JPH10304669A - Pwmコンバータ装置 - Google Patents

Pwmコンバータ装置

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JPH10304669A
JPH10304669A JP9105708A JP10570897A JPH10304669A JP H10304669 A JPH10304669 A JP H10304669A JP 9105708 A JP9105708 A JP 9105708A JP 10570897 A JP10570897 A JP 10570897A JP H10304669 A JPH10304669 A JP H10304669A
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JP
Japan
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voltage
pwm converter
smoothing capacitor
pwm
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP9105708A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadao Hokari
定夫 保苅
Nobuyoshi Muto
信義 武藤
Naoto Onuma
大沼  直人
Shunsuke Mitsune
三根  俊介
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】交流電源の電圧変動が生じてもPWMコンバー
タの起動時に過大電流による自己消弧素子の破損、ある
いは、過大電圧の印加による平滑コンデンサや装置の破
損、あるいは、過電流・過電圧検出による装置の停止を
防止する。 【解決手段】交流リアクトル2を介して交流電源1に接
続されたPWMコンバータ3と、その直流側に接続され
た平滑コンデンサ4と、その電圧を電圧源とする負荷装
置5と、平滑コンデンサ3の電圧が直流電圧指令値Ed *
に基づく電圧になるようにPWMコンバータの入力電流
を制御するPWMコンバータ装置において、交流電源の
電圧を検出する手段9と、起動時に検出電圧に基づく値
を初期値として直流電圧指令を生成する手段12とを有
し、その直流電圧指令でPWMコンバータを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はPWMコンバータ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】交流電力を直流電力に変換する装置の一
つとして電源回生機能を持つPWMコンバータ装置が提
案されている。このPWMコンバータ装置は、その直流
側に接続される平滑コンデンサの電圧が予め指示された
設定値になるように、PWMコンバータの入力電流を制
御する装置である。
【0003】このPWMコンバータ装置として、特開昭
61−277376号公報には、予め初期値を交流電源電圧のピ
ーク値に設定(固定)した直流電圧指令と平滑コンデン
サ電圧の検出値との偏差が零となるように比例積分補償
構成の電圧制御手段により発せられる電流指令に基づい
て起動から停止までPWMコンバータを制御することが
開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のPWMコンバー
タ装置は交流電源の電圧変動について考慮されていない
ため次のような不具合が生じる。
【0005】まず、一般的に交流電源は±10%程度の
変動が生じ、交流電源200V級では180V〜220
Vが受電範囲になる。直流電圧指令の初期値を設定する
際、たとえば初期値を交流電源220Vに相当する値に
設定しておいたとする。その設定で交流電源が低下し1
80Vになった場合、平滑コンデンサはPWMコンバー
タを構成するダイオードを介して全波整流され、そのピ
ーク値の254V(=√2×180)に充電される。
【0006】従って、電圧制御手段には直流電圧指令値
として311V(=√2×220)相当が、また、平滑
コンデンサ電圧の検出値として交流電源のピーク値25
4V相当値が入力される。
【0007】この状態で、PWMコンバータを起動する
と、電圧制御手段に基づく直流電圧の指令値(設定値)
と平滑コンデンサ電圧の検出値との偏差が大きいため、
出力される電流指令は非常に大きな値となる。
【0008】このような電流指令で制御されるとPWM
コンバータを構成する自己消弧素子には電流定格を上回
る過大な電流が流れ、自己消弧素子の破損をまねく可能
性がある。
【0009】また、過電流検出手段を設けているPWM
コンバータ装置では、起動毎に過電流検出が働き装置が
停止する可能性がある。
【0010】また、電圧制御手段において電流指令にリ
ミッタを設けている場合、検出値が指令値を大きく上回
らないとそのリミッタが解除されない。このため、リミ
ッタが解除される間、リミッタ値で指示された電流が平
滑コンデンサに流れ、平滑コンデンの電圧は上昇し続け
る。平滑コンデンサや装置はその電圧上昇により耐圧を
超えて破損に至る可能性がある。
【0011】また、過電圧検出手段を設けているPWM
コンバータ装置では、過電圧検出が働き装置が停止する
可能性がある。
【0012】本発明の目的は、交流電源の電圧変動が生
