JPH07255177A - 電流制御回路 - Google Patents
電流制御回路Info
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- JPH07255177A JPH07255177A JP6067537A JP6753794A JPH07255177A JP H07255177 A JPH07255177 A JP H07255177A JP 6067537 A JP6067537 A JP 6067537A JP 6753794 A JP6753794 A JP 6753794A JP H07255177 A JPH07255177 A JP H07255177A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流指令値の設定急変や外乱の両方に対し
て、高速応答を可能にする。交流量の電流指令値に対す
る定常偏差をなくす。 【構成】 電圧形電力変換装置の出力電流をその指令値
と検出値との偏差に基づきフィードバック制御する電流
調節器１２と、負荷インピーダンスに応じ前記出力電流
指令値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワー
ド補償回路１５とを備え、電流調節器出力及び補償信号
を加算して電圧形電力変換装置の出力電圧指令値を得る
電流制御回路に関する。出力電流指令値ｉ*が入力され
る一次遅れ要素１７または加減速演算器１８を備え、こ
れらを介した出力電流指令値ｉ*と出力電流検出値ｉと
の偏差を電流調節器１２に入力する。
て、高速応答を可能にする。交流量の電流指令値に対す
る定常偏差をなくす。 【構成】 電圧形電力変換装置の出力電流をその指令値
と検出値との偏差に基づきフィードバック制御する電流
調節器１２と、負荷インピーダンスに応じ前記出力電流
指令値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワー
ド補償回路１５とを備え、電流調節器出力及び補償信号
を加算して電圧形電力変換装置の出力電圧指令値を得る
電流制御回路に関する。出力電流指令値ｉ*が入力され
る一次遅れ要素１７または加減速演算器１８を備え、こ
れらを介した出力電流指令値ｉ*と出力電流検出値ｉと
の偏差を電流調節器１２に入力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源を構成する電圧形
電力変換装置の出力電流を、その指令値と検出値との偏
差に基づき電流調節器によりフィードバック制御する電
流制御回路に関する。
電力変換装置の出力電流を、その指令値と検出値との偏
差に基づき電流調節器によりフィードバック制御する電
流制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は電源装置の主回路を示している。
図において、１は電圧形インバータ等の電圧形電力変換
装置からなる電源、２は一例として抵抗２１及びリアク
トル２２からなる負荷である。図６は、この電源装置に
よって電流ｉをフィードバック制御する一般的な電流制
御回路を示している。すなわち、この電流制御回路は、
出力電流指令値ｉ*と出力電流検出値ｉとの偏差を求め
る減算器１１と、前記偏差を零にするように調節動作す
る自動電流調節器（ＡＣＲ）１２と、この電流調節器１
２の出力を電圧指令値として動作するＰＷＭ（パルス幅
変調）回路１３と、電力変換装置の半導体スイッチング
素子にゲートパルスを供給するためのパルス成形回路１
４とから構成されている。
図において、１は電圧形インバータ等の電圧形電力変換
装置からなる電源、２は一例として抵抗２１及びリアク
トル２２からなる負荷である。図６は、この電源装置に
よって電流ｉをフィードバック制御する一般的な電流制
御回路を示している。すなわち、この電流制御回路は、
出力電流指令値ｉ*と出力電流検出値ｉとの偏差を求め
る減算器１１と、前記偏差を零にするように調節動作す
る自動電流調節器（ＡＣＲ）１２と、この電流調節器１
２の出力を電圧指令値として動作するＰＷＭ（パルス幅
変調）回路１３と、電力変換装置の半導体スイッチング
素子にゲートパルスを供給するためのパルス成形回路１
４とから構成されている。
【０００３】この電流制御回路に対して、設定急変時す
なわち電流指令値ｉ*の急変時における応答特性を向上
