JPH10304568A - 電力補償装置 - Google Patents
電力補償装置Info
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- JPH10304568A JPH10304568A JP9166717A JP16671797A JPH10304568A JP H10304568 A JPH10304568 A JP H10304568A JP 9166717 A JP9166717 A JP 9166717A JP 16671797 A JP16671797 A JP 16671797A JP H10304568 A JPH10304568 A JP H10304568A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高調波成分の除去を簡単な回路で達成するこ
とが困難であった。 【解決手段】 負荷2に並列に補償電流供給回路4を接
続する。補償電流供給回路4はダイオード整流回路の他
にダイオードに並列に接続されたスイッチ、及びスイッ
チによる短絡回路の形成を可能にするためのリアクトル
を含む。補償電流供給回路4の負荷コンデンサC1 の電
圧を一定に制御するための信号によって基準正弦波電圧
の振幅を変調する。変調された基準正弦波電圧と負荷電
流との差に基づいて補償電流指令値を求める。補償電流
供給回路4の電流を補償電流指令値に等しくするための
PWM信号を形成してスイッチを制御する。
とが困難であった。 【解決手段】 負荷2に並列に補償電流供給回路4を接
続する。補償電流供給回路4はダイオード整流回路の他
にダイオードに並列に接続されたスイッチ、及びスイッ
チによる短絡回路の形成を可能にするためのリアクトル
を含む。補償電流供給回路4の負荷コンデンサC1 の電
圧を一定に制御するための信号によって基準正弦波電圧
の振幅を変調する。変調された基準正弦波電圧と負荷電
流との差に基づいて補償電流指令値を求める。補償電流
供給回路4の電流を補償電流指令値に等しくするための
PWM信号を形成してスイッチを制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負荷で発生した高調波電
流又は無効電流を除去して波形改善又は力率改善を図る
ための電力補償装置に関する。
流又は無効電流を除去して波形改善又は力率改善を図る
ための電力補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】交流電源回路における入力電流の波形改
善及び力率改善を行うために、負荷の瞬時有効電流成分
と瞬時無効電流成分とを求め、これに基づいて補償電流
を決定する方式が例えば特公昭61−775号公報に開
示されている。
善及び力率改善を行うために、負荷の瞬時有効電流成分
と瞬時無効電流成分とを求め、これに基づいて補償電流
を決定する方式が例えば特公昭61−775号公報に開
示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示されている方式においては、複雑な演算処理が要求さ
れ、装置が必然的にコスト高になる。
示されている方式においては、複雑な演算処理が要求さ
れ、装置が必然的にコスト高になる。
【0004】そこで、本発明の目的は比較的簡単に高調
波成分の低減及び力率改善を図ることができる電力補償
装置を提供することにある。
波成分の低減及び力率改善を図ることができる電力補償
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、単相又は多相の正弦波
交流電源に接続された単相又は多相の負荷に基づいて発
生する高調波電流又は無効電流を補償するための装置で
あって、前記負荷に対して並列に接続され、且つ前記交
流電源の電圧を直流電圧に変換するように構成されてお
り、且つスイッチをPWM信号でオン・オフすることに
よって高調波電流又は無効電流を供給することができる
ように構成されている補償電流供給回路と、前記交流電
源の電圧に同期して基準正弦波電圧を発生する基準正弦
波電圧発生手段と、前記負荷に流れる電流を検出する負
荷電流検出手段と、前記補償電流供給回路の直流出力電
圧を検出する直流電圧検出手段と、基準電圧源と、前記
直流電圧検出手段から得られた検出電圧と前記基準電圧
源の基準電圧との差の出力を得るための第1の減算手段
と、前記第1の減算手段で求めた差の出力を比例積分す
る比例積分手段と、前記基準正弦波電圧発生手段から得
られた基準正弦波電圧と前記比例積分手段の出力とを乗
算する乗算手段と、前記乗算手段の出力と前記負荷電流
検出手段の出力との差に対応する出力を補償電流指令値
として得るための第2の減算手段と、前記補償電流供給
回路で供給している補償電流を検出するための補償電流
検出手段と、前記第2の減算手段から得られた前記補償
電流指令値と前記補償電流検出手段の出力との差を求め
るための第3の減算手段と、前記交流電源の正弦波交流
電圧の周期よりも十分に短い周期で三角波電圧を繰返し
て発生する三角波発生手段と、前記三角波発生手段から
発生した三角波電圧と前記第3の減算手段の出力とを比
較してPWM信号を出力するコンパレータと、前記コン
パレータから得られたPWM信号に基づいて前記スイッ
チをオン・オフ制御するためのスイッチ制御駆動回路と
を備えていることを特徴とする電力補償装置に係わるも
のである。なお、請求項2に示すように、第1〜第4の
ダイオードと第1及び第2のスイッチで補償電流供給回
路を形成することができる。また、請求項3に示すよう
に第3及び第4のスイッチを追加することができる。ま
た、請求項4、5、6に示すように、3相回路とするこ
とができる。また、請求項7及び8に示すように、第3
の相の補償電流指令値及び補償電流検出値を第1及び第
2の相の補償電流指令値及び補償電流検出値に基づいて
得るように構成することができる。
目的を達成するための本発明は、単相又は多相の正弦波
交流電源に接続された単相又は多相の負荷に基づいて発
生する高調波電流又は無効電流を補償するための装置で
あって、前記負荷に対して並列に接続され、且つ前記交
流電源の電圧を直流電圧に変換するように構成されてお
り、且つスイッチをPWM信号でオン・オフすることに
よって高調波電流又は無効電流を供給することができる
ように構成されている補償電流供給回路と、前記交流電
源の電圧に同期して基準正弦波電圧を発生する基準正弦
波電圧発生手段と、前記負荷に流れる電流を検出する負
荷電流検出手段と、前記補償電流供給回路の直流出力電
圧を検出する直流電圧検出手段と、基準電圧源と、前記
直流電圧検出手段から得られた検出電圧と前記基準電圧
源の基準電圧との差の出力を得るための第1の減算手段
と、前記第1の減算手段で求めた差の出力を比例積分す
る比例積分手段と、前記基準正弦波電圧発生手段から得
られた基準正弦波電圧と前記比例積分手段の出力とを乗
算する乗算手段と、前記乗算手段の出力と前記負荷電流
検出手段の出力との差に対応する出力を補償電流指令値
として得るための第2の減算手段と、前記補償電流供給
回路で供給している補償電流を検出するための補償電流
検出手段と、前記第2の減算手段から得られた前記補償
電流指令値と前記補償電流検出手段の出力との差を求め
るための第3の減算手段と、前記交流電源の正弦波交流
電圧の周期よりも十分に短い周期で三角波電圧を繰返し
て発生する三角波発生手段と、前記三角波発生手段から
発生した三角波電圧と前記第3の減算手段の出力とを比
較してPWM信号を出力するコンパレータと、前記コン
パレータから得られたPWM信号に基づいて前記スイッ
チをオン・オフ制御するためのスイッチ制御駆動回路と
を備えていることを特徴とする電力補償装置に係わるも
のである。なお、請求項2に示すように、第1〜第4の
ダイオードと第1及び第2のスイッチで補償電流供給回
路を形成することができる。また、請求項3に示すよう
に第3及び第4のスイッチを追加することができる。ま
た、請求項4、5、6に示すように、3相回路とするこ
とができる。また、請求項7及び8に示すように、第3
の相の補償電流指令値及び補償電流検出値を第1及び第
2の相の補償電流指令値及び補償電流検出値に基づいて
得るように構成することができる。
【0006】
【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、簡単
な回路構成によって高調波成分の低減及び力率改善を達
成することができる。
な回路構成によって高調波成分の低減及び力率改善を達
成することができる。
【0007】
【実施例】次に、図1〜図8を参照して本発明の実施例
に係わる電力補償装置を説明する。図1において、3相
の正弦波交流電源1には整流器等を含んで高調波電流を
