JPH10323049A - Ｐｗｍコンバータの制御装置 - Google Patents
Ｐｗｍコンバータの制御装置Info
- Publication number
- JPH10323049A JPH10323049A JP9140949A JP14094997A JPH10323049A JP H10323049 A JPH10323049 A JP H10323049A JP 9140949 A JP9140949 A JP 9140949A JP 14094997 A JP14094997 A JP 14094997A JP H10323049 A JPH10323049 A JP H10323049A
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- JP
- Japan
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- frequency
- power supply
- sine wave
- phase
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- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構成が簡単で、安定度の高い基準正弦波生成装
置を提供することにある。 【解決手段】電源検出周波数をローパスフィルタを通し
て平均周波数を求め、電圧ゼロクロス時の電源位相と基
準正弦波の位相との差を増幅して基準正弦波周波数増分
を求め、電源平均周波数と前記周波数増分を加算するこ
とによって、基準正弦波の周波数とする。基準正弦波の
周波数を積分することにより、基準正弦波の位相を得て
基準正弦波を生成するよう構成したものである。
置を提供することにある。 【解決手段】電源検出周波数をローパスフィルタを通し
て平均周波数を求め、電圧ゼロクロス時の電源位相と基
準正弦波の位相との差を増幅して基準正弦波周波数増分
を求め、電源平均周波数と前記周波数増分を加算するこ
とによって、基準正弦波の周波数とする。基準正弦波の
周波数を積分することにより、基準正弦波の位相を得て
基準正弦波を生成するよう構成したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅制御によ
り交流を直流に変換するコンバータの制御装置に係わ
り、特に交流基準正弦波を安定に生成する装置に関する
ものである。
り交流を直流に変換するコンバータの制御装置に係わ
り、特に交流基準正弦波を安定に生成する装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的にコンバータの交流制御では、正
弦波の指令値を作成するために電源電圧と同期した基準
正弦波の生成を必要とする場合が多い。このため，電源
電圧のゼロクロス点を検出して、電源の周波数と位相と
一致させるように基準正弦波の周波数と位相を調整する
制御装置を設ける必要がある。
弦波の指令値を作成するために電源電圧と同期した基準
正弦波の生成を必要とする場合が多い。このため，電源
電圧のゼロクロス点を検出して、電源の周波数と位相と
一致させるように基準正弦波の周波数と位相を調整する
制御装置を設ける必要がある。
【０００３】基準正弦波の位相を調整するために，従来
では主に二種類の方法が使われている。一番目の方法
は、最も単純に電源がゼロクロスする度に、基準正弦波
の位相を検出点での電源位相でリセットし、その後電源
周波数の見積値の周波数を累加（積分）することで位相
を求める方法である。もう一つの方法の原理は図２のブ
ロック線図に示されている。
では主に二種類の方法が使われている。一番目の方法
は、最も単純に電源がゼロクロスする度に、基準正弦波
の位相を検出点での電源位相でリセットし、その後電源
周波数の見積値の周波数を累加（積分）することで位相
を求める方法である。もう一つの方法の原理は図２のブ
ロック線図に示されている。
【０００４】図２において、７は位相制御器で、電源電
圧ゼロクロス時の電源電圧位相値（θｃｒｏｓｓ）とそ
の時点の基準正弦波の位相値（θｃ）との偏差を増幅し
て、周波数増分（Δωｃ）を出力する。６は周波数制御
ループで、基準正弦波の周波数（ωｃ）が与えられた指
令値に一致するように、指令値と基準正弦波周波数との
偏差を増幅して、基準正弦波の周波数を更新して調整す
る。その指令値は位相制御器７の出力（Δωｃ）と電源
周波数（ゼロクロス周波数）の検出値（ωｓ）との和か
らなる。４１は積分器で周波数制御ループ６から出力の
基準正弦波の周波数を累加して、位相（θｃ）を求め
る。
圧ゼロクロス時の電源電圧位相値（θｃｒｏｓｓ）とそ
の時点の基準正弦波の位相値（θｃ）との偏差を増幅し
て、周波数増分（Δωｃ）を出力する。６は周波数制御
ループで、基準正弦波の周波数（ωｃ）が与えられた指
令値に一致するように、指令値と基準正弦波周波数との
偏差を増幅して、基準正弦波の周波数を更新して調整す
る。その指令値は位相制御器７の出力（Δωｃ）と電源
周波数（ゼロクロス周波数）の検出値（ωｓ）との和か
らなる。４１は積分器で周波数制御ループ６から出力の
基準正弦波の周波数を累加して、位相（θｃ）を求め
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次に示
すような課題がある。第１の方法は簡単であるが、電源
周波数が正確に分からず、または変動があるとき、基準