させる方式として、図７に示す回路が採用されてきた。
この制御回路は、図６の回路に対して、負荷のインピー
ダンス（ｒ，Ｌ）を考慮して電流指令値ｉ*に対する電
圧指令値の関係を演算するフィードフォワード補償回路
１５と、その出力である補償信号を電流調節器１２の出
力に加算する加算器１６とを付加したものである。
なわち電流指令値ｉ*の急変時における応答特性を向上
させる方式として、図７に示す回路が採用されてきた。
この制御回路は、図６の回路に対して、負荷のインピー
ダンス（ｒ，Ｌ）を考慮して電流指令値ｉ*に対する電
圧指令値の関係を演算するフィードフォワード補償回路
１５と、その出力である補償信号を電流調節器１２の出
力に加算する加算器１６とを付加したものである。
【０００４】この制御回路では、設定急変に対して補償
回路１５がフィードフォワード項として機能し、電流指
令値ｉ*に応じて電源が出力するべき電圧を概ね演算し
補償信号としてＰＷＭ回路１３の入力に加えると共に、
フィードバック制御系で機能する電流調節器１２がその
後、精度の良い制御動作を行なうものである。従って、
この構成によれば、設定急変に対しては所期の高速応答
特性を得ることができる。
回路１５がフィードフォワード項として機能し、電流指
令値ｉ*に応じて電源が出力するべき電圧を概ね演算し
補償信号としてＰＷＭ回路１３の入力に加えると共に、
フィードバック制御系で機能する電流調節器１２がその
後、精度の良い制御動作を行なうものである。従って、
この構成によれば、設定急変に対しては所期の高速応答
特性を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】制御系の応答特性とし
ては、設定急変に対する応答の他、負荷急変等による外
乱に対しても迅速に追従して応答できることが重要であ
る。この外乱応答の高速化には、フィードバック制御を
行なう電流調節器１２を必要なだけ高速化しておくこと
が望まれる。
ては、設定急変に対する応答の他、負荷急変等による外
乱に対しても迅速に追従して応答できることが重要であ
る。この外乱応答の高速化には、フィードバック制御を
行なう電流調節器１２を必要なだけ高速化しておくこと
が望まれる。
【０００６】このため、電流調節器１２を高速化し、し
かも設定急変時の応答性能を考慮して図７のようなフィ
ードフォワード補償回路１５を付加した場合、設定急変
に対して補償回路１５と高速調整された電流調節器１２
とが何れも高速に機能する結果、過大なオーバーシュー
トを招く不都合がある。また、このオーバーシュートを
抑制するために電流調節器１２の応答速度を遅くすると
外乱に対する追従特性が問題となるなど、調整が非常に
複雑であり、所期の応答、追従性能を得ることが困難で
あった。
かも設定急変時の応答性能を考慮して図７のようなフィ
ードフォワード補償回路１５を付加した場合、設定急変
に対して補償回路１５と高速調整された電流調節器１２
とが何れも高速に機能する結果、過大なオーバーシュー
トを招く不都合がある。また、このオーバーシュートを
抑制するために電流調節器１２の応答速度を遅くすると
外乱に対する追従特性が問題となるなど、調整が非常に
複雑であり、所期の応答、追従性能を得ることが困難で
あった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、設定急変及び外
乱の両方に対して容易に最適調整が可能であり、高速の
応答、追従性能が得られるようにした電流制御回路を提
供することにある。
れたもので、その目的とするところは、設定急変及び外
乱の両方に対して容易に最適調整が可能であり、高速の
応答、追従性能が得られるようにした電流制御回路を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、電圧形電力変換装置の出力電流をそ
の指令値と検出値との偏差に基づきフィードバック制御
する電流調節器と、負荷インピーダンスに応じ出力電流
指令値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワー
ド補償回路とを備え、電流調節器出力及び補償信号を加
算して電力変換装置の出力電圧指令値を得るようにした
電流制御回路において、前記出力電流指令値が入力され
る一次遅れ要素を備え、この一次遅れ要素を介した出力
電流指令値と出力電流検出値との偏差を電流調節器に入
力するものである。