発生する3相負荷2が接続されている。この負荷2に基
づいて第1、第2及び第3相電源ライン3u、3v、3
wに流れる高調波電流成分又は無効電流を低減するため
に、補償電流供給回路4と、第1、第2及び第3相PW
M(パルス幅変調)信号形成回路5u、5v、5wと、
第1、第2及び第3相電流検出器6u、6v、6wと、
スイッチ制御駆動回路7とが設けられている。
に係わる電力補償装置を説明する。図1において、3相
の正弦波交流電源1には整流器等を含んで高調波電流を
発生する3相負荷2が接続されている。この負荷2に基
づいて第1、第2及び第3相電源ライン3u、3v、3
wに流れる高調波電流成分又は無効電流を低減するため
に、補償電流供給回路4と、第1、第2及び第3相PW
M(パルス幅変調)信号形成回路5u、5v、5wと、
第1、第2及び第3相電流検出器6u、6v、6wと、
スイッチ制御駆動回路7とが設けられている。
【0008】補償電流供給回路4のU、V、W相入力ラ
イン8u、8v、8wは負荷電流検出器6u、6v、6
wよりも電源側において電源ライン3u、3v、3wに
接続されている。図2に示すように補償電流供給回路4
は、3相ブリッジ接続された第1、第2、第3、第4、
第5及び第6のダイオードDua、Dub、Dva、Dvb、D
wa、Dwbを有する。第1の整流入力端子としてのU相の
ダイオードDua、Dubの相互接続点6はU相入力ライン
8uに接続され、第2の整流入力端子としてのV相のダ
イオードDva、Dvbの相互接続点10はV相入力ライン
8vに接続され、第3の整流入力端子としてのW相のダ
イオードDwa、Dwbの相互接続点11はW相入力ライン
8wに接続され、上側の3つのダイオードDua、Dva、
Dwaのカソードの相互接続点12は第1の整流出力端子
であって、第1の直流出力ライン13に接続され、下側
の3つのダイオードDub、Dvb、Dwbのアノードの相互
接続点14は第2の整流出力端子であって、第2の直流
出力ライン15に接続されている。ダイオードDua、D
ub、Dva、Dvb、Dwa、Dwbに対して並列にトランジス
タから成る第1、第2、第3、第4、第5及び第6のス
イッチQua、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbがそれぞれ
接続されている。第1及び第2の整流出力端子間即ち一
対の直流出力ライン13、15間にはコンデンサC1 が
接続されている。6個のスイッチQua〜Qwbの制御端子
(ベース)は図1のスイッチ制御駆動回路7の出力端子
S1 〜S6 に接続されている。ブリッジ整流回路の入力
ライン8u、8v、8wの相互間にはスイッチQua〜Q
wbのオン・オフの高調波成分を除去するための小容量の
高周波コンデンサCu 、Cv 、Cw が接続されている。
また、各入力ライン8u、8v、8wに直列にスイッチ
Qua〜Qwbのオン・オフの高調波成分除去用及び昇圧用
のリアクトルLu 、Lv 、Lw が接続されている。ま
た、補償電流の制御を実行するためにU、V、W相の電
流検出器CTu 、CTv 、CTw が入力ライン8u、8
v、8wに電磁結合されている。また、コンデンサC1
の電圧即ち直流出力電圧を検出するためのライン16が
コンデンサC1 の一端に接続されている。なお、電流検
出器CTu 、CTv 、DTw をコンデンサCu 、Cv 、
Cw よりも電源側の入力ライン8u 、8v 、8w に結合
させることができる。
イン8u、8v、8wは負荷電流検出器6u、6v、6
wよりも電源側において電源ライン3u、3v、3wに
接続されている。図2に示すように補償電流供給回路4
は、3相ブリッジ接続された第1、第2、第3、第4、
第5及び第6のダイオードDua、Dub、Dva、Dvb、D
wa、Dwbを有する。第1の整流入力端子としてのU相の
ダイオードDua、Dubの相互接続点6はU相入力ライン
8uに接続され、第2の整流入力端子としてのV相のダ
イオードDva、Dvbの相互接続点10はV相入力ライン
8vに接続され、第3の整流入力端子としてのW相のダ
イオードDwa、Dwbの相互接続点11はW相入力ライン
8wに接続され、上側の3つのダイオードDua、Dva、
Dwaのカソードの相互接続点12は第1の整流出力端子
であって、第1の直流出力ライン13に接続され、下側
の3つのダイオードDub、Dvb、Dwbのアノードの相互
接続点14は第2の整流出力端子であって、第2の直流
出力ライン15に接続されている。ダイオードDua、D
ub、Dva、Dvb、Dwa、Dwbに対して並列にトランジス
タから成る第1、第2、第3、第4、第5及び第6のス
イッチQua、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbがそれぞれ
接続されている。第1及び第2の整流出力端子間即ち一
対の直流出力ライン13、15間にはコンデンサC1 が
接続されている。6個のスイッチQua〜Qwbの制御端子
(ベース)は図1のスイッチ制御駆動回路7の出力端子
S1 〜S6 に接続されている。ブリッジ整流回路の入力
ライン8u、8v、8wの相互間にはスイッチQua〜Q
wbのオン・オフの高調波成分を除去するための小容量の
高周波コンデンサCu 、Cv 、Cw が接続されている。
また、各入力ライン8u、8v、8wに直列にスイッチ
Qua〜Qwbのオン・オフの高調波成分除去用及び昇圧用
のリアクトルLu 、Lv 、Lw が接続されている。ま
た、補償電流の制御を実行するためにU、V、W相の電
流検出器CTu 、CTv 、CTw が入力ライン8u、8
v、8wに電磁結合されている。また、コンデンサC1
の電圧即ち直流出力電圧を検出するためのライン16が
コンデンサC1 の一端に接続されている。なお、電流検
出器CTu 、CTv 、DTw をコンデンサCu 、Cv 、
Cw よりも電源側の入力ライン8u 、8v 、8w に結合
させることができる。
【0009】PWM信号形成回路5uは、図1に示すよ
うに、基準正弦波電圧発生回路17と、基準電圧源18
と、第1の減算手段19と、比例積分器20と、乗算手
段21、第2の減算手段22と、整流回路23と、電流
制御回路24とから成る。
うに、基準正弦波電圧発生回路17と、基準電圧源18
と、第1の減算手段19と、比例積分器20と、乗算手
段21、第2の減算手段22と、整流回路23と、電流
制御回路24とから成る。
【0010】基準正弦波発生回路17は、V相及びW相
のPWM信号形成回路5v、5wの基準正弦波発生回路
と一体的に形成されている。図3はこれを示すものであ
って、U、V、W相電源ライン3u、3v、3wに接続
された1次巻線25、26、27と、1次巻線25、2
6、27に電磁結合された2次巻線28、29、30
と、絶対値を得るための全波整流回路31、32、33
とから成る。2次巻線28、29、30からはU、V、
W相電圧Vu 、Vv 、Vw が得られ、これが整流回路3
1、32、33で全波整流されて絶対値の基準正弦波電
圧となる。
のPWM信号形成回路5v、5wの基準正弦波発生回路
と一体的に形成されている。図3はこれを示すものであ
って、U、V、W相電源ライン3u、3v、3wに接続
された1次巻線25、26、27と、1次巻線25、2
6、27に電磁結合された2次巻線28、29、30
と、絶対値を得るための全波整流回路31、32、33
とから成る。2次巻線28、29、30からはU、V、
W相電圧Vu 、Vv 、Vw が得られ、これが整流回路3
1、32、33で全波整流されて絶対値の基準正弦波電
圧となる。
【0011】第1の減算手段19はライン16によって
図2のコンデンサC1 に接続されていると共に基準電圧
源18に接続されており、コンデンサC1 の直流電圧と
基準電圧との差を出力する。この差の出力はコンデンサ
C1 の電圧を一定に保つための制御に使用される。
図2のコンデンサC1 に接続されていると共に基準電圧
源18に接続されており、コンデンサC1 の直流電圧と
基準電圧との差を出力する。この差の出力はコンデンサ
C1 の電圧を一定に保つための制御に使用される。
【0012】比例積分器20は第1の減算手段19の出
力に所定のゲインを乗算して積分し、コンデンサC1 の
直流電圧を一定にするための電圧制御信号を形成する。
この比例積分器20は図4に示すように例えばオペアン
プ34と3つの抵抗35、36、37とコンデンサ38
とから成る。
力に所定のゲインを乗算して積分し、コンデンサC1 の
直流電圧を一定にするための電圧制御信号を形成する。
この比例積分器20は図4に示すように例えばオペアン
プ34と3つの抵抗35、36、37とコンデンサ38
とから成る。
【0013】乗算器21は基準正弦波発生器17から得
