JPH08251916A - 直流電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】出力電圧基準の大きさに拘らず出力電圧リプル
を抑制できる直流電圧発生装置を提供すること。 【構成】系統からの交流電力を直流に変換するコンバー
タと、コンバータにより変換された直流電力を更に交流
に変換するインバータと、インバータから電力を出力す
る際にインバータ入力部の電圧変動を抑制する直流コン
デンサと、インバータから出力される交流電圧を変換す
るインバータトランスと、インバータトランスから出力
される交流電力を直流に変換する整流器とからなる直流
電圧発生装置において、出力電圧基準よりコンバータ電
圧基準を算出する演算回路と、一つの電圧基準でコンバ
ータとインバータを制御して出力電圧基準の大きさに拘
らずインバータのパルス幅を一定にするインバータゲー
ト決定回路を設けているので、出力電圧基準の大きさに
拘らず出力電圧リプルを抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電圧発生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流電圧発生装置を図９を参照し
て説明する。同図に示すように、まず系統からコンバー
タ１に電力が供給され、コンバータ１により交流から直
流に変換される。コンバータ１により直流に変換された
電力は、インバータ２により再び交流に変換される。イ
ンバータ２より電力が出力される際にコンバータ１の直
流部の電圧変動を抑制するため、直流コンデンサ３がコ
ンバータ１の直流側にコンバータ１と並列に接続されて
いる。インバータ２の出力側にインバータトランス４が
接続され、このインバータトランス４により昇圧され、
整流器５により直流に変換された後、負荷６に電力が供
給される。

【０００３】出力電圧のリプルを低減するため、整流器
５の直流側にはリプル低減用コンデンサ７及び抵抗８を
直列に接続した回路が整流器５と並列に取り付けられて
いる。また、負荷６と並列に取り付けられている出力電
圧検出値９により出力電圧が検出される。出力電圧検出
器９により検出された出力電圧検出値と出力電圧基準を
もとに、インバータゲート決定回路１０によって変換さ
れた信号を基にインバータ２が制御される。

【０００４】また、直流コンデンサ３と並列に接続され
ているコンバータ電圧検出器１１によりコンバータ電圧
が検出される。さらに、前記出力電圧基準とは独立した
コンバータ電圧基準と、コンバータ電圧検出器１１によ
り検出されたコンバータ電圧検出値を基にコンバータ制
御回路１２によりコンバータ制御量が決定される。

【０００５】コンバータ１の入力側には交流電圧検出器
１３が設けられ、交流電圧検出器１３により検出された
交流電圧検出値及びコンバータ制御量を基にコンバータ
ゲート決定回路１４によりコンバータ１の各アームの点
弧タイミングが決定され、コンバータ１の各アームにオ
ン指令を与え、定電圧制御を行う。

【０００６】出力電圧基準立ち上げ時は、主にコンバー
タ制御量を変化させて制御を行い、出力電圧基準立ち上
げ完了後は、主にインバータのパルス幅を調整すること
により、出力電圧の微調整を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の直流電圧発生装置は、出力電圧基準とコンバー
タ電圧基準が独立であるので、各々の電圧基準の設定に
よりインバータのパルス幅が異なる場合があり、これに
より出力電圧が同じでもそのリプルが大きくなり、負荷
の寿命が低下する恐れがある。本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、その目的は出力電圧基準の大きさに
拘らず出力電圧リプルを抑制できる直流電圧発生装置を
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
に、本発明の請求項１は、系統からの交流電力を直流に
変換するコンバータと、前記コンバータにより変換され
た直流電力を更に交流に変換するインバータと、前記イ
ンバータから電力を出力する際に当該インバータ入力部
の電圧変動を抑制する直流コンデンサと、前記インバー
タから出力される交流電圧を変換するインバータトラン
スと、前記インバータトランスから出力される交流電力
を直流に変換する整流器とから構成される直流電圧発生
装置において、出力電圧基準より前記コンバータ電圧基
準を算出する演算回路と、一つの電圧基準で前記コンバ
ータと前記インバータを制御して出力電圧基準の大きさ
に拘らず前記インバータのパルス幅を一定にするインバ
ータゲート決定回路を設け、出力電圧リプルを抑制する
ことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項２は、系統からの交
流電力を直流に変換するコンバータと、前記コンバータ
により変換された直流電力を更に交流に変換するインバ
ータと、前記インバータから電力を出力する際に当該イ
ンバータ入力部の電圧変動を抑制する直流コンデンサ
と、前記インバータから出力される交流電力を直流に変
換する整流器とから構成される直流電圧発生装置におい
て、出力電圧基準より前記コンバータ電圧基準を算出す
る演算回路と、一つの電圧基準で前記コンバータと前記
インバータを制御して、出力電圧基準立ち上げ時までは
前記コンバータ電圧基準を高めに設定し、出力電圧基準
立ち上げ完了後は出力電圧基準の大きさに拘らず前記イ
ンバータのパルス幅を一定にするインバータゲート決定
回路を設け、出力電圧リプルを抑制することを特徴とす
る。

