出器、DCCは直流電流制御回路、ACR1は電源電流制御
回路、SPCは速度制御回路、ACR2は負荷電流制御回路、A
D1,AD2は加算回路、AVR1,AVR2は電圧制御回路、PWM1,PW
M2はパルス幅変調制御回路を各々示す。
In the figure, SUP is a three-phase AC power supply, L S is an AC reactor, CAP
1 , CAP 2 and filter capacitors, SS 1 and SS 2 self-exciting power converters, Ld DC reactor, M AC motor load, PG rotation pulse generator, CTd DC current detector, PT 1 , PT 2 Voltage detector, DCC for DC current control circuit, ACR 1 for power supply current control circuit, SPC for speed control circuit, ACR 2 for load current control circuit, A
D 1 and AD 2 are adder circuits, AVR 1 and AVR 2 are voltage control circuits, PWM 1 and PW
M 2 indicates a pulse width modulation control circuit, respectively.

変換器SS1はPWMコンバータで、直流電流Idが指令値Id
に従ってほぼ一定になるように電源電流Iを制御す
る。このとき、電源電流Iが電源電圧Vと同相の正
弦波になるようにPWM制御しており、その結果、入力力
率は常に1となり、高調波成分の少ない運転を行ってい
る。
The converter SS 1 is a PWM converter and the DC current Id is the command value Id *
Then, the power supply current I S is controlled so as to be substantially constant. At this time, PWM control is performed so that the power supply current I S becomes a sine wave in phase with the power supply voltage V S, and as a result, the input power factor is always 1 and operation with less harmonic components is performed.

また、変換器SS2はPWMインバータで、交流電動機Mの回
転速度ωrがその指令値ωrに一致するように、当該
電動機への供給電流(負荷電流)を制御する。このとき
電動機に可変電圧、可変周波数の正弦波電流が供給され
るようにPWM制御を行っている。
Further, the converter SS 2 is a PWM inverter, and controls the supply current (load current) to the electric motor M so that the rotation speed ωr of the AC electric motor M matches the command value ωr * . At this time, PWM control is performed so that a sinusoidal wave current of variable voltage and variable frequency is supplied to the motor.

まず、PWAコンバータSS1の動作を説明する。直流電流検
出器CTdにより直流リアクトルLdに流れる電流Idを検出
し、直流電流制御回路DCCに入力する。直流電流制御回
路DCCでは、直流電流検出値Idとその指令値Idを比較
し当該偏差εd=Id−Idに基づいて電源SUPから供給
すべき電流I(ISR,ISS,IST)の波高値指令Ismを求
める。例えば、比例定数Kdとして、Ism=Kd・εdとす
る。当該波高値指令Ismに電源電圧V(VSR,VSS,
VST)に同期した単位正弦波φ,φ,φを乗じ
て、電源電流Iの指令値I (ISR ,ISS ,
IST )とする。すなわち、電源電圧Vの波高値をVsm
とすると、 となり、単位正弦波として が与えられ、電流指令値ISR ,ISS ,IST となる。
First, the operation of the PWA converter SS 1 will be described. The current Id flowing in the DC reactor Ld is detected by the DC current detector CTd and input to the DC current control circuit DCC. In the direct current control circuit DCC, the direct current detection value Id and its command value Id * are compared, and the current I S (I SR , I SS , I ST to be supplied from the power supply SUP is based on the deviation εd = Id * −Id. ) Of the peak value command Ism. For example, the proportional constant Kd is Ism = Kd.εd. A power supply voltage V S (V SR , V SS ,
V ST ) is multiplied by unit sine waves φ R , φ S , and φ T synchronized with each other, and the command value I S * (I SR * , I SS * , of the power supply current I S is multiplied.
I ST * ). That, Vsm the peak value of the supply voltage V S
Then, And as the unit sine wave Is given, the current command values I SR * , I SS * , I ST * are Becomes