られた基準正弦波電圧に比較積分器20から得られた電
圧制御信号を乗算した信号を形成する。この乗算器21
の出力は基準正弦波電圧の振幅を電圧制御信号で変調す
るものであり、図7(A)に示す絶対値の正弦波電圧と
なる。
られた基準正弦波電圧に比較積分器20から得られた電
圧制御信号を乗算した信号を形成する。この乗算器21
の出力は基準正弦波電圧の振幅を電圧制御信号で変調す
るものであり、図7(A)に示す絶対値の正弦波電圧と
なる。
【0014】第2の減算手段22は電圧制御情報を含ん
だ基準正弦波電圧から電流検出信号を減算して補償電流
指令値を得るものである。電流検出信号は電流検出器6
uで検出された電源ライン3uの電流を絶対値を得るた
めの全波整流回路23で全波整流したものであって、例
えば図7(B)に示すように高調波成分を示す信号であ
る。第2の減算器22は図7(A)の波形から図7
(B)の波形を減算して図7(C)に示す波形の出力を
発生する。
だ基準正弦波電圧から電流検出信号を減算して補償電流
指令値を得るものである。電流検出信号は電流検出器6
uで検出された電源ライン3uの電流を絶対値を得るた
めの全波整流回路23で全波整流したものであって、例
えば図7(B)に示すように高調波成分を示す信号であ
る。第2の減算器22は図7(A)の波形から図7
(B)の波形を減算して図7(C)に示す波形の出力を
発生する。
【0015】電流制御回路24は第2の減算手段22か
ら得られた電流指令値と補償電流供給回路4のU相電流
検出器CTu から得られた補償電流とに基づいてPWM
(パルス幅変調)信号を形成するものである。この電流
制御回路24は図5に示すように第3の減算手段39
と、絶対値を得るための全波整流回路40と、三角波発
生回路41と、コンパレータ43とから成る。第3の減
算手段39は、オペアンプ44と4つの抵抗45、4
6、47、48とから成る誤差増幅器であって、図1の
第2の減算手段22から得られた図7(C)の補償電流
指令値と補償電流供給回路4の電流検出器CTu の出力
を全波整流回路40で全波整流することによって得られ
た図7(D)の補償電流との差を示す誤差信号を出力す
る。なお、オペアンプ44の正入力端子は抵抗45を介
して図1の第2の減算手段22に接続され、負入力端子
は抵抗47を介して整流回路40に接続されている。ま
た、全波整流回路40は図1及び図2に示す電流検出器
CTu に接続されている。三角波発生回路41は電源1
の交流電圧の周波数(50Hz)よりも十分に高い繰返し
周波数(例えば20kHz )で図8(A)に示すような三
角波電圧Vt を発生する。コンパレータ43は図8
(A)に示すように三角波電圧Vt と第3の減算手段3
9の出力即ち誤差信号Ve とを比較して図8(B)に示
すPWM信号を出力する。誤差信号Ve のレベルは補償
電流指令値と補償電流との差の大きさによって変化し、
これによりPWMパルスの幅が変化し、補償電流を補償
電流指令値に一致させる動作及びコンデンサC1 の電圧
を一定にさせる動作が生じる。
ら得られた電流指令値と補償電流供給回路4のU相電流
検出器CTu から得られた補償電流とに基づいてPWM
(パルス幅変調)信号を形成するものである。この電流
制御回路24は図5に示すように第3の減算手段39
と、絶対値を得るための全波整流回路40と、三角波発
生回路41と、コンパレータ43とから成る。第3の減
算手段39は、オペアンプ44と4つの抵抗45、4
6、47、48とから成る誤差増幅器であって、図1の
第2の減算手段22から得られた図7(C)の補償電流
指令値と補償電流供給回路4の電流検出器CTu の出力
を全波整流回路40で全波整流することによって得られ
た図7(D)の補償電流との差を示す誤差信号を出力す
る。なお、オペアンプ44の正入力端子は抵抗45を介
して図1の第2の減算手段22に接続され、負入力端子
は抵抗47を介して整流回路40に接続されている。ま
た、全波整流回路40は図1及び図2に示す電流検出器
CTu に接続されている。三角波発生回路41は電源1
の交流電圧の周波数(50Hz)よりも十分に高い繰返し
周波数(例えば20kHz )で図8(A)に示すような三
角波電圧Vt を発生する。コンパレータ43は図8
(A)に示すように三角波電圧Vt と第3の減算手段3
9の出力即ち誤差信号Ve とを比較して図8(B)に示
すPWM信号を出力する。誤差信号Ve のレベルは補償
電流指令値と補償電流との差の大きさによって変化し、
これによりPWMパルスの幅が変化し、補償電流を補償
電流指令値に一致させる動作及びコンデンサC1 の電圧
を一定にさせる動作が生じる。
【0016】図1の制御駆動回路7はU相PWM信号形
成回路5uの電流制御回路24に接続されていると共
に、V相及びW相PWM信号形成回路5v、5wに含ま
れている電流制御回路に接続されており、出力端子S1
、S2 、S3 、S4 、S5 、S6 から図2のスイッチ
Qua、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbの制御端子(ベー
ス)を制御する信号を発生する。
成回路5uの電流制御回路24に接続されていると共
に、V相及びW相PWM信号形成回路5v、5wに含ま
れている電流制御回路に接続されており、出力端子S1
、S2 、S3 、S4 、S5 、S6 から図2のスイッチ
Qua、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbの制御端子(ベー
ス)を制御する信号を発生する。
【0017】図1においてV相及びW相PWM信号形成
回路5v、5wの詳細は示されていないが、U相PWM
信号形成回路5uと実質的に同一に構成されている。但
し、U相PWM信号発生回路5uの三角波発生回路41
とこれに対応するV相及びW相PWM信号形成回路5
v、5wの三角波発生回路とは同期動作するように相互
に関係付けられている。なお、V相及びW相PWM信号
形成回路5v、5wの三角波発生回路を省いてU相PW
M信号形成回路5uの三角波発生回路41を3相で共用
することができる。また、基準電圧源18、第1の減算
手段19及び比例積分器20のいずれか1つ又は2つ又
は全部をU相、V相及びW相PWM信号形成回路5u、
5v、5wの全てに設けないで共用することができる。
また、V相PWMパルス形成回路5vのV相の補償電流
指令値作成回路部分を省いてU相補償電流指令値とW相
補償電流指令値との合成によってV相電流指令値を得る
ことができる。図9はこれを示すものであってW相PW
M信号形成回路5wはU相PWM信号形成回路5uと同
様に形成され、乗算器21w、第2の減算手段22w、
整流回路23w、W相電流制御回路24w等の全てをU
相PWM信号形成回路5uと同様に有しているが、V相
PWM信号形成回路5v′は独立した補償電流値指令値
作成回路部分を有しておらず、U相の第2の減算手段2
2から得られたU相補償電流指令値とW相の第2の減算
手段22wから得られたW相補償電流指令値との合成に
基づいてV相補償電流指令値を求める演算回路50を有
している。演算回路50は、U相、V相及びW相補償電
流指令値をIu 、Iv 、Iw とした場合にIv =−(I
u +Iw )を演算するものである。演算回路50はV相
電流制御回路24vに接続されている。V相電流制御回
路24vはU相電流制御回路24と同様に形成されてい
る。V相電流制御回路24vで使用するV相補償電流値
は図2に示すようにV相の電流検出器CTv で得ても差
支えないが、図9に示すようにV相補償電流演算回路5
1で得ることができる。演算回路51はU相電流検出器
CTu の出力IcuとW相電流検出器CTw の出力Icwと
に基づいてIcv=−(Icu+Icw)を演算してV相補償
電流Icvを得る。
回路5v、5wの詳細は示されていないが、U相PWM
信号形成回路5uと実質的に同一に構成されている。但
し、U相PWM信号発生回路5uの三角波発生回路41
とこれに対応するV相及びW相PWM信号形成回路5
v、5wの三角波発生回路とは同期動作するように相互
に関係付けられている。なお、V相及びW相PWM信号
形成回路5v、5wの三角波発生回路を省いてU相PW
M信号形成回路5uの三角波発生回路41を3相で共用
することができる。また、基準電圧源18、第1の減算
手段19及び比例積分器20のいずれか1つ又は2つ又
は全部をU相、V相及びW相PWM信号形成回路5u、
5v、5wの全てに設けないで共用することができる。
また、V相PWMパルス形成回路5vのV相の補償電流
指令値作成回路部分を省いてU相補償電流指令値とW相
補償電流指令値との合成によってV相電流指令値を得る
ことができる。図9はこれを示すものであってW相PW
M信号形成回路5wはU相PWM信号形成回路5uと同