正弦波周波数が電源周波数とのずれが生じ、次のゼロク
ロス直前に位相誤差がたまり，ゼロクロス点でリセット
されると、基準正弦波が不連続になり、切れ込みが出る
ので、交流制御ループに悪影響が与える。これに対して
第２の方法では、基準正弦波の位相がリセットすること
なく、波形が連続的になるが、構成は周波数と位相の二
重ループとなり、複雑である。それに、位相誤差にオフ
セットを残さないために、位相制御器か周波数増幅器か
或いは両方に積分器を入れなけれならず、積分器４１を
含めると、ループの次数が２以上となる。従って、ルー
プの安定余裕の確保が難しく、電源変動等が生じたとき
崩れやすくなる。
すような課題がある。第１の方法は簡単であるが、電源
周波数が正確に分からず、または変動があるとき、基準
正弦波周波数が電源周波数とのずれが生じ、次のゼロク
ロス直前に位相誤差がたまり，ゼロクロス点でリセット
されると、基準正弦波が不連続になり、切れ込みが出る
ので、交流制御ループに悪影響が与える。これに対して
第２の方法では、基準正弦波の位相がリセットすること
なく、波形が連続的になるが、構成は周波数と位相の二
重ループとなり、複雑である。それに、位相誤差にオフ
セットを残さないために、位相制御器か周波数増幅器か
或いは両方に積分器を入れなけれならず、積分器４１を
含めると、ループの次数が２以上となる。従って、ルー
プの安定余裕の確保が難しく、電源変動等が生じたとき
崩れやすくなる。
【０００６】本発明は上述した点に鑑みて創案されたも
ので、その目的とするところは、これらの欠点を解決
し、構成が簡単で、安定に基準正弦波を発生できるＰＷ
Ｍコンバータの制御装置を提供するものである。
ので、その目的とするところは、これらの欠点を解決
し、構成が簡単で、安定に基準正弦波を発生できるＰＷ
Ｍコンバータの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、交流電源から直流に変換するＰＷＭ
コンバータ変換器と、該電源電圧のゼロクロス周期検出
器と、該ゼロクロス検出時刻を基準として正弦波交流指
令を生成する基準正弦波生成器と、交流制御量を該交流
指令値に一致させるように変換器を構成する半導体スイ
ッチ素子の開閉信号を出力する交流制御器とを備えてな
るＰＷＭ制御コンバータの基準正弦波生成器において、
電源電圧ゼロクロス周波数検出値をローパスフィルタを
通して電源平均周波数（ωｓバー）を求める第１の手段
と、ゼロクロス時の電源電圧位相と基準正弦波の位相と
の偏差を増幅して得る増分周波数（Δωｃ）を求める第
２の手段と、前記第１の手段で求められた電源平均周波
数と第２の手段で求められた基準正弦波増分周波数とを
加算して基準正弦波の周波数（ωｃ）を求める第３の手
段を設け、前記第３の手段の出力に基づいて基準正弦波
を生成することにある。
するための手段は、交流電源から直流に変換するＰＷＭ
コンバータ変換器と、該電源電圧のゼロクロス周期検出
器と、該ゼロクロス検出時刻を基準として正弦波交流指
令を生成する基準正弦波生成器と、交流制御量を該交流
指令値に一致させるように変換器を構成する半導体スイ
ッチ素子の開閉信号を出力する交流制御器とを備えてな
るＰＷＭ制御コンバータの基準正弦波生成器において、
電源電圧ゼロクロス周波数検出値をローパスフィルタを
通して電源平均周波数（ωｓバー）を求める第１の手段
と、ゼロクロス時の電源電圧位相と基準正弦波の位相と
の偏差を増幅して得る増分周波数（Δωｃ）を求める第
２の手段と、前記第１の手段で求められた電源平均周波
数と第２の手段で求められた基準正弦波増分周波数とを
加算して基準正弦波の周波数（ωｃ）を求める第３の手
段を設け、前記第３の手段の出力に基づいて基準正弦波
を生成することにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳述する。図１は本発明の一実施例を示すブロ
ック図であり、図１において、第１の手段１で電源の周
波数を推定し、第２の手段２で基準正弦波の位相が電源
電圧の位相とずれた場合、位相を加減速させる増分周波
数を生成する。そして、第３の手段３で第１手段１と第
２の手段２の出力を加算することによって、基準正弦波
の周波数ωｃを求める。基準正弦波の位相は第３の手段
３で求めた基準正弦波周波数を積分器４によって得られ
ることができる。かような構成において、電源電圧角周
波数をωｓで表すと、位相θｓは（１）式のようにな
る。
基づいて詳述する。図１は本発明の一実施例を示すブロ
ック図であり、図１において、第１の手段１で電源の周
波数を推定し、第２の手段２で基準正弦波の位相が電源
電圧の位相とずれた場合、位相を加減速させる増分周波
数を生成する。そして、第３の手段３で第１手段１と第
２の手段２の出力を加算することによって、基準正弦波
の周波数ωｃを求める。基準正弦波の位相は第３の手段
３で求めた基準正弦波周波数を積分器４によって得られ
ることができる。かような構成において、電源電圧角周
波数をωｓで表すと、位相θｓは（１）式のようにな
る。
【０００９】
【数１】
【００１０】ただし、ｔは時間変数で、電源電圧がゼロ
クロスした時始点０と定義している。電源周波数は電圧
が前回と今回のゼロクロスの期間をタイマで測ることに
よって得られるが、電圧変動或いはスイッチングリップ
ル、ノイズ等により、毎回の値が変わることが考えられ
る。毎回測った周波数を直接に基準正弦波位相の演算に
使うと、上記の理由で穏やかな基準正弦波を得ることが
