JPH10164849A - コンバータのｄｃオフセットを調節する方法及び装置 - Google Patents

コンバータのｄｃオフセットを調節する方法及び装置

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JPH10164849A
JPH10164849A JP9285441A JP28544197A JPH10164849A JP H10164849 A JPH10164849 A JP H10164849A JP 9285441 A JP9285441 A JP 9285441A JP 28544197 A JP28544197 A JP 28544197A JP H10164849 A JPH10164849 A JP H10164849A
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デーラー ペーター
Osvin Gaupp
ガウップ オズヴィン
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ABB AB
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Asea Brown Boveri AB
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    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンバータのＤＣオフセットを調節ための方法
及び装置が提供される。 【解決手段】本発明は、ＡＣ電圧側にあるコンバータ１
の出力電圧が、電子的に処理されるレベルまで出力電圧
を減少する本質的に受動ローパスフィター（５）に供給
される点に特徴づけられる。スイッチング命令を遅延す
ることによって、ＤＣオフセットを実質的にゼロに制御
するコントローラ（６）がローパスフィルター（５）の
下流に接続される。このローパスフィルターとコントロ
ーラは高電位に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、パワーエレクトロニク
スの分野に属し、特に、コンバータの半導体スイッチが
駆動回路のスイッチング命令に従ってスイッチオンおよ
びオフされ、ＤＣ中間回路とＡＣ電圧側にあるトランス
を有するコンバータのＤＣオフセットを調節する装置お
よび方法関する。
【０００２】
【発明の背景】Ｕ型コンバータ、即ちＡＣ電圧側にある
パワートランスに給電するＤＣ中間回路を有するコンバ
ータにおいて、問題がＡＣ電圧に含まれているＤＣ電圧
成分（ＤＣオフセット）にある。ＡＣ電圧（例えば、
７．５ｋＶ）の振幅と比較して、このＤＣオフセットは
非常に小さい（例えば、数ボルト或いは数ボルトの変
動）けれども、このＤＣオフセットは、トランスに飽和
をもたらす。これは、送信されるべきパワーを実質的に
減少したり、動作を不可能にしたりする。これらの影響
を減らすために、今日、以下の解決策が提案されてい
る。一方、構造的方策がトランスに取られている。特
に、エアーギャップが設けられたり、誘導測定プローブ
（例えば、ホールプローブ(Hall probes))がトランスに
挿入され、ＤＣオフセットが可能なかぎり調節される。
しかし、これらの方策は、比較的複雑で、高価であり、
ＤＣオフセットのみをある最小値に制御することができ
るものである。トランス上の構造的介入は比較的大きな
損失と雑音の発生を伴う。これらの欠点は、特に高電力
トランスには最早受入れがたいものである。
【０００３】他方、高精密なＤＣトランス（従って、高
価である）によるＤＣオフセットを測定し、調節するた
めの試みがなされている。しかし、この方策は、同様に
満足な調節が得られないし、制御はそれ相応に複雑であ
り、高価である。
【０００４】
【発明の概要】従って、本発明の目的は、コンバータの
ＤＣオフセットを調節する装置および方法を提供するこ
とであり、その装置或いは方法は組み立てるのにできる
限り簡単で、動作が確りしており、従来技術と比較して
ＤＣオフセットの改善されたオフセットを可能にする。
この目的は、請求項１の特徴によって始めに述べた型式
の装置、或いは方法の場合に、達成される。本発明の本
質は、ＡＣ電圧側のコンバータの出力電圧が本質的に受
動的（即ち、オフセットと無関係）であり、出力電圧の
交流成分を電子的に処理されことができるレベルに減少
するローパスフィルターに給電される。対応するスイッ
チング命令を若干遅らせ、或いはシフトすることによっ
て、ＤＣオフセットを実質的にゼロに制御するコントロ
ーラがローパスフィルターの下流側に接続される。ロー
パスフィルターは、受動および能動フィルターの組み合