様に形成され、乗算器21w、第2の減算手段22w、
整流回路23w、W相電流制御回路24w等の全てをU
相PWM信号形成回路5uと同様に有しているが、V相
PWM信号形成回路5v′は独立した補償電流値指令値
作成回路部分を有しておらず、U相の第2の減算手段2
2から得られたU相補償電流指令値とW相の第2の減算
手段22wから得られたW相補償電流指令値との合成に
基づいてV相補償電流指令値を求める演算回路50を有
している。演算回路50は、U相、V相及びW相補償電
流指令値をIu 、Iv 、Iw とした場合にIv =−(I
u +Iw )を演算するものである。演算回路50はV相
電流制御回路24vに接続されている。V相電流制御回
路24vはU相電流制御回路24と同様に形成されてい
る。V相電流制御回路24vで使用するV相補償電流値
は図2に示すようにV相の電流検出器CTv で得ても差
支えないが、図9に示すようにV相補償電流演算回路5
1で得ることができる。演算回路51はU相電流検出器
CTu の出力IcuとW相電流検出器CTw の出力Icwと
に基づいてIcv=−(Icu+Icw)を演算してV相補償
電流Icvを得る。
【0018】
【波形及び力率改善の動作】図2の変換回路即ち補償電
流供給回路4において、第1〜第6のダイオードDua、
Dub、Dva、Dvb、Dwa、Dwbは3相ブリッジ接続され
ているので、3相全波整流回路としての機能を有する。
しかし、第1〜第6のスイッチQua〜Qwbから選択され
た2つが同時にオン制御されると、整流機能が停止し、
第1〜第3のリアクトルLu 、Lv 、Lw の内の2つを
含む短絡回路が形成される。例えば、交流電源1から第
1、第4及び第6のダイオードDua、Dvb、Dwbをオン
にする向きの電圧が発生している期間に第3及び第5の
スイッチQva、Qwaをオンにすると、1−8u−Lu −
Dua−Qva−Lv −8vから成る閉回路及び1−8u−
Lu −Dua−Qwa−Lw −8wから成る閉回路が形成さ
れる。これにより、コンデンサC1 の充電電流に関係の
ない波形及び力率改善用電流が流れる。スイッチQva、
Qwaのオン時間幅を変えると、波形及び力率改善用電流
の値が変化するので、波形及び力率を目標に近づけるよ
うに改善することが可能になる。今、3相交流電圧の一
部区間のみの動作を説明したが、別の区間においても同
様な動作が生じる。
流供給回路4において、第1〜第6のダイオードDua、
Dub、Dva、Dvb、Dwa、Dwbは3相ブリッジ接続され
ているので、3相全波整流回路としての機能を有する。
しかし、第1〜第6のスイッチQua〜Qwbから選択され
た2つが同時にオン制御されると、整流機能が停止し、
第1〜第3のリアクトルLu 、Lv 、Lw の内の2つを
含む短絡回路が形成される。例えば、交流電源1から第
1、第4及び第6のダイオードDua、Dvb、Dwbをオン
にする向きの電圧が発生している期間に第3及び第5の
スイッチQva、Qwaをオンにすると、1−8u−Lu −
Dua−Qva−Lv −8vから成る閉回路及び1−8u−
Lu −Dua−Qwa−Lw −8wから成る閉回路が形成さ
れる。これにより、コンデンサC1 の充電電流に関係の
ない波形及び力率改善用電流が流れる。スイッチQva、
Qwaのオン時間幅を変えると、波形及び力率改善用電流
の値が変化するので、波形及び力率を目標に近づけるよ
うに改善することが可能になる。今、3相交流電圧の一
部区間のみの動作を説明したが、別の区間においても同
様な動作が生じる。
【0019】図1のスイッチ制御駆動回路7はU相、V
相及びW相PWM信号形成回路5u、5v、5wの出力
を図6に示すように分配して第1〜第6のスイッチQua
〜Qwbを制御する。なお、図6においてPWM信号によ
る制御期間は縦線を付けて示されている。また、図6の
SWは縦線が付けられた区間のスイッチのオン・オフ動
作を示している。また、図6は原理的に示されている
が、実際には基準相電圧Vu 、Vv 、Vw に対して6個
のスイッチQua〜Qwbの制御信号の位相のずれが生じ
る。第1〜第6のスイッチQua〜Qwbのオン・オフ(S
W)動作期間は、図6の基準相電圧Vu 、Vv 、Vw に
基づいて決定される。3相の各相電流iu 、iv 、iw
の間にはiu =iv +iw の関係があるので、第1〜第
6のスイッチQua〜Qwbの3相の全てを制御しないで、
2相分を制御すればよい。図6においては第1〜第6の
主スイッチQua〜Qwbのオン・オフ(SW)制御を同一
期間に2相分のみ行っている。勿論、3相を同時に制御
しても差し支えない。今、基準相電圧Vu を基準にして
スイッチQua〜Qwbのオン・オフ(SW)動作を説明す
ると、0〜60度の第1の期間T1 では第2及び第6の
スイッチQub、Qwbをオン・オフ動作させる。60〜1
20度の第2の期間T2 では第3及び第5のスイッチQ
va、Qwaをオン・オフ動作させる。また、120〜18
0度の第3の期間T3 では第2及び第4のスイッチQu
b、Qvbをオン・オフ動作させる。また、180〜24
0度の第4の期間T4 では第1及び第5のスイッチQu
a、Qwaをオン・オフ動作させる。また、240〜30
0度の第5の期間T5 では第4及び第6のスイッチQv
b、Qwbをオン・オフ動作させる。また、300〜36
0度の第6の期間T6 では第1及び第3のスイッチQu
a、Qvaをオン・オフ動作させる。なお、3相スイッチ
ング方式を採用する場合には、上記に追加して第1のス
イッチQuaを第5の期間T5 でオン・オフ動作、第2の
スイッチQubを第2の期間T2 でオン・オフ動作、第3
のスイッチQvaを第1の期間T1 でオン・オフ動作、第
4のスイッチQvbを第4の期間T4 でオン・オフ動作、
第5のスイッチQwaを第3の期間T3 でオン・オフ動
作、第6のスイッチQwbを第6の期間T6 でオン・オフ
動作させる。第1及び第2のスイッチQua、Qubをオン
・オフさせるためのPWM信号はU相PWM信号形成回
路5uの出力であり、第3及び第4のスイッチQva、Q
vbをオン・オフさせるためのPWM信号はV相PWM信
号形成回路5vの出力であり、第5及び第6のスイッチ
Qwa、Qwbをオン・オフさせるためのPWM信号はW相
PWM信号形成回路5wの出力である。
相及びW相PWM信号形成回路5u、5v、5wの出力
を図6に示すように分配して第1〜第6のスイッチQua
〜Qwbを制御する。なお、図6においてPWM信号によ
る制御期間は縦線を付けて示されている。また、図6の
SWは縦線が付けられた区間のスイッチのオン・オフ動
作を示している。また、図6は原理的に示されている
が、実際には基準相電圧Vu 、Vv 、Vw に対して6個
のスイッチQua〜Qwbの制御信号の位相のずれが生じ
る。第1〜第6のスイッチQua〜Qwbのオン・オフ(S
W)動作期間は、図6の基準相電圧Vu 、Vv 、Vw に
基づいて決定される。3相の各相電流iu 、iv 、iw
の間にはiu =iv +iw の関係があるので、第1〜第
6のスイッチQua〜Qwbの3相の全てを制御しないで、
2相分を制御すればよい。図6においては第1〜第6の
主スイッチQua〜Qwbのオン・オフ(SW)制御を同一
期間に2相分のみ行っている。勿論、3相を同時に制御
しても差し支えない。今、基準相電圧Vu を基準にして
スイッチQua〜Qwbのオン・オフ(SW)動作を説明す
ると、0〜60度の第1の期間T1 では第2及び第6の
スイッチQub、Qwbをオン・オフ動作させる。60〜1
20度の第2の期間T2 では第3及び第5のスイッチQ
va、Qwaをオン・オフ動作させる。また、120〜18
0度の第3の期間T3 では第2及び第4のスイッチQu
b、Qvbをオン・オフ動作させる。また、180〜24
0度の第4の期間T4 では第1及び第5のスイッチQu
a、Qwaをオン・オフ動作させる。また、240〜30
0度の第5の期間T5 では第4及び第6のスイッチQv
b、Qwbをオン・オフ動作させる。また、300〜36
0度の第6の期間T6 では第1及び第3のスイッチQu
a、Qvaをオン・オフ動作させる。なお、3相スイッチ
ング方式を採用する場合には、上記に追加して第1のス
イッチQuaを第5の期間T5 でオン・オフ動作、第2の
スイッチQubを第2の期間T2 でオン・オフ動作、第3
のスイッチQvaを第1の期間T1 でオン・オフ動作、第
4のスイッチQvbを第4の期間T4 でオン・オフ動作、
第5のスイッチQwaを第3の期間T3 でオン・オフ動
作、第6のスイッチQwbを第6の期間T6 でオン・オフ
動作させる。第1及び第2のスイッチQua、Qubをオン
・オフさせるためのPWM信号はU相PWM信号形成回
路5uの出力であり、第3及び第4のスイッチQva、Q