【００１０】さらに、本発明の請求項３は、系統からの
交流電力を直流に変換するコンバータと、前記コンバー
タにより変換された直流電力を更に交流に変換するイン
バータと、前記インバータから電力を出力する際に当該
インバータ入力部の電圧変動を抑制する直流コンデンサ
と、前記インバータから出力される交流電圧を変換する
インバータトランスと、前記インバータトランスから出
力される交流電力を直流に変換する整流器とから構成さ
れる直流電圧発生装置において、出力電圧基準と負荷電
流を基に前記コンバータ電圧基準を算出する演算回路
と、一つの電圧基準で前記コンバータと前記インバータ
を制御して、出力電圧基準の大きさに拘らず前記インバ
ータのパルス幅を一定にするインバータゲート決定回路
を設け、出力電圧リプルを抑制することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明（請求項１〜請求項３対応）によれば、
出力電圧基準を変化させても出力電圧リプルを抑制でき
る。したがって、電源の性能を向上させることができ、
負荷の寿命を延ばすことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は、本発明の一実施例（請求項１対応）を構成
図であり、図２は図１のインバータ出力電圧波形及びイ
ンバータトランス２次電圧波形を示す図である。なお、
既に説明した図９の従来例と同一構成部分には同一符号
を付して重複説明は省略する。

【００１３】図１において、電圧基準を基に演算回路１
５によりコンバータ電圧基準が算出され、その後、コン
バータ制御回路１２によりコンバータ制御量が決定さ
れ、コンバータゲート決定回路１４によりコンバータ１
の各アームの点弧タイミングが決定され、コンバータ１
の各アームにオン指令を与え、定電圧制御を行う。ただ
し、演算回路１５ではゲインＫを掛ける回路である。

【００１４】出力電圧リプルはほぼインバータ出力電圧
のパルス幅により決まるので、出力電圧基準の大きさに
拘らず出力電圧リプルを抑制するためには、まず出力電
圧リプルを抑制するために設定すべきパルス幅を検討
し、更にこのパルス幅に対して所定の出力電圧を出力で
きるようなコンバータ電圧を出力させればよい。

【００１５】そこで、次にインバータ出力電圧波形を図
２について説明する。インバータトランス４が３相のオ
ープンデルタ／スター結線の場合、パルス幅が１２０°
^elの時に最もリプルが小さくなると考えられるが、イン
バータトランス４の漏れインダクタンス等によりインバ
ータトランスの２次電圧のパルス幅は、２０°^el程度広
がると考えると、インバータ２のパルス幅が１００°^el
程度で出力電圧のリプルは最も小さくなる。

【００１６】よって、インバータ２のパルス幅を１００
°^el程度で一定とすると、コンバータ電圧基準を、

【００１７】

【数１】 のように設定すればよい。したがって、演算回路１５を
（１）式で求めたゲインＫを掛ける回路とすることによ
り、出力電圧基準を変化させて出力電圧リプルを抑制で
きる。

【００１８】上述したように、本実施例によれば、出力
電圧基準を変化させても出力電圧リプルを抑制すること
ができ、電源の性能を向上させることができ、負荷の寿
命を伸ばすことができる。

【００１９】図３は本発明の他の実施例（請求項２対
応）の構成図であり、図４は図３の演算回路１６の構成
図である。なお、図１の実施例と同一構成部分には同一
符号を付して重複説明は省略する。