当該電源電流指令値I (ISR ,ISS ,ISR )は次
の電流制御回路 ACR1に入力されるPWMコンバータSS1の制御電流I
指令値I に変換される。すなわち電源電流制御回
路ACR1では上記電源電流指令値I からフィルタコン
デンサCAP1に流れ込む電流分Icap1 を引き算しPWMコン
バータSS1の制御電流の指令値I 引き算出しPWMコ
ンバータSS1の制御電流の指令値I (ICR ,ICS
,ICT )を求めている。
The supply current instruction value I S * (I SR *, I SS *, I SR *) The following current control circuit command value of the control current I C 1 of the PWM converter SS 1 is input to the ACR 1 I C 1 * Is converted to. That is, in the power supply current control circuit ACR 1 , the current component Icap 1 * flowing into the filter capacitor CAP 1 is subtracted from the power supply current command value I S * to calculate the control current command value I C 1 * of the PWM converter SS 1 to calculate the PWM converter SS. command value of 1 of the control current I C 1 * (I CR * , I CS
* , I CT * ).

一方、フィルタコンデンサCAP1の端子電圧VcaP1(Vcap
,Vcap,Vcap)を電圧検出器PT1に上って検出し、
電圧制御回路AVR1に入力する。
On the other hand, the terminal voltage of the filter capacitor CAP 1 VcaP 1 (Vcap
R , Vcap S , Vcap T ) is detected by going up to the voltage detector PT 1 ,
Input to voltage control circuit AVR 1 .

当該電圧制御開路AVR1によって上記検出値Vcap1とその
指令令値Vcap1 (Vcap,Vcap ,Vcap )を比較
し、当該偏差ε =Vcap1 −Vcap1の反転値に比例し
た補正信号△I を求める。比例定数をK とし
た場合、△I =−K ・ε となる。この値
を加算器AD1に力し、前記制御電流指令値I に加
えてPWM制御回路PWM1の入力信号ei1を作る。PWMコンバ
ータSS1を各相毎に制御可能なものとすれば、各相の入
力信号ei,ei,Siは次のように与えられる。
The detected value Vcap 1 is compared with the command value Vcap 1 * (Vcap R , Vcap S * , Vcap T * ) by the voltage control open circuit AVR 1 , and the deviation ε C 1 = Vcap 1 * -Vcap 1 is inverted. A correction signal ΔI C 1 * proportional to the value is obtained. When the constant of proportionality is K C 1 , ΔI C 1 * = − K C 1 · ε C 1 . This value is applied to the adder AD 1, and the input signal ei 1 of the PWM control circuit PWM 1 is created by adding it to the control current command value I C 1 * . If the PWM converter SS 1 can be controlled for each phase, the input signals ei R , ei S , Si T of each phase are given as follows.

当該入力信号ei,ei,Siに基づいてPWMコンバータS
S1をパルス幅変調制御するものであるが、次にそのPWM
制御動作について簡単に説明する。
PWM converter S based on the input signal ei R , ei S , Si T
The pulse width modulation control of S 1
The control operation will be briefly described.

第2図は、第1図の装置のPWMコンバータSS1の主回路構
成の具体例を示すものである。
FIG. 2 shows a specific example of the main circuit configuration of the PWM converter SS 1 of the apparatus shown in FIG.

図中R,S,Tは交流電源SUPの3相端子、TrR,TrS,TrT,は電
源トランス、LSR,LSS,LSTは交流リアクトルCSR,CSS,C
SSSTはフィルタコンデンサ,SS−R,SS−S,SS−TはR
相,S相及びT相のコンバータ、Ldは直流リアクトル、L0
ADは負荷を表わす。
In the figure, R, S, T are three-phase terminals of the AC power supply SUP, TrR, TrS, TrT are power transformers, and L SR , L SS , L ST are AC reactors C SR , C SS , C
SS and ST are filter capacitors, SS-R, SS-S and SS-T are R
Phase, S-phase and T-phase converters, Ld is a DC reactor, L 0
AD represents load.

R相コンバータSS−Rは自己消弧素子S11〜S14で構成さ
れR相の電源電流ISRを制御する。
The R-phase converter SS-R is composed of self-extinguishing elements S 11 to S 14 and controls the R-phase power supply current I SR .

S相及びT相のコンバータSS−S及びSS−Tも同様に構
成され、各々S相及びT相の電源電流を制御する。
The S-phase and T-phase converters SS-S and SS-T are similarly configured, and control the S-phase and T-phase power supply currents, respectively.