vbをオン・オフさせるためのPWM信号はV相PWM信
号形成回路5vの出力であり、第5及び第6のスイッチ
Qwa、Qwbをオン・オフさせるためのPWM信号はW相
PWM信号形成回路5wの出力である。
【0020】例えばスイッチQvaのPWM信号での駆動
期間中におけるオン期間には1−8u−Lu−Dua−Q
va−Lv −8vの閉回路で補償電流が流れ、この後のス
イッチQvaのオフ期間には1−8u−lu −Dua−D1
−C1 −Dvb−Lv −8vの回路でコンデンサC1 が昇
圧充電される。従って、電源1の電圧が例えば200V
の場合にはコンデンサC1 の電圧は約350〜400V
に昇圧充電される。今、スイッチQvaのオン・オフ期間
による補償電流の供給及びコンデンサC1 の充電につい
て述べたが、他のスイッチのオン・オフ期間にも同様な
動作が生じる。
期間中におけるオン期間には1−8u−Lu−Dua−Q
va−Lv −8vの閉回路で補償電流が流れ、この後のス
イッチQvaのオフ期間には1−8u−lu −Dua−D1
−C1 −Dvb−Lv −8vの回路でコンデンサC1 が昇
圧充電される。従って、電源1の電圧が例えば200V
の場合にはコンデンサC1 の電圧は約350〜400V
に昇圧充電される。今、スイッチQvaのオン・オフ期間
による補償電流の供給及びコンデンサC1 の充電につい
て述べたが、他のスイッチのオン・オフ期間にも同様な
動作が生じる。
【0021】この実施例ではコンデンサC1 の電圧が一
定に制御されている。従って、補償電流供給回路4即ち
変換器自身の損失分を除き、変換器への基本波の有効電
力(電流)の流入及び流出がなくなるように制御されて
いることになる。なお、基本波有効電流が流入すると、
コンデンサC1 が充電され、この電圧が上昇し、逆に流
出すると、コンデンサC1 が放電され、この電圧が低下
する。これにより、コンデンサC1 の電圧が一定に制御
されていれば、基本波有効電流(電力)の流入及び流出
が平均値的に見て無くなることになる。この結果、補償
電流供給回路4は負荷2の電流に含まれている高調波電
流と基本波無効電流とを打ち消すための補償電流供給源
として機能し、図7(C)に示す減算手段22から出力
される補償電流指令値に対応した図7(D)に示す補償
電流出力が得られる。なお、比例積分器20の応答周波
数は基本周波数(電源周波数)以下に設定されているの
で、有効電流の中の高調波成分が補償され、基本波有効
電流が補償電流に含まれない。
定に制御されている。従って、補償電流供給回路4即ち
変換器自身の損失分を除き、変換器への基本波の有効電
力(電流)の流入及び流出がなくなるように制御されて
いることになる。なお、基本波有効電流が流入すると、
コンデンサC1 が充電され、この電圧が上昇し、逆に流
出すると、コンデンサC1 が放電され、この電圧が低下
する。これにより、コンデンサC1 の電圧が一定に制御
されていれば、基本波有効電流(電力)の流入及び流出
が平均値的に見て無くなることになる。この結果、補償
電流供給回路4は負荷2の電流に含まれている高調波電
流と基本波無効電流とを打ち消すための補償電流供給源
として機能し、図7(C)に示す減算手段22から出力
される補償電流指令値に対応した図7(D)に示す補償
電流出力が得られる。なお、比例積分器20の応答周波
数は基本周波数(電源周波数)以下に設定されているの
で、有効電流の中の高調波成分が補償され、基本波有効
電流が補償電流に含まれない。
【0022】上述から明らかなように本実施例によれば
比較的簡単な回路構成によって高調波成分の除去即ち波
形改善及び無効成分の除去即ち力率改善を良好に達成す
ることができる。
比較的簡単な回路構成によって高調波成分の除去即ち波
形改善及び無効成分の除去即ち力率改善を良好に達成す
ることができる。
【0023】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) PWM信号形成回路5u、5v、5wの一部又
は全部をマイクロコンピュータやDSP(ディジタル・
シグナル・プロセッサ)等のディジタル演算手段によっ
て構成してもよい。 (2) 電源1を単相電源とし、補償電流供給回路4を
第1〜第4のダイオードDua〜DvbとスイッチQua〜Q
vbを含む回路とすることができる。 (3) 図2において、例えば下半分のスイッチQub、
Qvb、Qwbを省くことができる。 (4) スイッチQua〜QwbをIGBT、FET等の別
の半導体スイッチにすることができる。また、ダイオー
ドDua〜DwbをスイッチQua〜Qwbに内蔵させることが
できる。 (5) 図1の整流回路23、図3の整流回路31、3
2、33、及び図5の整流回路40を省き、交流波形を
入力させることができる。 (6) 電流検出器6u 、6v 、6w 、CTu 、CTv
、CTw をホ−ル素子(磁電変換素子)等を使用した
電流検出器にすることができる。 (7) 補償電流供給回路4は補償電流を供給すること
ができればどの様な回路でもよく、降圧型変換回路とす
ることができる。 図10は降圧型変換回路の1例を示す。図10に示す降
圧型変換回路は、平成8年11月29日にサンケン電気
株式会社が発行した刊行物「サンケン技報」第28巻第
1号の第59頁〜第66頁に記載されている降圧形三相
PWMコンバ−タと同一原理のものである。図10にお
いて図2と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。図10ではダイオ−ドDua、Du
b、Dva、Dvb、Dwa、DwbがスイッチQua、Qub、Qv
a、Qvb、Qwa、Qwbに対して直列に接続され、逆流阻
止として使用されている。入力段の交流側のリアクトル
L1、L2 、L3 、コンデンサCu 、Cv 、Cw はスイ
ッチQua〜Qwbのオン・オフによる高周波成分を除去す
るものである。上側スイッチQua、Qva、Qwaの出力端
子12とコンデンサC1 との間にリアクトルLd が接続
されている。また、端子12、14間にダイオ−ドD1
が接続されている。図10の降圧型変換回路では、同一
期間に上側のスイッチQua、Qva、Qwaの内の1つと下
側のスイッチQub、Qvb、Qwbの内の一つのみがオンし
なければならない。図11は図10のスイッチQua〜Q
wbをオン・オフするための制御信号の形成の原理を示
す。図5及び図8で説明したと同様な原理で図11
(A)に示すようにキャリア即ち三角波電圧Vt と各相
の相電流指令値(誤差信号)Ve1、Ve2、Ve3とを比較
し、図11(B)(C)(D)に示す相電流対応パルス
Sab、Sbc、Scaを形成する。次に、図11(B)
(C)(D)の相電流対応パルスSab、Sbc、Scaを図
11(E)(F)(G)に示す線電流対応パルスSa 、
Sb 、Sc に変換する。これ等の相互関係はSa =Sab
−Sca、Sb =Sbc−Sab、Sc =Sca−Sbcである。
図11(E)のSa は第1ア−ムのスイッチQua、Qub
に対応し、図11(F)のSb は第2ア−ムのスイッチ
Qva、Qvbに対応し、図11(G)のSc は第3ア−ム
のスイッチQwa、Qwbに対応する。Sa 、Sb 、Sc が
+1の時には上側のスイッチQua、Qva、Qwaがオンに
なり、Sa 、Sb 、Sc が−1の時には下側のスイッチ
Qub、Qvb、Qwbがオンななる。Sa、Sb 、Sc が0
の場合はスイッチQua〜Qwbはオフである。図11
(E)(F)(G)から明らかなように上側のスイッチ
Qua、Qva、Qwaが同時に2つ以上オンになることはな
い。また、下側のスイッチQub、Qvb、Qwbも同時に2
つ以上オンになることはない。なお、図10の電流検出
器CTu 、CTv 、CTw をリアクトルL1 、L2 、L
3 の出力側又はコンデンサCu 、Cv 、Cw の出力側に
設けることもできる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) PWM信号形成回路5u、5v、5wの一部又
は全部をマイクロコンピュータやDSP(ディジタル・
シグナル・プロセッサ)等のディジタル演算手段によっ
て構成してもよい。 (2) 電源1を単相電源とし、補償電流供給回路4を
第1〜第4のダイオードDua〜DvbとスイッチQua〜Q
vbを含む回路とすることができる。 (3) 図2において、例えば下半分のスイッチQub、
Qvb、Qwbを省くことができる。 (4) スイッチQua〜QwbをIGBT、FET等の別
の半導体スイッチにすることができる。また、ダイオー
ドDua〜DwbをスイッチQua〜Qwbに内蔵させることが
できる。 (5) 図1の整流回路23、図3の整流回路31、3