難しい。本発明の第１の手段１は測った周波数値をロー
パスして平均周波数ωｓを求める手段で、この手段で得
た平均周波数はスイッチングリップルや電圧変動等の影
響を除去した理想の電源周波数と考えられる。これを位
相の算出に使えば、安定な基準正弦波を得ることができ
る。また、電源周波数が変化した場合、平均演算による
僅かな遅れで、平均周波数が電源周波数にオフセットな
く追従できることが明らかである。ローパスフィルタに
ついては、種種のものを適用してもよいが、（２）式に
示した一時遅れフィルタは最も単純である。
クロスした時始点０と定義している。電源周波数は電圧
が前回と今回のゼロクロスの期間をタイマで測ることに
よって得られるが、電圧変動或いはスイッチングリップ
ル、ノイズ等により、毎回の値が変わることが考えられ
る。毎回測った周波数を直接に基準正弦波位相の演算に
使うと、上記の理由で穏やかな基準正弦波を得ることが
難しい。本発明の第１の手段１は測った周波数値をロー
パスして平均周波数ωｓを求める手段で、この手段で得
た平均周波数はスイッチングリップルや電圧変動等の影
響を除去した理想の電源周波数と考えられる。これを位
相の算出に使えば、安定な基準正弦波を得ることができ
る。また、電源周波数が変化した場合、平均演算による
僅かな遅れで、平均周波数が電源周波数にオフセットな
く追従できることが明らかである。ローパスフィルタに
ついては、種種のものを適用してもよいが、（２）式に
示した一時遅れフィルタは最も単純である。
【００１１】
【数２】
【００１２】ただし、ｓはラプラス演算子を表し、τは
ローパスフィルタの時定数である。基準正弦波の位相θ
ｃは（１）式と同じ形で（２）式のように計算できる。
ローパスフィルタの時定数である。基準正弦波の位相θ
ｃは（１）式と同じ形で（２）式のように計算できる。
【００１３】
【数３】
【００１４】しかし、このやり方ではゼロクロス検出点
で毎回θｃをθｃｒｏｓｓにリセットする必要がある。
θｃｒｏｓｓは電源が定常状態の仮定で検出回路定数か
ら算出された値で、上述電源変動やスイッチングリップ
ル等がある場合、周波数と同じような不具合が起る。ま
た，平均周波数と電源周波数ωｓとのずれがある場合、
基準正弦波の位相は電源の位相から徐々に離れていく。
リセットすると、従来の技術に述べたように波形が不連
続になる不具合が出る。
で毎回θｃをθｃｒｏｓｓにリセットする必要がある。
θｃｒｏｓｓは電源が定常状態の仮定で検出回路定数か
ら算出された値で、上述電源変動やスイッチングリップ
ル等がある場合、周波数と同じような不具合が起る。ま
た，平均周波数と電源周波数ωｓとのずれがある場合、
基準正弦波の位相は電源の位相から徐々に離れていく。
リセットすると、従来の技術に述べたように波形が不連
続になる不具合が出る。
【００１５】基準正弦波の位相を連続的に生成するため
に、ゼロクロス点でもリセットせずに今までの値をベー
スに累算する。位相のずれを防ぐために、本発明の第２
の手段２では、ゼロクロス点での電源位相θｃｒｏｓｓ
とその時点の基準正弦波の位相との差を増幅し、基準正
弦波周波数の増分Δωｃを計算する。そして、第３の手
段３で、その周波数増分を電源周波数平均値に加算する
ことによって、基準正弦波の周波数を算出し、位相の進
むスピードを加減速させ、位相差を徐々にゼロへ収束す
るようにさせる。
に、ゼロクロス点でもリセットせずに今までの値をベー
スに累算する。位相のずれを防ぐために、本発明の第２
の手段２では、ゼロクロス点での電源位相θｃｒｏｓｓ
とその時点の基準正弦波の位相との差を増幅し、基準正
弦波周波数の増分Δωｃを計算する。そして、第３の手
段３で、その周波数増分を電源周波数平均値に加算する
ことによって、基準正弦波の周波数を算出し、位相の進
むスピードを加減速させ、位相差を徐々にゼロへ収束す
るようにさせる。
【００１６】図１において、第２の手段２の増幅器は一
般的にＰＩ制御器で構成することができるが、第１の手
段１の出力は電源周波数の定常値と一致しているので、
積分制御器がなくても、すなわち単純に比例器で構成し
ても、理論的に位相誤差オフセットが残らない。積分器
を使用せず済むので、ループの次数は４の積分器一個で
１となる。従って、安定性が常に確保されている。
般的にＰＩ制御器で構成することができるが、第１の手
段１の出力は電源周波数の定常値と一致しているので、
積分制御器がなくても、すなわち単純に比例器で構成し
ても、理論的に位相誤差オフセットが残らない。積分器
を使用せず済むので、ループの次数は４の積分器一個で
１となる。従って、安定性が常に確保されている。
【００１７】上述のように、本発明の第１の手段１では
電源の周波数をオフセット無く推定することができると
ともに、安定な基準正弦波の生成を可能とする。第２の
手段２では位相同期初期誤差があるとき、その誤差を無
くすように基準正弦波周波数を加減速させる。第３の手
段３では、第１及び第２の手段の出力を加算して、基準
正弦波の周波数とすることによって、安定で誤差オフセ
ットの残らない基準正弦波生成装置を構成する。
電源の周波数をオフセット無く推定することができると
ともに、安定な基準正弦波の生成を可能とする。第２の
手段２では位相同期初期誤差があるとき、その誤差を無
くすように基準正弦波周波数を加減速させる。第３の手
段３では、第１及び第２の手段の出力を加算して、基準
正弦波の周波数とすることによって、安定で誤差オフセ