じてもPWMコンバータの起動時に過大電流によるPW
Mコンバータを構成する自己消弧素子の破損、あるい
は、過大電圧の印加による平滑コンデンサや装置の破
損、あるいは、過電流・過電圧検出による装置の停止を
防止するPWMコンバータ装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】交流リアクトルを介して
交流電源に接続されたパルス幅変調(PWM)コンバー
タと、前記PWMコンバータの直流側に接続された平滑
コンデンサと、その平滑コンデンサの電圧を電圧源とす
る負荷装置と、平滑コンデンサの電圧が直流電圧指令値
に基づく電圧になるように前記PWMコンバータの入力
電流を制御するPWMコンバータ装置において、交流電
源の電圧を検出する手段と、起動時に前記検出電圧に基
づく値を初期値として直流電圧指令を生成する手段とを
有し、その直流電圧指令でPWMコンバータを制御す
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明のPWMコンバータ
装置の一実施例を示す図1に基づき説明する。
【0015】図1に示すPWMコンバータ及びその制御
部は電源相数に応じた単相又は三相構成となるが、説明
を簡単にするため一相のみを注目して表示している。
【0016】図1で、1は交流電源、2は交流リアクト
ル、3はIGBT(絶縁型ゲートバイポーラトランジス
タ)等の自己消弧素子31、及びダイオード32から構
成したPWMコンバータ、4は平滑コンデンサ、5は平
滑コンデンサ4の電圧を電圧源として駆動される負荷装
置である。
【0017】その負荷装置として、PWMコンバータ3
と同一構成のPWMインバータ51,PWMインバータ
51によって制御される電動機52、電動機52には駆
動対象の負荷53が連結されている一般的な機構例を示
している。
【0018】6,7は交流電源1とPWMコンバータ3
を接続する接触器、8は平滑コンデンサ4に流れる電流
を制限する抵抗器、9は交流電源1の電圧を検出する交
流電圧検出器、10,54はPWMコンバータ3の交流
側に流れる入力電流及びPWMインバータ51の交流側に
流れる出力電流を検出する電流検出器、11は平滑コン
デンサ4の電圧を検出する直流電圧検出器、55は電動
機6の回転速度を検出する速度検出器である。
【0019】以下、12〜17はPWMコンバータ3
を、56はPWMコンバータ5を駆動するためのマイク
ロコンピュータ等からなる制御部である。
【0020】12は本発明の主要部をなし、電圧検出器
9で検出した交流電源の電圧相当値を初期値として平滑
コンデンサの電圧を指示(Ed *)する直流電圧指令生成
部。13は平滑コンデンサ4の電圧が直流電圧指令Ed *
に基づく電圧となるように比例積分補償演算を行いPW
Mコンバータの入力側に流すべく電流iの大きさを指示
(I* )する電圧制御部、14は交流電源1と同相の単
位正弦波を発生する位相演算部、15は大きさがI*
位相が単位正弦波と同相の入力電流iとなるようにコン
バータ入力側電圧を指示(ec *)する電流制御部、16
は搬送波発生部、17は電圧指令ec *と搬送波信号et *
とからPWMコンバータ3を駆動するためのPWMパル
スGpcを生成するPWMパルス生成部である。
【0021】以上からPWMコンバータ装置の制御部は
構成されている。
【0022】次に、図1に示すPWMコンバータ装置の
動作を、PWMコンバータ起動時の平滑コンデンサ電圧
の制御過程を示す図2を用いて説明する。
【0023】PWMコンバータの起動が指示されると、
図2(a)に示すように制御信号S1を“H”レベル
(時刻t1)にし、接触器7を閉路する(接触器6は開
路)。その接触器7の閉路により、交流電源1から電流
制限用の抵抗器8,接触器7,交流リアクトル2,PW
Mコンバータ3を構成するダイオード32,平滑コンデ
ンサ4を通る経路で電流が流れ、平滑コンデンサ4の電
圧は上昇をはじめる。
【0024】その充電電圧はPWMコンバータ3のダイ
オード部が全波整流構成(電源相数により三相全波又
は、単相全波)から、交流電源1のピーク値を示す電圧
となる。すなわち、図2(c)に示すように交流電源1
の電圧がESL(1)(;実効値)場合には√2・ESL(1)
また、電圧変動が生じその電圧がESL(2) の場合には√
2・ESL(2) になるまで充電され続ける。
【0025】次に、平滑コンデンサ4の電圧が、その交
流電源1のピーク値になると制御信号S2を“H”レベ
ルとし、接触器6を閉路,接触器7を開路する。
【0026】これにより、PWMコンバータ3は交流電
源1との間に介在していた電流制限用の抵抗器8が切り
離され、通常制御が行える交流リアクトル2のみを介し
て交流電源1に接続される。
【0027】一方、制御信号S2が“H”レベルになる
と直流電圧指令生成部12では、この時点での電圧検出
器9より出力される交流電源1の電圧を取り込む。そし
て、取り込んだ値に対して交流電源1のピーク電圧を示
す値となるように√2倍した√2・ESLを演算する。電
圧がESL(1) の場合には√2・ESL(1) を、また、電圧
変動が生じその電圧がESL(2) であれば√2・ESL(2)
を演算する。
【0028】その演算値を初期値とし図2(b)に示す
ような時間関数で通常の制御で設定するレベルEd1 *
で高める直流電圧指令Ed *を生成し、電圧制御部13に
出力する。
【0029】従って、電圧制御部13には直流電流指令