2、33、及び図5の整流回路40を省き、交流波形を
入力させることができる。 (6) 電流検出器6u 、6v 、6w 、CTu 、CTv
、CTw をホ−ル素子(磁電変換素子)等を使用した
電流検出器にすることができる。 (7) 補償電流供給回路4は補償電流を供給すること
ができればどの様な回路でもよく、降圧型変換回路とす
ることができる。 図10は降圧型変換回路の1例を示す。図10に示す降
圧型変換回路は、平成8年11月29日にサンケン電気
株式会社が発行した刊行物「サンケン技報」第28巻第
1号の第59頁〜第66頁に記載されている降圧形三相
PWMコンバ−タと同一原理のものである。図10にお
いて図2と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。図10ではダイオ−ドDua、Du
b、Dva、Dvb、Dwa、DwbがスイッチQua、Qub、Qv
a、Qvb、Qwa、Qwbに対して直列に接続され、逆流阻
止として使用されている。入力段の交流側のリアクトル
L1、L2 、L3 、コンデンサCu 、Cv 、Cw はスイ
ッチQua〜Qwbのオン・オフによる高周波成分を除去す
るものである。上側スイッチQua、Qva、Qwaの出力端
子12とコンデンサC1 との間にリアクトルLd が接続
されている。また、端子12、14間にダイオ−ドD1
が接続されている。図10の降圧型変換回路では、同一
期間に上側のスイッチQua、Qva、Qwaの内の1つと下
側のスイッチQub、Qvb、Qwbの内の一つのみがオンし
なければならない。図11は図10のスイッチQua〜Q
wbをオン・オフするための制御信号の形成の原理を示
す。図5及び図8で説明したと同様な原理で図11
(A)に示すようにキャリア即ち三角波電圧Vt と各相
の相電流指令値(誤差信号)Ve1、Ve2、Ve3とを比較
し、図11(B)(C)(D)に示す相電流対応パルス
Sab、Sbc、Scaを形成する。次に、図11(B)
(C)(D)の相電流対応パルスSab、Sbc、Scaを図
11(E)(F)(G)に示す線電流対応パルスSa 、
Sb 、Sc に変換する。これ等の相互関係はSa =Sab
−Sca、Sb =Sbc−Sab、Sc =Sca−Sbcである。
図11(E)のSa は第1ア−ムのスイッチQua、Qub
に対応し、図11(F)のSb は第2ア−ムのスイッチ
Qva、Qvbに対応し、図11(G)のSc は第3ア−ム
のスイッチQwa、Qwbに対応する。Sa 、Sb 、Sc が
+1の時には上側のスイッチQua、Qva、Qwaがオンに
なり、Sa 、Sb 、Sc が−1の時には下側のスイッチ
Qub、Qvb、Qwbがオンななる。Sa、Sb 、Sc が0
の場合はスイッチQua〜Qwbはオフである。図11
(E)(F)(G)から明らかなように上側のスイッチ
Qua、Qva、Qwaが同時に2つ以上オンになることはな
い。また、下側のスイッチQub、Qvb、Qwbも同時に2
つ以上オンになることはない。なお、図10の電流検出
器CTu 、CTv 、CTw をリアクトルL1 、L2 、L
3 の出力側又はコンデンサCu 、Cv 、Cw の出力側に
設けることもできる。
【図1】本発明の実施例の電力補償装置を示すブロック
図である。
図である。
【図2】図1の補償電流供給装置を詳しく示す回路図で
ある。
ある。
【図3】図1の基準正弦波発生回路を詳しく示す回路図
である。
である。
【図4】図1の比例積分器を詳しく示す回路図である。
【図5】図1の電流制御回路を詳しく示す回路図であ
る。
る。
【図6】図2の基準相電圧と各スイッチのオン・オフ状
態を原理的に示す図である。
態を原理的に示す図である。
【図7】図1及び図5の各部の電圧状態を示す波形図で
ある。
ある。
【図8】図5のコンパレータの入力及び出力を示す波形
図である。
図である。
【図9】PWM信号形成回路の変形例を示すブロック図
である。
である。
【図10】変形例の降圧型変換回路を示す回路図であ
る。
る。
【図11】図10のスイッチの制御信号の形成を示す波
形図である。
形図である。
4 補償電流供給回路 5u、5v、5w PWM信号形成回路 C1 直流負荷コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年7月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】乗算器21は基準正弦波発生回路17から
得られた基準正弦波電圧に比例積分器20から得られた
電圧制御信号を乗算した信号を形成する。この乗算器2
1の出力は基準正弦波電圧の振幅を電圧制御信号で変調
するものであり、図7(A)に示す絶対値の正弦波電圧
となる。
得られた基準正弦波電圧に比例積分器20から得られた
電圧制御信号を乗算した信号を形成する。この乗算器2
1の出力は基準正弦波電圧の振幅を電圧制御信号で変調
するものであり、図7(A)に示す絶対値の正弦波電圧
となる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】例えばスイッチQvaのPWM信号での駆
動期間中におけるオン期間には1−8u−Lu−Dua
−Qva−Lv−8vの閉回路で補償電流が流れ、この
後のスイッチQvaのオフ期間には1−8u−Lu−D
ua−C1−Dvb−Lv−8vの回路でコンデンサC
1が昇圧充電される。従って、電源1の電圧が例えば2
00Vの場合にはコンデンサC1の電圧は約350〜4
00Vに昇圧充電される。今、スイッチQvaのオン・
オフ期間による補償電流の供給及びコンデンサC1の充
電について述べたが、他のスイッチのオン・オフ期間に
も同様な動作が生じる。
動期間中におけるオン期間には1−8u−Lu−Dua
−Qva−Lv−8vの閉回路で補償電流が流れ、この
後のスイッチQvaのオフ期間には1−8u−Lu−D
ua−C1−Dvb−Lv−8vの回路でコンデンサC
1が昇圧充電される。従って、電源1の電圧が例えば2
00Vの場合にはコンデンサC1の電圧は約350〜4
00Vに昇圧充電される。今、スイッチQvaのオン・
オフ期間による補償電流の供給及びコンデンサC1の充
電について述べたが、他のスイッチのオン・オフ期間に
も同様な動作が生じる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) PWM信号形成回路5u、5v、5wの一部又
は全部をマイクロコンピュータやDSP(ディジタル・
シグナル・プロセッサ)等のディジタル演算手段によっ
て構成してもよい。 (2) 電源1を単相電源とし、補償電流供給回路4を
第1〜第4のダイオードDua〜DvbとスイッチQu
a〜Qvbを含む回路とすることができる。 (3) 図2において、例えば下半分のスイッチQu
b、Qvb、Qwbを省くことができる。 (4) スィッチQua〜QwbをIGBT、FET等
の別の半導体スイッチにすることができる。また、ダイ
オードDua〜DwbをスイッチQua〜Qwbに内蔵
させることができる。 (5) 図1の整流回路23、図3の整流回路31、3
2、33、及び図5の整流回路40を省き、交流波形を
入力させることができる。 (6) 電流検出器6u、6v、6w、CTu、CT
v、CTwをホール素子(磁電変換素子)等を使用した
電流検出器にすることができる。 (7) 補償電流供給回路4は補償電流を供給すること
ができればどの様な回路でもよく、降圧型変換回路とす
ることができる。 図10は降圧型変換回路の1例を示す。図10に示す降
圧型変換回路は、平成8年11月29日にサンケン電気
株式会社が発行した刊行物「サンケン技報」第28巻第
1号の第59頁〜第66頁に記載されている降圧形三相
PWMコンバータと同一原理のものである。図10にお
いて図2と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。図10ではダイオードDua、D
ub、Dva、Dvb、Dwa、DwbがスイッチQu
a、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbに対して
直列に接続され、逆流阻止として使用されている。入力
段の交流側のリアクトルL1、L2、L3、コンデンサ
Cu、Cv、CwはスイッチQua〜Qwbのオン・オ
フによる高調波成分を除去するものである。上側スイッ
チQua、Qva、Qwaの出力端子12とコンデンサ
C1との間にリアクトルLdが接続されている。また、
端子12、14間にダイオードD1が接続されている。
図10の降圧型変換回路では、同一期間に上側のスイッ
チQua、Qva、Qwaの内の1つと下側のスイッチ
Qub、Qvb、Qwbの内の一つのみがオンしなけれ
ばならない。図11は図10のスイッチQua〜Qwb