R,S,T相のコンバータSS−R,SS−S,SS−Tは直流側で直
列接続されており、共通の直流電流Idが流れる。
The R, S, and T-phase converters SS-R, SS-S, and SS-T are connected in series on the DC side, and a common DC current Id flows.

R相コンバータSS−Rを例にとってPWM制御の動作説明
を行う。
The operation of the PWM control will be described by taking the R-phase converter SS-R as an example.

第3図は、R相コンバータのパルス幅変調制御(PWM制
御)の動作を説するためのタイムチャート図である。
FIG. 3 is a time chart diagram for explaining the operation of the pulse width modulation control (PWM control) of the R-phase converter.

PWM制御の搬送波として三角波XとYを用意する。三角
波YはXの反転値である。この三角波Xと前述のPWM制
御入力信号eiを比較し第2図の素子S11とS12のゲート
信号g11を作る。また、三角波Yと入力信号eiを比較
し、素子S13とS14のゲート信号を作る。すなわち、 eiXのとき、S11:オン,S12:オフ ei<Xのとき、S11:オフ,S12:オン eiYのとき、S13:オン,S14:オフ ei<Yのとき、S13:オフ,S14:オン とする。
Triangular waves X and Y are prepared as carrier waves for PWM control. The triangular wave Y is the inverted value of X. This triangular wave X is compared with the aforementioned PWM control input signal ei R to generate the gate signal g 11 of the elements S 11 and S 12 of FIG. Also, the triangular wave Y and the input signal ei R are compared to generate the gate signals of the elements S 13 and S 14 . That is, when ei R X, S 11 : on, S 12 : off When ei R <X, S 11 : off, S 12 : on ei R When Y, S 13 : on, S 14 : off ei R <When Y, S 13 : OFF, S 14 : ON.

素子S11とS14がオンのとき、R相コンバータの制御電流
CR直流電流Idに等しくなる。また、素子S12とS13がオ
ンのときはICR=Idとなる。さらに、素子S11とS13がオ
ンのときと、素シS12とS14がオンのときは直流電流Idを
還流するモードとなりICR=0となる。
When the elements S 11 and S 14 are turned on, they become equal to the control current I CR DC current Id of the R-phase converter. Further, when the elements S 12 and S 13 are on, I CR = Id. Furthermore, when the elements S 11 and S 13 are on and when the elements S 12 and S 14 are on, the mode is such that the direct current Id is circulated, and I CR = 0.

この結果、R相コンバータSS−Rの制御電流ICRは第3
図のようになりその平均値(破線で示す)は前記入力信
号eiに比例した値となる。
As a result, the control current I CR of the R-phase converter SS-R becomes the third
As shown in the figure, the average value (shown by the broken line) is a value proportional to the input signal ei R.

素子S11とS12のゲート信号g11と素子S13とS14のゲート
信号は位相が180゜ずれたものとなっているため、電動
機ICRの制御周波数は搬送波周波数すなわち素子のスイ
ッチング周波数の2倍になる。故にその分、電源電流I
SRのリップルが小さくなる利点がある。
Since the gate signals g 11 of the elements S 11 and S 12 and the gate signals of the elements S 13 and S 14 are 180 ° out of phase with each other, the control frequency of the electric motor I CR is the carrier frequency, that is, the switching frequency of the elements. Doubles. Therefore, the power supply current I
There is an advantage that the ripple of SR becomes small.

S相及びT相のコンバータSS−S及びSS−Tも同様に制
御される。
The S-phase and T-phase converters SS-S and SS-T are similarly controlled.