め、第１の発明は、電圧形電力変換装置の出力電流をそ
の指令値と検出値との偏差に基づきフィードバック制御
する電流調節器と、負荷インピーダンスに応じ出力電流
指令値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワー
ド補償回路とを備え、電流調節器出力及び補償信号を加
算して電力変換装置の出力電圧指令値を得るようにした
電流制御回路において、前記出力電流指令値が入力され
る一次遅れ要素を備え、この一次遅れ要素を介した出力
電流指令値と出力電流検出値との偏差を電流調節器に入
力するものである。
【０００９】また、第２の発明は、出力電流指令値が入
力されてその変化率を制限する加減速演算器を備え、こ
の加減速演算器を介した出力電流指令値と出力電流検出
値との偏差を電流調節器に入力するようにしたものであ
る。
力されてその変化率を制限する加減速演算器を備え、こ
の加減速演算器を介した出力電流指令値と出力電流検出
値との偏差を電流調節器に入力するようにしたものであ
る。
【００１０】
【作用】第１の発明においては、外乱に対する必要な応
答を確保させた制御定数を電流調節器に設定したうえ
で、電流調節器の電流指令値の入力側に新たに挿入した
一次遅れ要素を調整することにより、設定急変に対する
オーバーシュートを極小化し、設定急変及び外乱の両者
に対して所期の応答特性を得ることができる。
答を確保させた制御定数を電流調節器に設定したうえ
で、電流調節器の電流指令値の入力側に新たに挿入した
一次遅れ要素を調整することにより、設定急変に対する
オーバーシュートを極小化し、設定急変及び外乱の両者
に対して所期の応答特性を得ることができる。
【００１１】第２の発明においては、第１の発明と同様
に外乱に対する必要な応答を確保させた制御定数を電流
調節器に設定したうえで、電流調節器の電流指令値の入
力側に新たに挿入した加減速演算器を調整して電流指令
値の変化率を制限することにより、設定急変に対するオ
ーバーシュートを極小化し、設定及び外乱の両者に対し
て所期の応答特性を得ることができる。また、電流指令
値が交流量である場合にも、定常偏差による悪影響のな
い理想的な制御特性が得られる。
に外乱に対する必要な応答を確保させた制御定数を電流
調節器に設定したうえで、電流調節器の電流指令値の入
力側に新たに挿入した加減速演算器を調整して電流指令
値の変化率を制限することにより、設定急変に対するオ
ーバーシュートを極小化し、設定及び外乱の両者に対し
て所期の応答特性を得ることができる。また、電流指令
値が交流量である場合にも、定常偏差による悪影響のな
い理想的な制御特性が得られる。
【００１２】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図１は第１の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。図６または図７と同一の構成要素には同一の符号を
付して詳述を省略し、以下では異なる部分を中心に説明
すると、この実施例では図７に示した電流制御回路に対
して、伝達関数Ｇ（ｓ）＝１／（１＋Ｔｓ）で表わされ
るところの一次遅れ要素１７が付加されている。なお、
この一次遅れ要素１７は、アナログ回路またはディジタ
ル回路により容易に実現することができる。
る。図１は第１の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。図６または図７と同一の構成要素には同一の符号を
付して詳述を省略し、以下では異なる部分を中心に説明
すると、この実施例では図７に示した電流制御回路に対
して、伝達関数Ｇ（ｓ）＝１／（１＋Ｔｓ）で表わされ
るところの一次遅れ要素１７が付加されている。なお、
この一次遅れ要素１７は、アナログ回路またはディジタ
ル回路により容易に実現することができる。
【００１３】すなわち、例えば直流量である電流指令値
ｉ*は、フィードフォワード補償回路１５に入力される
と共に一次遅れ要素１７にも入力されている。そして、
一次遅れ要素１７の出力が図示の符号にて減算器１１に
入力され、電流検出値ｉとの偏差が電流調節器１２に入
力されている。
ｉ*は、フィードフォワード補償回路１５に入力される
と共に一次遅れ要素１７にも入力されている。そして、
一次遅れ要素１７の出力が図示の符号にて減算器１１に
入力され、電流検出値ｉとの偏差が電流調節器１２に入
力されている。
