JPH1066344A - 電力変換装置の制御回路 - Google Patents
電力変換装置の制御回路Info
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- JPH1066344A JPH1066344A JP8215656A JP21565696A JPH1066344A JP H1066344 A JPH1066344 A JP H1066344A JP 8215656 A JP8215656 A JP 8215656A JP 21565696 A JP21565696 A JP 21565696A JP H1066344 A JPH1066344 A JP H1066344A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平滑コンデンサを大型化せず、入力電流波形
に歪みを生じさせることなく、出力電圧変動を許容値内
に抑制する。 【解決手段】 平滑コンデンサ３の端子電圧として得ら
れる、交流／直流変換器２の出力電圧の検出値と、その
指令値との電圧偏差を増幅器８，積分器９および加算器
１０等からなるＰＩ調節器に入力することにより、直流
出力電圧を所望の値に制御する場合に、上記電圧偏差を
２乗または３乗もしくはそれ以上の巾乗倍して（図１で
は３乗、符号１０１参照）ＰＩ調節器に入力することに
より、変換器入力電流波形歪みを少なくし、出力電圧変
動を許容値内に抑制可能とする。
に歪みを生じさせることなく、出力電圧変動を許容値内
に抑制する。 【解決手段】 平滑コンデンサ３の端子電圧として得ら
れる、交流／直流変換器２の出力電圧の検出値と、その
指令値との電圧偏差を増幅器８，積分器９および加算器
１０等からなるＰＩ調節器に入力することにより、直流
出力電圧を所望の値に制御する場合に、上記電圧偏差を
２乗または３乗もしくはそれ以上の巾乗倍して（図１で
は３乗、符号１０１参照）ＰＩ調節器に入力することに
より、変換器入力電流波形歪みを少なくし、出力電圧変
動を許容値内に抑制可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流入力電圧な
いし交流入力電流波形を正弦波に制御しつつ、直流出力
電流ないし直流出力電圧を所望の一定値に制御する交流
／直流変換装置、特にその制御回路の改良に関する。
いし交流入力電流波形を正弦波に制御しつつ、直流出力
電流ないし直流出力電圧を所望の一定値に制御する交流
／直流変換装置、特にその制御回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３にこの種の従来例を示す。同図にお
いて、１は交流電圧源、２は半導体スイッチング素子か
らなる交流／直流変換器、３は平滑コンデンサ、４は負
荷、５〜１０は制御回路で、５は直流電圧指令値を与え
る指令値発生器、６は直流出力電圧、すなわち平滑コン
デンサ３の両端の電圧を検出する検出器、７は指令値発
生器５の出力と検出器６の出力との差（以下、出力偏差
ともいう）を出力する加算器、８は加算器７の出力に比
例する値を出力する増幅器、９は加算器７の出力を積分
する積分器、１０は増幅器８の出力と積分器の出力とを
加算する加算器である。増幅器８，積分器９および加算
器１０により、いわゆる比例・積分調節器（ＰＩ調節
器）が構成される。
いて、１は交流電圧源、２は半導体スイッチング素子か
らなる交流／直流変換器、３は平滑コンデンサ、４は負
荷、５〜１０は制御回路で、５は直流電圧指令値を与え
る指令値発生器、６は直流出力電圧、すなわち平滑コン
デンサ３の両端の電圧を検出する検出器、７は指令値発
生器５の出力と検出器６の出力との差（以下、出力偏差
ともいう）を出力する加算器、８は加算器７の出力に比
例する値を出力する増幅器、９は加算器７の出力を積分
する積分器、１０は増幅器８の出力と積分器の出力とを
加算する加算器である。増幅器８，積分器９および加算
器１０により、いわゆる比例・積分調節器（ＰＩ調節
器）が構成される。
【０００３】また、１１はＰＬＬ（フェーズ・ロックド
・ループ回路）等からなり、交流入力電圧に同期した基
準正弦波を発生する正弦波発生器、１２は加算器１０の
出力と正弦波発生器１１の出力とを乗算する乗算器であ
り、加算器１０の出力を振幅指令、正弦波発生器１１の
出力を波形指令として瞬時入力電流指令を出力する。交
流／直流変換器２は、図示されないＰＷＭ回路等によ
り、瞬時入力電流指令に等しい電流を入力するよう動作
する。そして、検出器６を介して得られる直流出力電圧
検出値が、指令値を下回る場合には加算器１０の出力が
大きくなり、入力電流の振幅が大きくなるので直流出力
電圧は上昇する。一方、直流出力電圧検出値が、指令値
を上回る場合には加算器１０の出力が小さくなり、入力
電流の振幅が小さくなるので直流出力電圧は低下する。
このように動作することで、交流電圧と同位相の正弦波
交流電流を入力しつつ、交流／直流変換器２の出力電圧
を所望の値に保つ動作をする。
・ループ回路）等からなり、交流入力電圧に同期した基
準正弦波を発生する正弦波発生器、１２は加算器１０の
出力と正弦波発生器１１の出力とを乗算する乗算器であ
り、加算器１０の出力を振幅指令、正弦波発生器１１の
出力を波形指令として瞬時入力電流指令を出力する。交
流／直流変換器２は、図示されないＰＷＭ回路等によ
り、瞬時入力電流指令に等しい電流を入力するよう動作
する。そして、検出器６を介して得られる直流出力電圧
検出値が、指令値を下回る場合には加算器１０の出力が