このようにして各相コンバータの制御電流ICR,ICS,ICT
は、第1図の制御入力信号ei,ei,eiに各々比例し
た値となり、結果的に となる。kは比例定数。従ってR相電源電流はISRは、 ISR=ICR+Icap−R =k・ICR +Icap−R =k・(IST −Icap )+Icap−R ……(8) となり、k・Icap =Icap−Rにすれば、 ISRI=k・ISR ……(9) となる。同様にしてS相、T相の電源電流ISS,ISTは、 ISS=K・ISS ……(10) IST=ISTK・ ……(11) とすることができる。
In this way, the control currents I CR , I CS , I CT of the converters of the respective phases are
Are values proportional to the control input signals ei R , ei S , and ei T in FIG. 1, respectively, and as a result, Becomes k is a proportional constant. Thus R-phase supply current I SR is, I SR = I CR + Icap -R = k · I CR * + Icap -R = k · (I ST * -Icap R *) + Icap -R ...... (8) next, k・ If Icap R * = Icap −R , then I SR I = k · I SR * (9) Similarly, the S-phase and T-phase power supply currents I SS and I ST can be set as follows: I SS = K · I SS * ... (10) I ST = I ST K · * (11)

各コンバータの交流側端子に接続されたフィルタコンデ
ンサCSR,CSS,CSTは前記コンバータの制御電流ICR,
ICS,ICTが矩形電流となるので、それを平滑化させ、交
流リアクトルLに上って発生するサージ電圧を吸収す
る投目をはたす。
The filter capacitors C SR , C SS and C ST connected to the AC side terminals of each converter are control currents I CR ,
Since I CS and I CT are rectangular currents, they are smoothed and a surge voltage is absorbed to absorb the surge voltage generated on the AC reactor L S.

次に、上記フィルタコンデンサCSR,CSS,CSTに印加され
る電圧の制御動作を説明する。
Next, the control operation of the voltage applied to the filter capacitors C SR , C SS and C ST will be described.

第4図は電源側1相分(R相分)の電圧、電流ベクトル
図を示すもので、VSRは電源電圧,VLRは交流リアクトル
SRに印加される電圧Vcad−RはコンデンサCSRの電
圧,SRは電源電流,cap−Rはコンデンサ電流、
CRはコンバータSS−Rの制御電流のベクトルを表わす。
電源電流ISRは電源電圧VSRと同相に制御される。故に
交流リアクトルLSRに印加される電圧VLRLR =jω・LSRSR ……(12) となり、その結果、コンデンサ電圧Vcap−Rは、 cap−RSRLR ……(13) となる。コンデンサ電流Icap−Rは電圧VcaP−Rより位
相が90゜進んだものとなり、各電流は次式を満足する。SRCR+cap−R ……(14) 従って、(12),(13)式から流すべき電源電流ISR
決まれば、コンデンサCSRに印加される電圧Vcap−R
決定するので第1図の電圧制御回路AVR1の電圧指令値Vc
ap−R (Vcap −R のR相分)を Vcap−R =VSR −VLR =VSR −jωSRSR ……(15) として与える。こで、VSR は、電源電圧VSRに比例し
た指令値、ISR は電源電圧指令値である。
FIG. 4 shows a voltage and current vector diagram for one phase (R phase) on the power supply side, where V SR is the power supply voltage, V LR is the voltage applied to the AC reactor L SR , and V cad -R is the capacitor C SR. Voltage, SR is power supply current, cap- R is capacitor current,
CR represents the vector of the control current of the converter SS-R.
The power supply current I SR is controlled to be in phase with the power supply voltage V SR . Therefore, the voltage V LR applied to the AC reactor L SR becomes LR = jω S · L SR · SR (12), and as a result, the capacitor voltage Vcap −R becomes cap −R = SR −LR …… (13 ). The capacitor current Icap- R has a phase 90 ° ahead of the voltage VcaP- R , and each current satisfies the following equation. SR = CR + cap -R ...... ( 14) Thus, (12), once the power source current I SR to flow from (13), Figure 1 because the voltage Vcap -R determined to be applied to the capacitor C SR Voltage control circuit AVR 1 voltage command value Vc
ap -R * * (Vcap * -R * of the R phase) the Vcap -R * = V SR -V LR * = V SR * -jω S L SR · SR * ...... given as (15). Here, V SR * is a command value proportional to the power supply voltage V SR , and I SR * is a power supply voltage command value.