【００２０】同図に示すように、本実施例では出力電圧
基準を基にコンバータ電圧基準を算出する演算回路１６
を設ける。この演算回路１６によりコンバータ電圧基準
が算出され、その後、コンバータ制御回路１２によりコ
ンバータ制御量が決定され、コンバータゲート決定回路
１４によりコンバータ１の各アームの点弧タイミングが
決定され、コンバータ１の各アームにオン指令を与え、
定電圧制御を行う。

【００２１】この演算回路１６の構成は図４に示すよう
に、まず出力電圧基準の上昇率を電圧に変換する上昇率
検出回路２１を設け、更にその電圧がある設定電圧以上
であるかどうか判断する過電圧検出回路２２を設ける。
この過電圧検出回路２２により出力電圧基準が立ち上げ
時かどうか判断する。

【００２２】そして、選択回路２３より出力電圧基準が
立ち上げ時の場合は立ち上げ時のコンバータ電圧基準設
定値を、出力電圧基準が定常状態の時は出力電圧基準に
（１）式で求めたゲインＫを掛けたものを、コンバータ
電圧基準として出力する。

【００２３】上述したように、本実施例によれば、出力
電圧基準を変化させても出力電圧リプルを抑制すること
ができ、電源の性能を向上させることができ、負荷の寿
命を伸ばすことができる。

【００２４】図５は本発明の更に他の実施例（請求項２
対応）の構成図であり、図６は図５の演算回路１７の構
成図である。なお、図１の実施例と同一構成部分には同
一符号を付して重複説明は省略する。同図に示すよう
に、本実施例では出力電圧基準を基にコンバータ電圧基
準を算出する演算回路１７を設ける。この演算回路１７
の構成図を図６に示す。

【００２５】図６に示すように、演算回路１７へは外部
より予告信号を入力する。この予告信号を基に切換回路
３１により予告信号入力前は零ボルト、予告信号入力後
は出力電圧基準ＡにゲインＫをかけたものを、コンバー
タ電圧基準Ｂとして出力する。更に、このコンバータ電
圧基準Ｂかまたは出力電圧基準にゲインＫを掛けたもの
のうち、最大値選択回路３２によりどちらか大きい方を
選択し、コンバータ電圧基準として出力する。ただし、
出力電圧基準立ち上げ完了後は、出力電圧基準にゲイン
Ｋを掛けたものを選択するものとする。

【００２６】このようにすれば、出力電圧基準が立ち上
がる前でも、予告信号によりコンバータ電圧基準を立ち
上げることができ、出力電圧基準とコンバータ電圧基準
を同時に立ち上げる場合よりも、出力電圧を早く立ち上
げることができる。

【００２７】したがって、本実施例によれば、出力電圧
基準を変化させても出力電圧リプルを抑制することがで
き、電源の性能を向上させることができ、負荷の寿命を
伸ばすことができる。

【００２８】図７は、本発明の更にまた他の実施例（請
求項３対応）の構成図であり、図８は図７の演算回路１
８の構成図である。なお、図１の実施例と同一構成部分
には同一符号を付して重複説明は省略する。

【００２９】既に説明した図１の実施例では、出力電圧
のリプルを抑制するためには、インバータトランスの漏
れインダクタンス等を考慮すると、インバータ出力電圧
のパルス幅は１００°^el程度にすればよいと説明した
が、非線形抵抗負荷等の場合、負荷電流が変化すると、
インバータのパルスが同じ場合でもインバータ出力電圧
の波形が変化して、出力電圧リプルも異なってくると考
えられる。

【００３０】そこで、本実施例では、出力電圧基準を基
にコンバータ電圧基準を算出する演算回路１８と、負荷
電流を検出する負荷電流検出器１９を設け、負荷電流検
出器１９で検出された負荷電流検出値を演算回路１８に
入力している。