ットの残らない基準正弦波生成装置を構成する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、構
成が簡単で、波形の安定度の高い基準正弦波を生成する
ことができる。
成が簡単で、波形の安定度の高い基準正弦波を生成する
ことができる。
【図１】本発明の基準正弦波の生成原理一実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】従来の基準正弦波の生成原理を説明のため示し
たブロック図である。
たブロック図である。
１ 第１の手段 ２ 第２の手段 ３ 第３の手段 ４，４１ 積分器 ５，５１ 電源電圧ゼロクロス時のサンプリン
グ＆ホールダ ６ 従来技術の周波数制御器 ７ 従来技術の位相制御器 Ｔ 時間変数 τ ローハ゜スフィルタの時定数 ωｓ 電源周波数検出値 ωｓバー 電源周波数平均値 Δωｃ 基準正弦波周波数増分 ωｃ 基準正弦波周波数 θｃ 基準正弦波の位相 θｃｒｏｓｓ 電源ゼロクロス時の位相
グ＆ホールダ ６ 従来技術の周波数制御器 ７ 従来技術の位相制御器 Ｔ 時間変数 τ ローハ゜スフィルタの時定数 ωｓ 電源周波数検出値 ωｓバー 電源周波数平均値 Δωｃ 基準正弦波周波数増分 ωｃ 基準正弦波周波数 θｃ 基準正弦波の位相 θｃｒｏｓｓ 電源ゼロクロス時の位相
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電源から直流に変換するＰＷＭコン
バータ変換器と、該電源電圧のゼロクロス周期検出器
と、該ゼロクロス検出時刻を基準として正弦波交流指令
を生成する基準正弦波生成器と、交流制御量を該交流指
令値に一致させるように変換器を構成する半導体スイッ
チ素子の開閉信号を出力する交流制御器とを備えてなる
ＰＷＭ制御コンバータの基準正弦波生成器において、電
源電圧ゼロクロス周波数検出値をローパスフィルタを通
して電源平均周波数（ωｓバー）を求める第１の手段
と、ゼロクロス時の電源電圧位相と基準正弦波の位相と
の偏差を増幅して得る増分周波数（Δωｃ）を求める第
２の手段と、前記第１の手段で求められた電源平均周波
数と第２の手段で求められた基準正弦波増分周波数とを
加算して基準正弦波の周波数（ωｃ）を求める第３の手
段を設け、前記第３の手段の出力に基づいて基準正弦波
を生成することを特徴とするＰＷＭコンバータの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14094997A JP3393036B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Ｐｗｍコンバータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14094997A JP3393036B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Ｐｗｍコンバータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10323049A true JPH10323049A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3393036B2 JP3393036B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=15280567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14094997A Expired - Fee Related JP3393036B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Ｐｗｍコンバータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393036B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117092457A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-11-21 | 特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司 | 一种电缆交流耐压局放测试外同步信号的滤波方法及装置 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP14094997A patent/JP3393036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117092457A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-11-21 | 特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司 | 一种电缆交流耐压局放测试外同步信号的滤波方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3393036B2 (ja) | 2003-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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