電圧制御回路AVR1では、上記コンデンサCSRの電圧検出
値Vcap−Rと上記指令値Vcap−R とを比較し、 その偏差εCR=Vcap−R−Vcap−Rを反転増幅した値Δ
CR を前述の加算器AD1に入力する。当該ΔICR
コンバータSS−Rの制御電流指令値ICR に加算され、
PWM制御回路PWM1に入力される。
In the voltage control circuit AVR 1, compares the voltage detection value Vcap -R and the command value of the capacitor C SR Vcap -R *, the value Δ that inverts and amplifies the deviation ε CR = Vcap -R -Vcap -R
Input I CR * to the adder AD 1 described above. The ΔI CR * is added to the control current command value I CR * of the converter SS-R,
Input to PWM control circuit PWM 1 .

Vcap−R >Vcap−Rとなった場合、偏差εCRは正の値
となり、ΔICR は負の値となる。故にPWM制御入力信
号ei減少し、コンバータSS−Rの制御電流ICRを減少
させる。故に、コンデンサ電圧CCRに流れ込む電流Icap
−Rが増加し、コンデンサ電圧Vcap−Rを増加させる。
When Vcap- R * > Vcap- R , the deviation ε CR has a positive value and ΔI CR * has a negative value. Therefore, the PWM control input signal ei R is reduced, and the control current I CR of the converter SS-R is reduced. Therefore, the current Icap flowing into the capacitor voltage C CR
-R increases, increasing the capacitor voltage Vcap- R .

逆に、Vcap−R <Vcap−Rとなった場合、ΔICR
正の値となり、eiを増加させ、結果的にコンデンサ電
流Icap−Rを減少させる。故にVcap−Rは減少しVcap≒
Vcap−R となるように制御される。
On the contrary, when Vcap- R * <Vcap- R , ΔI CR * becomes a positive value and e i R is increased, and as a result, the capacitor current Icap -R is decreased. Therefore, Vcap- R decreases and Vcap ≒
Controlled to be Vcap- R * .

S相及びT相のコンデンサ電圧Vcap−S,Vcap−Tも同
様に制御される。
The S-phase and T-phase capacitor voltages Vcap- S and Vcap- T are similarly controlled.

この電圧制御はVcap1≒Vcap1 の定常状態では、積極的
な動作はしないし、その必要もない。
In this voltage control Vcap 1 ≒ Vcap 1 * steady state, to no aggressive behavior, nor need thereof.

しかし、交流リアクトルLとフィルタコンデンサCAP1
によって共振現象が発生しようとした場合には、前述の
電圧制御が有効に働らき、当該共振現象をおさえるよう
に動作する。また、ノイズ等の誤動作等によりPWM制御
が乱れ、その結果、フィルタコンデンサCAP1に過大な電
圧が印加されようとした場合にも、上記電圧制御がただ
ちに動作し、過電圧にならないように、PWM制御動作を
補正する働きをする。
However, AC reactor L S and filter capacitor CAP 1
When a resonance phenomenon is about to occur, the above voltage control works effectively, and the resonance phenomenon is suppressed. Also, if the PWM control is disturbed due to malfunctions such as noise, and as a result, an excessive voltage is about to be applied to the filter capacitor CAP 1 , the above voltage control operates immediately and the PWM control is performed to prevent overvoltage. It works to correct the movement.

以上は、PWMコンバータSS1について説明したが、PWMイ
ンバータSS2についても同様の働きをすることは言うま
でもない。PWMインバータSS2の場合、交流電源SUPの代
りに、交流電動機等の負荷が接続され、交流リアクトル
分は当該電動機に含まれているものとすれば、前述のコ
ンバータの動作原理がそのまま当てはまることになる。
Although the PWM converter SS 1 has been described above, it goes without saying that the PWM inverter SS 2 has the same function. In the case of the PWM inverter SS 2 , if a load such as an AC motor is connected instead of the AC power supply SUP and the AC reactor component is included in the motor, the operating principle of the converter described above is directly applied. Become.

なお、第2図のPWM変換器(PWMコンバータ)の主回路構
成は単相ブリッジを3台、直流側で直列接続したものを
具体例としてあげたが、3相グレーン結線したPWM変換
器でも同様に適用できることは言うまでもない。
The main circuit configuration of the PWM converter (PWM converter) shown in Fig. 2 is a concrete example in which three single-phase bridges are connected in series on the DC side, but the same applies to a PWM converter with a three-phase grain connection. It goes without saying that it can be applied to.