【００１４】その動作を説明すると、電流指令値ｉ*に
対して、フィードフォワード制御系の補償回路１５は負
荷インピーダンスに応じた電流指令値と電圧指令値との
関係を導いて最適な補償信号を出力し、加算器１６を介
してＰＷＭ回路１３の入力となる電圧指令値に加算す
る。また、電流指令値ｉ*は、上記一次遅れ要素１７及
び減算器１１を介して電流調節器１２に供給される。
対して、フィードフォワード制御系の補償回路１５は負
荷インピーダンスに応じた電流指令値と電圧指令値との
関係を導いて最適な補償信号を出力し、加算器１６を介
してＰＷＭ回路１３の入力となる電圧指令値に加算す
る。また、電流指令値ｉ*は、上記一次遅れ要素１７及
び減算器１１を介して電流調節器１２に供給される。
【００１５】ここで、電流調節器１２を負荷急変等の外
乱に対する応答が最適になるように制御定数を調整、設
定した上で一次遅れ要素１７を調整することにより、電
流指令値ｉ*の変化による設定急変時には、一次遅れ要
素１７の出力よりも補償回路１５の出力を優先させてオ
ーバーシュートを未然に防ぎ、フィードフォワード制御
出力を直ちに電圧指令値に反映させて高速な応答性能を
得ることができる。また、前述の如く、負荷急変等によ
る外乱に対しては電流調節器１２の動作により高速な応
答性能を得ることが可能である。
乱に対する応答が最適になるように制御定数を調整、設
定した上で一次遅れ要素１７を調整することにより、電
流指令値ｉ*の変化による設定急変時には、一次遅れ要
素１７の出力よりも補償回路１５の出力を優先させてオ
ーバーシュートを未然に防ぎ、フィードフォワード制御
出力を直ちに電圧指令値に反映させて高速な応答性能を
得ることができる。また、前述の如く、負荷急変等によ
る外乱に対しては電流調節器１２の動作により高速な応
答性能を得ることが可能である。
【００１６】次に、図２は第２の発明の一実施例を示し
ている。この実施例は、図１の一次遅れ要素１７に代え
て、電流指令値変化率を制限する加減速演算器（スルー
レート・リミッタ）１８を挿入したものであり、主とし
て電流指令値ｉ*が交流信号により与えられる場合を考
慮している。つまり、電流指令値ｉ*が交流量である場
合、図１の一次遅れ要素１７を通すことで電流調節器１
２への指令値に位相遅れが生じ、定常的な制御偏差が発
生する。これにより高精度なフィードバック制御が不可
能になってしまう。
ている。この実施例は、図１の一次遅れ要素１７に代え
て、電流指令値変化率を制限する加減速演算器（スルー
レート・リミッタ）１８を挿入したものであり、主とし
て電流指令値ｉ*が交流信号により与えられる場合を考
慮している。つまり、電流指令値ｉ*が交流量である場
合、図１の一次遅れ要素１７を通すことで電流調節器１
２への指令値に位相遅れが生じ、定常的な制御偏差が発
生する。これにより高精度なフィードバック制御が不可
能になってしまう。
【００１７】そこで、図２の実施例では、交流量である
電流指令値ｉ*の変化率が通常状態の最大変化率以上で
ある場合に加減速演算器１８によってこれを制限するこ
とにより、検出値ｉとの間の位相ずれをなくし、定常状
態の制御偏差に悪影響を及ぼさないようにしたものであ
る。なお、その他の構成は図１と同一である。
電流指令値ｉ*の変化率が通常状態の最大変化率以上で
ある場合に加減速演算器１８によってこれを制限するこ
とにより、検出値ｉとの間の位相ずれをなくし、定常状
態の制御偏差に悪影響を及ぼさないようにしたものであ
る。なお、その他の構成は図１と同一である。
【００１８】この実施例の動作を説明すると、図１の実
施例と同様に、電流指令値ｉ*に対して、補償回路１５
は負荷インピーダンスに応じて電流指令値ｉ*と電圧指
令値との関係を導いて最適に調整し、補償信号を出力す
る。一方、電流調節器１２への入力となる電流指令値ｉ
*は前記加減速演算器１８を介して供給される。ここ
で、電流調節器１２を外乱に対する応答が最適になるよ
うに制御定数を調整、設定した上で加減速演算器１８を
調整することにより、電流指令値ｉ*の設定急変時に
は、加減速演算器１８により変化率が制限されて本来の
変化率が電流調節器１２の入力側に直接影響しない。こ
のため、補償回路１５からの補償信号が優先して電圧指
令値に反映されることとなり、オーバーシュートを生じ
ることなく高速な応答性能を得ることができる。
施例と同様に、電流指令値ｉ*に対して、補償回路１５
は負荷インピーダンスに応じて電流指令値ｉ*と電圧指