わせとして設計されるのが好ましい。特に、受動フィル
ターの使用は、オペアンプ（演算増幅器）が、追加のＤ
Ｃオフセットを加えないという利点を有している。電子
的測定及び制御回路がコンバータのパワーカレントポテ
ンシャルにあるので、コントローラの出力信号は、コン
バータのスイッチの駆動回路にディジタル化した型式で
光学的に給電されるのが好ましい。Ａ／Ｄコンバータ
は、Ａ／Ｄコンバータによって加えられたＤＣオフセッ
トが自動的に調節されるように、コントローラの下流に
接続されるのが有利である。このコントローラの利得
は、例えば２５−７５μｓ／Ｖの範囲に達する。本発明
は、際立ったオフセット特性を有する非常に好ましい標
準のオペアンプが現在市場で利用可能であるという事実
を用いている。
【０００５】他の例示的実施形態は対応する従属請求項
から理解できる。本発明による方法および本発明による
装置は、理想的な場合、トランスを妨害するＤＣオフセ
ットを有しないコンバータの出力電圧を与える。本発明
による解決策は、従来技術による解決策より実質的に費
用が少なく、より正確である。
【０００６】
【実施の形態】図面を参照すると、同じ参照番号は図面
を通じて同じ、或いは対応するパーツを示し、図１はブ
ロック図を示し、それを参照して本発明による方法及び
装置が説明される。符号１は、コンバータを示し、それ
は、ＤＣ電源によって表されているＤＣ電圧中間回路２
に接続されている。トランス３はＡＣ電源側に設けられ
ている。トランス３は負荷（図示されていない）、例え
ば、駆動モーター、電源装置等に接続される。コンバー
タ１によって発生されたＡＣ電圧は、避けることができ
ないＤＣ電圧成分（ＤＣオフセット）を有している。そ
れが大きすぎると、このＤＣ電圧成分はトランスを飽和
状態に導く。たとえＤＣオフセットは、制御されずに、
コンバータ１によって発生されるＡＣ電圧と比較して非
常に小さい（１０ｍＶ（ＤＣ）／７．５ｋＶ（ＡＣ）と
しても、機能する全体回路装置の能力に問題があるよう
なトランスへ損害を与える影響を有している。従って、
できる限り効率的にＤＣオフセットを抑圧することが必
要である。
【０００７】本発明によれば、この抑制は、先ずＡＣ電
圧側のコンバータの出力電圧を電子的に処理されるレベ
ルにすることによって達成される。この目的のために、
特定のカットオフ周波数より上の測定された出力電圧を
強く減衰するローパスフィルター５が設けられる。ロー
パスフィルター５の出力電圧をゼロに制御するコントロ
ーラ６がローパスフィルター５の下流に接続される。こ
れは、コントローラ６がコンバータ１のパワー半導体ス
イッチの駆動回路４に接続されることによって達成され
る。ＤＣオフセットは、コントローラ６に生じる電圧に
従って、スイッチオンおよびスイッチオフするための命
令を遅延することによって調節される。例えば、正のＤ
Ｃオフセットが測定された場合、正の半波をスイッチオ
ンすためのスイッチが、一周期以上測定されるように、
如何なるＤＣオフセットを決めることが最終的に最早可
能でなくなるまで、遅延される。負のＤＣオフセットの
場合、勿論、それは遅延される負の半波をスイッチオン
するための命令である。勿論、遅延に代えて、それぞれ
他のスイッチが早くスイッチオンすることも可能であ
り、一方、既に導通しているスイッチは早くスイッチオ
フされる。勿論、パルス幅変調によって、スイッチを駆
動するために同じことが言える。例えば、コントローラ
の利得は、２５−７５μｓ／Ｖ、特に、約５０μｓ／Ｖ
の範囲にある。即ち、コントローラの出力に生じる１ボ
ルト当たり約５０μｓの遅延が発生される。
【０００８】図２によると、ローパスフィルター５は受
動部分１０と能動部分１１を有することが好ましい。受
動成分フィルター１１は、例えば、ＲＣ素子の３段カス
ケードの形状で設計される。これは、３次のローパスフ
ィターである。受動フィルターは、固有のＤＣオフセッ
トが加わらないという利点を有している。結果的に、能
動成分フィルター１１の使用は、小さな温度ドリフトも
有する低いオフセットのオペアンプから作られるとが有
利である。このようなモジュールは、標準の、安い設計
で、市場で現在利用可能である。Ｐコントローラ、ＰＩ
コントローラ、或いはＩコントローラとして設計される
ことができるコントローラ６に対しても、同じことが言
える。Ｉコントローラは図２に示されている。Ａ／Ｄコ
ンバータばかりでなく、コントローラ６とローパスフィ
ルター５が、高電位にある残りの測定エレクトロニクス
と共に配列される。結果的に、発生したオフセットエラ
ーは、最早、ＡＣ電圧側にあるコンバータ１の出力電圧
のＤＣ電圧成分に引続き影響をあたえない。特に、コン
トローラ６の下流にあるＡ／Ｄコンバータ７の配列によ