[発明の効果] 以上のように、本発明の電流形PWM変換装置によれば、
変換器の交流側端子に設けられた、フィルタコンデンサ
と交流リアクトルの共振現象を抑制し、かつ、ノイズ等
によりPWM制御が乱された場合でも、フィルタコンデン
サに印加される電圧が過大になるのを防止することが可
能となる。この結果、変換器の出力電流(コンバータの
場合、電源電流、インバータの場合、負荷電流)を望み
の値に忠実に制御することができるようになり、その性
能を最大限に発揮することができる。また、過電圧によ
る素子破壊の心配がなくなり、信頼性の向上を図ること
が可能となる。
As described above, according to the current source PWM converter of the present invention,
It suppresses the resonance phenomenon between the filter capacitor and the AC reactor provided at the AC side terminal of the converter, and prevents the voltage applied to the filter capacitor from becoming excessive even if the PWM control is disturbed by noise or other factors. It becomes possible to prevent it. As a result, the output current of the converter (power supply current in the case of converter, load current in the case of inverter) can be controlled faithfully to the desired value, and its performance can be maximized. . In addition, there is no fear of element breakdown due to overvoltage, and reliability can be improved.

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

第1図は本発明の電流形PWM変換装置の実施例を示す構
成図、第2図は第1図のPWM変換器の具体例を示す主回
路構成図、第3図はPWM制御動作を説明するためのタイ
ムチャートを示す図、第4図は第1図の装置の動作を説
明するための電圧、電流ベクトル図、第5図は従来の電
流形PWM変換装置の構成図である。 SUP……3相交流電源、L……交流リアクトル、CAP1,
CAP2……フィルタコンデンサ、SS1,SS2……自励形電力
変換器、M……交流電動機、Ld……直流リアクトル、PG
……回転パルス発生器、CTd……交流電流検出器、PT1,P
T2……電圧検出器、DCC……直流電流制御回路、ACR1
…電源電流制御回路、SPC……速度制御回路、ACR2……
負荷電流制御回路、AVR1,AVR2……電圧制御回路、AD1,A
D2……加算器、DWM1,PWM2……パルス幅変調制御回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a current source PWM converter of the present invention, FIG. 2 is a main circuit block diagram showing a concrete example of the PWM converter of FIG. 1, and FIG. 3 is a PWM control operation. FIG. 4 is a diagram showing a time chart for doing so, FIG. 4 is a voltage / current vector diagram for explaining the operation of the device of FIG. 1, and FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional current source PWM converter. SUP ... 3-phase AC power supply, L S ... AC reactor, CAP 1 ,
CAP 2 …… Filter capacitor, SS 1 , SS 2 …… Self-exciting power converter, M …… AC motor, Ld …… DC reactor, PG
...... Rotation pulse generator, CTd …… AC current detector, PT 1 , P
T 2 …… Voltage detector, DCC …… DC current control circuit, ACR 1
… Power supply current control circuit, SPC …… Speed control circuit, ACR 2 ……
Load current control circuit, AVR 1 , AVR 2 ... Voltage control circuit, AD 1 ,, A
D 2 …… Adder, DWM 1 , PWM 2 …… Pulse width modulation control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電流源と、当該直流電流源から電流供
給を受け、パルス幅変調制御された交流電流を出力する
自励形電力変換器と、当該変換器の交流側端子に接続さ
れたフィルタ回路と、当該フィルタ回路の出力端子に接
続された交流負荷又は交流電源と、当該交流負荷又は交
流電源に供給すべき電流を制御する手段と、前記フィル
タ回路に印加される電圧を制御する手段と、前記電流制
御手段及び電圧制御手段からの出力信号に基づき前記自
励形電力変換器をパルス幅変調制御する手段とを具備し
てなる電流形PWM変換装置。
1. A direct current source, a self-excited power converter that receives a current supply from the direct current source, and outputs a pulse-width-modulated alternating current, and is connected to an AC side terminal of the converter. A filter circuit, an AC load or an AC power source connected to the output terminal of the filter circuit, a means for controlling a current to be supplied to the AC load or the AC power source, and a means for controlling a voltage applied to the filter circuit And a means for controlling pulse width modulation of the self-excited power converter based on output signals from the current control means and the voltage control means.
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