をオン・オフするための制御信号の形成の原理を示す。
図5及び図8で説明したと同様な原理で図11(A)に
示すようにキャリア即ち三角波電圧Vtと各相の相電流
指令値(誤差信号)Ve1、Ve2、Ve3とを比較
し、図11(B)(C)(D)に示す相電流対応パルス
Sab、Sbc、Scaを形成する。次に、図11
(B)(C)(D)の相電流対応パルスSab、Sb
c、Scaを図11(E)(F)(G)に示す線電流対
応パルスSa、Sb、Scに変換する。これ等の相互関
係はSa=Sab−Sca、Sb=Sbc−Sab、S
c=Sca−Sbcである。図11(E)のSaは第1
アームのスイッチQua、Qubに対応し、図11
(F)のSbは第2アームのスイッチQva、Qvbに
対応し、図11(G)のScは第3アームのスイッチQ
wa、Qwhに対応する。Sa、Sb、Scが+1の時
には上側のスイッチQua、Qva、Qwaがオンにな
り、Sa、Sb、Scが−1の時には下側のスイッチQ
ub、Qvb、Qwbがオンななる。Sa、Sb、Sc
が0の場合はスイッチQua〜Qwbはオフである。図
11(E)(F)(G)から明らかなように上側のスイ
ッチQua、Qva、Qwaが同時に2つ以上オンにな
ることはない。また、下側のスイッチQub、Qvb、
Qwbも同時に2つ以上オンになることはない。なお、
図10の電流検出器CTu、CTv、CTwをリアクト
ルL1、L2、L3の出力側又はコンデンサCu、C
v、Cwの出力側に設けることもできる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) PWM信号形成回路5u、5v、5wの一部又
は全部をマイクロコンピュータやDSP(ディジタル・
シグナル・プロセッサ)等のディジタル演算手段によっ
て構成してもよい。 (2) 電源1を単相電源とし、補償電流供給回路4を
第1〜第4のダイオードDua〜DvbとスイッチQu
a〜Qvbを含む回路とすることができる。 (3) 図2において、例えば下半分のスイッチQu
b、Qvb、Qwbを省くことができる。 (4) スィッチQua〜QwbをIGBT、FET等
の別の半導体スイッチにすることができる。また、ダイ
オードDua〜DwbをスイッチQua〜Qwbに内蔵
させることができる。 (5) 図1の整流回路23、図3の整流回路31、3
2、33、及び図5の整流回路40を省き、交流波形を
入力させることができる。 (6) 電流検出器6u、6v、6w、CTu、CT
v、CTwをホール素子(磁電変換素子)等を使用した
電流検出器にすることができる。 (7) 補償電流供給回路4は補償電流を供給すること
ができればどの様な回路でもよく、降圧型変換回路とす
ることができる。 図10は降圧型変換回路の1例を示す。図10に示す降
圧型変換回路は、平成8年11月29日にサンケン電気
株式会社が発行した刊行物「サンケン技報」第28巻第
1号の第59頁〜第66頁に記載されている降圧形三相
PWMコンバータと同一原理のものである。図10にお
いて図2と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。図10ではダイオードDua、D
ub、Dva、Dvb、Dwa、DwbがスイッチQu
a、Qub、Qva、Qvb、Qwa、Qwbに対して
直列に接続され、逆流阻止として使用されている。入力
段の交流側のリアクトルL1、L2、L3、コンデンサ
Cu、Cv、CwはスイッチQua〜Qwbのオン・オ
フによる高調波成分を除去するものである。上側スイッ
チQua、Qva、Qwaの出力端子12とコンデンサ
C1との間にリアクトルLdが接続されている。また、
端子12、14間にダイオードD1が接続されている。
図10の降圧型変換回路では、同一期間に上側のスイッ
チQua、Qva、Qwaの内の1つと下側のスイッチ
Qub、Qvb、Qwbの内の一つのみがオンしなけれ
ばならない。図11は図10のスイッチQua〜Qwb
をオン・オフするための制御信号の形成の原理を示す。
図5及び図8で説明したと同様な原理で図11(A)に
示すようにキャリア即ち三角波電圧Vtと各相の相電流
指令値(誤差信号)Ve1、Ve2、Ve3とを比較
し、図11(B)(C)(D)に示す相電流対応パルス
Sab、Sbc、Scaを形成する。次に、図11
(B)(C)(D)の相電流対応パルスSab、Sb
c、Scaを図11(E)(F)(G)に示す線電流対
応パルスSa、Sb、Scに変換する。これ等の相互関
係はSa=Sab−Sca、Sb=Sbc−Sab、S
c=Sca−Sbcである。図11(E)のSaは第1
アームのスイッチQua、Qubに対応し、図11
(F)のSbは第2アームのスイッチQva、Qvbに
対応し、図11(G)のScは第3アームのスイッチQ
wa、Qwhに対応する。Sa、Sb、Scが+1の時
には上側のスイッチQua、Qva、Qwaがオンにな
り、Sa、Sb、Scが−1の時には下側のスイッチQ
ub、Qvb、Qwbがオンななる。Sa、Sb、Sc
が0の場合はスイッチQua〜Qwbはオフである。図
11(E)(F)(G)から明らかなように上側のスイ
ッチQua、Qva、Qwaが同時に2つ以上オンにな
ることはない。また、下側のスイッチQub、Qvb、
Qwbも同時に2つ以上オンになることはない。なお、
図10の電流検出器CTu、CTv、CTwをリアクト
ルL1、L2、L3の出力側又はコンデンサCu、C
v、Cwの出力側に設けることもできる。
Claims (8)
- 【請求項1】 単相又は多相の正弦波交流電源に接続さ
れた単相又は多相の負荷に基づいて発生する高調波電流
又は無効電流を補償するための装置であって、 前記負荷に対して並列に接続され、且つ前記交流電源の
電圧を直流電圧に変換するように構成されており、且つ
スイッチをPWM信号でオン・オフすることによって高
調波電流又は無効電流を供給することができるように構
成されている補償電流供給回路と、 前記交流電源の電圧に同期して基準正弦波電圧を発生す
る基準正弦波電圧発生手段と、 前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段と、 前記補償電流供給回路の直流出力電圧を検出する直流電
圧検出手段と、 基準電圧源と、 前記直流電圧検出手段から得られた検出電圧と前記基準
電圧源の基準電圧との差の出力を得るための第1の減算
手段と、 前記第1の減算手段で求めた差の出力を比例積分する比
例積分手段と、 前記基準正弦波電圧発生手段から得られた基準正弦波電
圧と前記比例積分手段の出力とを乗算する乗算手段と、 前記乗算手段の出力と前記負荷電流検出手段の出力との
差に対応する出力を補償電流指令値としてを得るための
第2の減算手段と、 前記補償電流供給回路で供給している補償電流を検出す
るための補償電流検出手段と、 前記第2の減算手段から得られた前記補償電流指令値と
前記補償電流検出手段の出力との差を求めるための第3
の減算手段と、 前記交流電源の正弦波交流電圧の周期よりも十分に短い
周期で三角波電圧を繰返して発生する三角波発生手段
と、 前記三角波発生手段から発生した三角波電圧と前記第3
の減算手段の出力とを比較してPWM信号を出力するコ
ンパレータと、 前記コンパレータから得られたPWM信号に基づいて前
記スイッチをオン・オフ制御するためのスイッチ制御駆
動回路とを備えていることを特徴とする電力補償装置。 - 【請求項2】 前記補償電流供給回路は、前記交流電源
に接続された少なくとも第1及び第2の整流入力端子
と、 第1及び第2の整流出力端子と、 前記第1の整流入力端子と前記第1の整流出力端子との
間に接続された第1のダイオードと、 前記第1の整流入力端子と前記第2の整流出力端子との
間に接続された第2のダイオードと、 前記第2の整流入力端子と前記第1の整流出力端子との
間に接続された第3のダイオードと、 前記第2の整流入力端子と前記第2の整流出力端子との
間に接続された第4のダイオードと、 少なくとも前記第1及び第3のダイオード又は第2及び
第4のダイオードにそれぞれ並列に接続された第1及び
第2のスイッチと、 前記交流電源と少なくとも前記第1の整流入力端子との
間又は前記第1及び第2の整流出力端子よりも電源側に
接続されたリアクトルと、 前記第1及び第2の整流出力端子間に接続されたコンデ
ンサとから成ることを特徴とする請求項1記載の電力補
償装置。 - 【請求項3】 更に、前記第1及び第2のスイッチが並
列に接続されなかった前記第2及び第4のダイオード又
は前記第1及び第3のダイオードに対してそれぞれ並列
に接続された第3及び第4のスイッチを有し、且つ前記
スイッチ制御駆動回路は前記第3及び第4のスイッチを
前記第1及び第2のスイッチと同様にオン・オフするよ