令値との関係を導いて最適に調整し、補償信号を出力す
る。一方、電流調節器１２への入力となる電流指令値ｉ
*は前記加減速演算器１８を介して供給される。ここ
で、電流調節器１２を外乱に対する応答が最適になるよ
うに制御定数を調整、設定した上で加減速演算器１８を
調整することにより、電流指令値ｉ*の設定急変時に
は、加減速演算器１８により変化率が制限されて本来の
変化率が電流調節器１２の入力側に直接影響しない。こ
のため、補償回路１５からの補償信号が優先して電圧指
令値に反映されることとなり、オーバーシュートを生じ
ることなく高速な応答性能を得ることができる。
【００１９】また、負荷急変等による外乱に対しては、
加減速演算器１８に関係なく電流調節器１２によって高
速な応答性能が得られるものである。なお、この実施例
は電流指令値ｉ*が直流量である場合にも適用可能であ
る。
加減速演算器１８に関係なく電流調節器１２によって高
速な応答性能が得られるものである。なお、この実施例
は電流指令値ｉ*が直流量である場合にも適用可能であ
る。
【００２０】次いで、図４は負荷側が単純なＬＲ負荷で
ない系統連系インバータシステムの主回路を示してい
る。この図４において、１は電源、３は連系する系統、
２１’は連系インピーダンスの抵抗分、２２’は連系イ
ンピーダンスのインダクタンス分を示している。
ない系統連系インバータシステムの主回路を示してい
る。この図４において、１は電源、３は連系する系統、
２１’は連系インピーダンスの抵抗分、２２’は連系イ
ンピーダンスのインダクタンス分を示している。
【００２１】上記電源１の電流制御回路としては例えば
図３に示すような構成が考えられ、この構成は第２の発
明の他の実施例に相当している。すなわち、図３では加
算器１６の出力側に更に加算器１９が設けられており、
加算器１６の出力に系統電圧検出値ｖ’を加算したもの
を電源１の最終的な電圧指令値としたものである。な
お、電流制御回路の構成及び動作は図２と同様であるた
め、説明を省略する。
図３に示すような構成が考えられ、この構成は第２の発
明の他の実施例に相当している。すなわち、図３では加
算器１６の出力側に更に加算器１９が設けられており、
加算器１６の出力に系統電圧検出値ｖ’を加算したもの
を電源１の最終的な電圧指令値としたものである。な
お、電流制御回路の構成及び動作は図２と同様であるた
め、説明を省略する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように第１の発明においては、電
流調節器の入力側に一次遅れ要素を挿入したことによ
り、電流調節器を外乱に対して最適調整した上でフィー
ドフォワード補償回路との協調をとることができる。こ
れにより、設定急変及び外乱の両者に対して最適調整を
容易に行なうことができ、オーバーシュートのおそれも
なく何れに対しても高速応答が可能な電流制御回路を低
コストにて実現することができる。
流調節器の入力側に一次遅れ要素を挿入したことによ
り、電流調節器を外乱に対して最適調整した上でフィー
ドフォワード補償回路との協調をとることができる。こ
れにより、設定急変及び外乱の両者に対して最適調整を
容易に行なうことができ、オーバーシュートのおそれも
なく何れに対しても高速応答が可能な電流制御回路を低
コストにて実現することができる。
【００２３】第２の発明においては、電流調節器の入力
側に加減速演算器を挿入したことにより、第１の発明と
同様に電流調節器を外乱に対して最適調整した上でフィ
ードフォワード補償回路との協調をとることができ、設
定急変及び外乱の何れに対しても簡易な最適調整によっ
て高速応答が可能になる。また、電流指令値が交流量で
ある場合にも定常偏差を悪化させることがないため、電
源としての電力変換装置を広い応用分野で高性能化する
ことができる。
側に加減速演算器を挿入したことにより、第１の発明と
同様に電流調節器を外乱に対して最適調整した上でフィ
ードフォワード補償回路との協調をとることができ、設
定急変及び外乱の何れに対しても簡易な最適調整によっ
て高速応答が可能になる。また、電流指令値が交流量で
ある場合にも定常偏差を悪化させることがないため、電
源としての電力変換装置を広い応用分野で高性能化する
ことができる。