【００３１】この演算回路１８の機能を図８に示す構成
図について説明する。同図において、出力電圧基準をも
とにコンバータ電圧基準設定回路４１により、コンバー
タ電圧基準Ｃを算出する。更に、コンバータ電圧基準調
整回路４２により、コンバータ電圧基準Ｃの値を負荷電
流検出値をもとに調整する。例えば、同じ出力電圧でも
負荷電流が大きい場合、インバータ出力電圧のパルス幅
が広がるので、出力電圧リプルを抑制するためには、イ
ンバータの設定パルス幅を狭くする必要がある。そし
て、調整後の値をコンバータ電圧基準として出力する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流電圧
発生装置によれば、出力電圧基準の大きさに拘らず出力
電圧リプルを抑制することができる。したがって、電源
の性能を向上させることができ、負荷の寿命を延ばすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成図。

【図２】図１のインバータ出力電圧波形及びインバータ
トランス２次電圧波形を示す図。

【図３】本発明の他の実施例の構成図。

【図４】図３の一部詳細図。

【図５】本発明の更に他の実施例の構成図。

【図６】図５の一部詳細図。

【図７】本発明の更にまた他の実施例の構成図。

【図８】図７の一部詳細図。

【図９】従来の直流電圧発生装置の制御装置を示す構成
図。

【符号の説明】

１…コンバータ、２…インバータ、３…直流コンデン
サ、４…インバータトランス、５…整流器、６…負荷、
７…リプル低減用コンデンサ、８…抵抗、９…出力電圧
検出器、１０…インバータゲート決定回路、１１…コン
バータ電圧検出器、１２…コンバータ制御回路、１３…
交流電圧検出器、１４…コンバータゲート決定回路、１
５，１６，１７，１８…演算回路、１９…負荷電流検出
器、２１…上昇率検出回路、２２…過電圧検出回路、２
３…選択回路、３１…切換回路、３２…最大値選択回
路、４１…コンバータ電圧基準設定回路、４２…コンバ
ータ電圧基準調整回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 系統からの交流電力を直流に変換するコ
   ンバータと、前記コンバータにより変換された直流電力
   を更に交流に変換するインバータと、前記インバータか
   ら電力を出力する際に当該インバータ入力部の電圧変動
   を抑制する直流コンデンサと、前記インバータから出力
   される交流電圧を変換するインバータトランスと、前記
   インバータトランスから出力される交流電力を直流に変
   換する整流器とから構成される直流電圧発生装置におい
   て、出力電圧基準より前記コンバータ電圧基準を算出す
   る演算回路と、一つの電圧基準で前記コンバータと前記
   インバータを制御して出力電圧基準の大きさに拘らず前
   記インバータのパルス幅を一定にするインバータゲート
   決定回路を設け、出力電圧リプルを抑制することを特徴
   とする直流電圧発生装置。
2. 【請求項２】 系統からの交流電力を直流に変換するコ
   ンバータと、前記コンバータにより変換された直流電力
   を更に交流に変換するインバータと、前記インバータか
   ら電力を出力する際に当該インバータ入力部の電圧変動
   を抑制する直流コンデンサと、前記インバータから出力
   される交流電力を直流に変換する整流器とから構成され
   る直流電圧発生装置において、出力電圧基準より前記コ
   ンバータ電圧基準を算出する演算回路と、一つの電圧基
   準で前記コンバータと前記インバータを制御して、出力
   電圧基準立ち上げ時までは前記コンバータ電圧基準を高
   めに設定し、出力電圧基準立ち上げ完了後は出力電圧基
   準の大きさに拘らず前記インバータのパルス幅を一定に
   するインバータゲート決定回路を設け、出力電圧リプル
   を抑制することを特徴とする直流電圧発生装置。
3. 【請求項３】 系統からの交流電力を直流に変換するコ
   ンバータと、前記コンバータにより変換された直流電力
   を更に交流に変換するインバータと、前記インバータか
   ら電力を出力する際に当該インバータ入力部の電圧変動
   を抑制する直流コンデンサと、前記インバータから出力
   される交流電圧を変換するインバータトランスと、前記
   インバータトランスから出力される交流電力を直流に変
   換する整流器とから構成される直流電圧発生装置におい
   て、出力電圧基準と負荷電流を基に前記コンバータ電圧
   基準を算出する演算回路と、一つの電圧基準で前記コン
   バータと前記インバータを制御して、出力電圧基準の大
   きさに拘らず前記インバータのパルス幅を一定にするイ
   ンバータゲート決定回路を設け、出力電圧リプルを抑制
   することを特徴とする直流電圧発生装置。