うに形成されていることを特徴とする請求項2記載の電
力補償装置。 - 【請求項4】 交流電源は3相交流電源であり、 前記負荷は3相負荷であり、 前記補償電力供給回路は、 前記交流電源に接続された第1、第2及び第3の整流入
力端子と、 第1及び第2の整流出力端子と、 前記第1の整流入力端子と前記第1の整流出力端子との
間に接続された第1のダイオードと、 前記第1の整流入力端子と前記第2の整流出力端子との
間に接続された第2のダイオードと、 前記第2の整流入力端子と前記第1の整流出力端子との
間に接続された第3のダイオードと、 前記第2の整流入力端子と前記第2の整流出力端子との
間に接続された第4のダイオードと、 前記第3の整流入力端子と前記第1の整流出力端子との
間に接続された第5のダイオードと、 前記第3の整流入力端子と前記第2の整流出力端子との
間に接続された第6のダイオードと、 少なくとも前記第1、第3及び第5のダイオード又は少
なくとも第2、第4及び第6のダイオードにそれぞれ並
列に接続された第1、第2及び第3のスイッチと、 前記交流電源と前記第1、第2及び第3の整流入力端子
との間又は前記第1及び第2の整流出力端子よりも電源
側に接続された第1、第2及び第3のリアクトルと、 前記第1及び第2の整流出力端子間に接続されたコンデ
ンサとから成ることを特徴とする請求項1記載の電力補
償装置。 - 【請求項5】 更に、前記第1、第2及び第3のスイッ
チが並列に接続されなかった前記第2、第4及び第6の
ダイオード又は前記第1、第3及び第5のダイオードに
対してそれぞれ並列に接続された第4、第5及び第6の
スイッチを有し、前記第4、第5及び第6のスイッチを
前記第1、第2及び第3のスイッチと同様にオン・オフ
するように形成されていることを特徴とする請求項4記
載の電力補償装置。 - 【請求項6】 前記基準正弦波電圧発生手段は第1、第
2及び第3の相の基準正弦波電圧を発生するものであ
り、 前記負荷電流検出手段は第1、第2及び第3の相の電流
を検出するものであり、 前記基準電圧源、前記第1の減算手段及び前記比例積分
手段は、第1、第2及び第3の相に対して個々に設けら
れているか、又は3相で共用するように設けられてお
り、 前記乗算手段は第1、第2及び第3の相の基準正弦波電
圧と前記比例積分手段の出力とを乗算して第1、第2及
び第3の補償電流指令値を得るものであり、 前記第2の減算手段は、前記乗算手段から得られた第
1、第2及び第3の相の出力と前記負荷電流検出手段か
ら得られた第1、第2及び第3の相の負荷電流検出信号
との差を求めて第1、第2及び第3の相の補償電流指令
値を得るものであり、 前記補償電流検出手段は第1、第2及び第3の相の補償
電流を検出するものであり、 前記第3の減算手段は前記第1、第2及び第3の相の補
償電流指令値と前記第1、第2及び第3の相の補償電流
の検出値との差をそれぞれ求めるものであり、前記三角
波発生手段は第1、第2及び第3の相のために個々に三
角波電圧を発生するか、又は第1、第2及び第3の相で
共用するように1つの三角波電圧を発生するものであ
り、 前記コンパレータは第1、第2及び第3のPWM信号を
発生する第1、第2及び第3のコンパレータであり、 前記スイッチ制御駆動回路は、前記第1、第2及び第3
のPWM信号に基づいて前記第1、第2及び第3のスイ
ッチ、又は前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6
のスイッチを制御するものである請求項4又は5記載の
電力補償装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の電力補償装置におい
て、前記第3の補償電流指令値を得るための前記第3の
減算手段及びこの入力側の回路が省略されており、前記
第3の補償電流指令値を前記第1及び第2の補償電流指
令値の合成によって求める手段が設けられていることを
特徴とする電力補償装置。 - 【請求項8】 請求項6又は7に記載の電力補償装置に
おいて、前記第3の補償電流を検出する手段が省略され
ており、前記第3の補償電流を前記第1及び第2の補償
電流の検出値に基づいて求める手段が設けられているこ
とを特徴とする電力補償装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9166717A JPH10304568A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9166717A JPH10304568A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力補償装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10304568A true JPH10304568A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=15836459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9166717A Pending JPH10304568A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力補償装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10304568A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100755396B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2007-09-04 | 엘지전자 주식회사 | 역률 보상 회로 |
JP2011188737A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Richard Landry Gray | 力率補償方法 |
JP2012516134A (ja) * | 2009-01-26 | 2012-07-12 | ジュネーブ クリーンテック インコーポレイテッド | 歪み低減装置 |
JP2012143094A (ja) * | 2011-01-04 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 高調波電流補償装置 |
JP2013518347A (ja) * | 2010-01-25 | 2013-05-20 | ジェネヴァ クリーンテック インコーポレイテッド | 歪み低減装置 |
US9020769B2 (en) | 2009-01-26 | 2015-04-28 | Geneva Cleantech Inc. | Automatic detection of appliances |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP9166717A patent/JPH10304568A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100755396B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2007-09-04 | 엘지전자 주식회사 | 역률 보상 회로 |
JP2012516134A (ja) * | 2009-01-26 | 2012-07-12 | ジュネーブ クリーンテック インコーポレイテッド | 歪み低減装置 |
US9020769B2 (en) | 2009-01-26 | 2015-04-28 | Geneva Cleantech Inc. | Automatic detection of appliances |
JP2015167468A (ja) * | 2009-01-26 | 2015-09-24 | ジュネーブ クリーンテック インコーポレイテッド | 歪み低減装置 |
JP2013518347A (ja) * | 2010-01-25 | 2013-05-20 | ジェネヴァ クリーンテック インコーポレイテッド | 歪み低減装置 |
JP2011188737A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Richard Landry Gray | 力率補償方法 |
JP2012143094A (ja) * | 2011-01-04 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 高調波電流補償装置 |
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