【図１】第１の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】第２の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】第２の発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】系統連系インバータシステムの主回路構成図で
ある。
ある。
【図５】電源装置の主回路構成図である。
【図６】従来技術の構成図である。
【図７】従来技術の構成図である。
１１ 減算器 １２ 自動電流調節器（ＡＣＲ） １３ ＰＷＭ回路 １４ パルス成形回路 １５ フィードフォワード補償回路 １６，１９ 加算器 １７ 一次遅れ要素 １８ 加減速演算器
Claims (2)
- 【請求項１】 電圧形電力変換装置の出力電流をその指
令値と検出値との偏差に基づきフィードバック制御する
電流調節器と、負荷インピーダンスに応じ出力電流指令
値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワード補
償回路とを備え、電流調節器出力及び補償信号を加算し
て電圧形電力変換装置の出力電圧指令値を得るようにし
た電流制御回路において、 前記出力電流指令値が入力される一次遅れ要素を備え、
この一次遅れ要素を介した出力電流指令値と出力電流検
出値との偏差を電流調節器に入力することを特徴とする
電流制御回路。 - 【請求項２】 電圧形電力変換装置の出力電流をその指
令値と検出値との偏差に基づきフィードバック制御する
電流調節器と、負荷インピーダンスに応じ出力電流指令
値に基づいて補償信号を演算するフィードフォワード補
償回路とを備え、電流調節器出力及び補償信号を加算し
て電圧形電力変換装置の出力電圧指令値を得るようにし
た電流制御回路において、 前記出力電流指令値が入力されてその変化率を制限する
加減速演算器を備え、この加減速演算器を介した出力電
流指令値と出力電流検出値との偏差を電流調節器に入力
することを特徴とする電流制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06753794A JP3235331B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 電流制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06753794A JP3235331B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 電流制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07255177A true JPH07255177A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3235331B2 JP3235331B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=13347833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06753794A Expired - Lifetime JP3235331B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 電流制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235331B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006296115A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Hitachi Ltd | 電圧形自励変換装置 |
| JP2009072042A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 交直変換器の制御装置 |
| JP2009545938A (ja) * | 2006-08-01 | 2009-12-24 | エスエーヴェー−オイロドライブ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コムパニー コマンディトゲゼルシャフト | 駆動装置および方法 |
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