って、Ａ／Ｄコンバータの影響が自動的に調節される。
コントローラ６に割り当てられたスイッチは、コンバー
タが動作していないとき、インテグレータをリセットす
るように働く。それは、コントローラ６に通じる光ファ
イバー９を介して駆動回路４によって駆動される。
【０００９】信号は、好ましくは、光ファイバー９によ
って駆動回路４とコントロラ又はＡ／Ｄコンバータ７間
に接続される接続される。測定エレクトロニクス、即ち
能動フィルター１１、コントローラ６、Ａ／Ｄコンバー
タ７および光カプラー８に絶縁トランスを介して、或い
はコンバータの出力電圧の結合出力によって必要な電力
が供給される。図３は３相コンバータ回路装置に対する
本発明の変形を示す。この場合、２セットのフィルター
５、コントローラ６およびＡ／Ｄコンバータ７が設けら
れ、それらはＡＣ電圧側のコンバータ１の出力の２つの
相間に各々の場合接続される。本発明は、簡単な手段で
ＤＣ成分を減少するために用いられるので、トランス３
が最早飽和現象を示さない。
【００１０】明らかに、上述の教示によって本発明のい
ろいろな変更および変形が可能である。従って、請求項
の範囲内で、本発明は特にここで述べられた以外につい
ても実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置のブロック図を示す。
【図２】ローパスフィルターとコントローラのための可
能な回路配置を示す。
【図３】３相コンバータ用の本発明の変形を示す。
【符号の説明】
１ コンバータ ２ ＤＣ電圧中間回路 ３ トランス ４ 駆動回路 ５ ローパスフィルター ６ コントローラ ７ Ａ／Ｄコンバータ ８ 光カプラー ９ 光ファイバー 10 受動素子フィルター 11 能動素子フィルター

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンバータ（１）の半導体スイッチが駆動
    回路（４）のスイッチング命令に従ってスイッチオンお
    よびオフされ、ＤＣ中間回路（２）とＡＣ電圧側にある
    トランス（３）を有するコンバータ（１）のＤＣオフセ
    ットを調節する装置において、 前記コンバータ（１）の、ＡＣ電圧側の出力電圧を電子
    的に処理されるレベルまで減少する本質的に能動設計の
    ローパスフィルター（５）が設けられ、且つ、駆動回路
    （４）に接続され、対応するスイッチング命令を遅延
    し、或いはシフトすることによって、ＤＣオフセットを
    本質的にゼロに制御するコントローラ、特に、、Ｐコン
    トローラ、Ｉコントローラ、またはＰＩコントローラ
    が、前記ローパスフィルター（５）に接続されているこ
    と、を特徴とする装置。
  2. 【請求項２】Ａ／Ｄコンバータ（７）が前記コントロー
    ラ（６）の下流側に接続され、且つ前記Ａ／Ｄコンバー
    タ（７）は光カプラー（８）と光ファイバー（９）を介
    して駆動回路（４）に接続れていることを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記ローパスフィルター（５）は、第１の
    受動パーツ（１０）と第２の能動パーツ（１１）を有
    し、前記ローパスフィルターのカットオフ周波数は、Ａ
    Ｃ電圧側にあるコンバータ（１）の出力電圧の周波数よ
    り実質的に低いことを特徴とする請求項１または請求項
    ２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記コントローラ（６）の制御ファクター
    は２５−７５μｓ／Ｖの範囲にあり、特に５０μｓ／Ｖ
    であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】半導体スイッチが駆動回路（４）のスイッ
    チング命令に従ってスイッチオンおよびオフされ、ＤＣ
    中間回路（２）とＡＣ電圧側にあるトランス（３）を有
    するコンバータ（１）のＤＣオフセットを調節する方法
    において、 ＡＣ電圧側の前記コンバータ（１）の出力電圧がローパ
    スフィルターされ、電子的に処理されるレベルまで減少
    され、且つ前記ＤＣオフセットがスイッチング命令を遅
    延することによって、ローパスフィルターされ、積分さ
    れた出力電圧に従って、実質的にゼロへ制御されること
    を特徴とする方法。
JP9285441A 1996-11-25 1997-10-17 コンバータのｄｃオフセットを調節する方法及び装置 Pending JPH10164849A (ja)

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