と平滑コンデンサ3の電圧検出値が時刻t2においてほ
ぼ同レベルで入力され、この状態から電流指令I* の生
成を始める。
【0030】また、電圧変動に応じて初期値が変わるこ
とから入力偏差が常にほぼ零の状態から電流指令I*
生成するようになり、電圧変動に伴いその偏差が大きい
ことによる過大な電流を生じることはない。
【0031】以下、電流制御部18は、入力電流iの力
率がほぼ1となるように電流指令I* に電源電圧と同相
の単位正弦波が乗算されて交流化し、その大きさと位相
をもつ入力電流が流れるようにコンバータ入力側電圧を
調整するための電圧指令ec *を発する。その電圧指令e
c *と搬送波信号et *とからPWMパルス生成部21では
PWMパルスGpcを生成し、PWMコンバータ3を駆動
する。
【0032】これらを、一定周期毎、繰り返すことによ
り平滑コンデンサ4の電圧はその直流電圧指令に従い設
定電圧まで高められる。
【0033】平滑コンデンサの電圧が設定値まで高めら
れると(時刻t3)、負荷装置5の制御部56に演算開
始を指示し、PWMインバータ51を駆動する。
【0034】以下、負荷装置5の要求電力に対しても平
滑コンデンサの電圧が直流電圧指令値に基づく電圧にな
るようにPWMコンバータの入力電流を制御するように
動作する。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば交流電源の検出電圧に基
づく値を初期値として設定電圧まで平滑コンデンサ電圧
をスムーズに高めるようにしたので、電圧変動が生じて
もPWMコンバータの破損をまねくような過大電流,過大
電圧を防止できる。
【0036】また、過電流・過電圧検出回路を設けてい
るPWMコンバータ装置においても異常時以外に装置が
停止するというような不具合を解消でき、装置の信頼性
向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すPWMコンバータ装置
のブロック図。
【図2】本発明のPWMコンバータ装置における起動時
の平滑コンデンサ電圧制御過程を示すタイミングチャー
ト。
【符号の説明】
1…交流電源、2…交流リアクトル、3…PWMコンバ
ータ、4…平滑コンデンサ、5…負荷装置、6,7…接
触器、8…抵抗器、9…交流電圧検出器、10…電流検
出器、11…直流電圧検出器、12…直流電圧指令生成
部、13…電圧制御部、14…位相演算部、15…電流
制御部、16…搬送波発生部、17…PWMパルス生成
部、Ed …平滑コンデンサ電圧、または直流電圧、Ed *
…直流電圧指令、I* …電流指令、ec *…コンバータ入
力側電圧指令、et *…搬送波信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三根 俊介 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
    れたPWMコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
    に接続された平滑コンデンサと、その平滑コンデンサの
    電圧を電圧源とする負荷装置と、平滑コンデンサの電圧
    が直流電圧指令値に基づく電圧になるように前記PWM
    コンバータの入力電流を制御するPWMコンバータ装置
    において、 交流電源の電圧を検出する手段と、起動時に前記検出電
    圧に基づく値を初期値として直流電圧指令を生成する手
    段とを有し、その直流電圧指令でPWMコンバータを制
    御することを特徴とするPWMコンバータ装置。
JP9105708A 1997-04-23 1997-04-23 Pwmコンバータ装置 Pending JPH10304669A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026547A1 (fr) * 2006-08-28 2008-03-06 Daikin Industries, Ltd. Convertisseur de type régulateur de courant
KR100931182B1 (ko) * 2002-12-14 2009-12-10 주식회사 포스코 Pwm 컨버터에서의 과전압 제어 장치
JP2018007564A (ja) * 2014-12-26 2018-01-11 東芝キヤリア株式会社 モータ駆動装置

Cited By (5)

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WO2008026547A1 (fr) * 2006-08-28 2008-03-06 Daikin Industries, Ltd. Convertisseur de type régulateur de courant
US7830683B2 (en) 2006-08-28 2010-11-09 Daikin Industries, Ltd. Current control type converter
KR101025089B1 (ko) 2006-08-28 2011-03-25 다이킨 고교 가부시키가이샤 전류 제어형 컨버터
JP2018007564A (ja) * 2014-12-26 2018-01-11 東芝キヤリア株式会社 モータ駆動装置

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