大きくなり、入力電流の振幅が大きくなるので直流出力
電圧は上昇する。一方、直流出力電圧検出値が、指令値
を上回る場合には加算器１０の出力が小さくなり、入力
電流の振幅が小さくなるので直流出力電圧は低下する。
このように動作することで、交流電圧と同位相の正弦波
交流電流を入力しつつ、交流／直流変換器２の出力電圧
を所望の値に保つ動作をする。
【０００４】図４に直流出力電圧の指令値と検出値との
関係例を示す。すなわち、図３の回路で出力偏差を生じ
る第１の原因は、入力が交流であるので瞬時入力電力が
変化するために生じるものである。以下、これによる偏
差をリプルと呼ぶ（図４の符号Ａ参照）。入力が単相交
流の場合、リプルは入力周波数の２倍の周波数の交流分
となることが知られている。出力偏差を生じる第２の原
因は、電源電圧変動，負荷変動によるものであり、以
下、これによるものを電圧変動という（図４の符号Ｂ参
照）。
関係例を示す。すなわち、図３の回路で出力偏差を生じ
る第１の原因は、入力が交流であるので瞬時入力電力が
変化するために生じるものである。以下、これによる偏
差をリプルと呼ぶ（図４の符号Ａ参照）。入力が単相交
流の場合、リプルは入力周波数の２倍の周波数の交流分
となることが知られている。出力偏差を生じる第２の原
因は、電源電圧変動，負荷変動によるものであり、以
下、これによるものを電圧変動という（図４の符号Ｂ参
照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような電圧変動
が大きいと、所定の出力電力を得られなくなったり、過
電圧で素子が破壊するなどの問題が生じるため、規定値
以内に抑制する必要がある。これには、 １）平滑コンデンサの静電容量を大きくする。 ２）ＰＩ調節器のゲインを大きくする。 等の方法が考えられるが、第１の方法では装置が大型化
してコストアップにつながり、第２の方法ではＰＩ調節
器のゲインを大きくしすぎると、リプルの影響により入
力電流振幅指令値が交流入力の１サイクル以内で大きく
変化し、入力電流に歪みが生じるという問題がある。し
たがって、この発明の課題は、装置を大型化せず、入力
電流に歪みを生じさせないようにすることにある。
が大きいと、所定の出力電力を得られなくなったり、過
電圧で素子が破壊するなどの問題が生じるため、規定値
以内に抑制する必要がある。これには、 １）平滑コンデンサの静電容量を大きくする。 ２）ＰＩ調節器のゲインを大きくする。 等の方法が考えられるが、第１の方法では装置が大型化
してコストアップにつながり、第２の方法ではＰＩ調節
器のゲインを大きくしすぎると、リプルの影響により入
力電流振幅指令値が交流入力の１サイクル以内で大きく
変化し、入力電流に歪みが生じるという問題がある。し
たがって、この発明の課題は、装置を大型化せず、入力
電流に歪みを生じさせないようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１（または請求項３）の発明では、出力
電圧（または電流）偏差を３乗またはそれ以上の奇数乗
倍してＰＩ調節器等に入力する、請求項２（または請求
項４）の発明では、出力電圧（または電流）偏差を２乗
またはそれ以上の偶数乗倍し、出力偏差の正負に応じて
１または−１を乗じてＰＩ調節器等に入力することによ
り、リプルによる小さな出力偏差にはＰＩ調節器のゲイ
ンを小さくし、電圧変動による大きな出力偏差にはゲイ
ンを大きくなるようにし、出力リプルによる入力波形歪
みを小さくし、過渡時のオーバシュート等を抑制する。
るため、請求項１（または請求項３）の発明では、出力
電圧（または電流）偏差を３乗またはそれ以上の奇数乗
倍してＰＩ調節器等に入力する、請求項２（または請求
項４）の発明では、出力電圧（または電流）偏差を２乗
またはそれ以上の偶数乗倍し、出力偏差の正負に応じて
１または−１を乗じてＰＩ調節器等に入力することによ
り、リプルによる小さな出力偏差にはＰＩ調節器のゲイ
ンを小さくし、電圧変動による大きな出力偏差にはゲイ
ンを大きくなるようにし、出力リプルによる入力波形歪
みを小さくし、過渡時のオーバシュート等を抑制する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。同図からも明らかなように、こ
れは図３に示す従来例に対し３乗演算回路１０１を付加
した点が特徴で、その他は図３と同様である。ここで、
例えばリプルの大きさが指令値の５％、電圧変動の許容
値が指令値の２０％とすると、出力偏差が０％→２０％
になったときに、入力電流振幅を１００％→０とするよ
うに増幅器のゲインを調整したとすると、リプルの影響
は定格値に対し、（５／２０）3×１００＝１．５６％
で充分小さいので、これによる入力電流歪みは殆ど問題
とならないことになる。なお、ここでは増幅器入力を３
乗するようにしたが、５以上の奇数乗倍としても良く、
さらには、増幅器だけでなく積分器入力も３乗またはそ
れ以上の奇数乗倍としても良いのは勿論である。
態を示す構成図である。同図からも明らかなように、こ
れは図３に示す従来例に対し３乗演算回路１０１を付加
した点が特徴で、その他は図３と同様である。ここで、
例えばリプルの大きさが指令値の５％、電圧変動の許容
値が指令値の２０％とすると、出力偏差が０％→２０％
になったときに、入力電流振幅を１００％→０とするよ
うに増幅器のゲインを調整したとすると、リプルの影響
は定格値に対し、（５／２０）3×１００＝１．５６％
で充分小さいので、これによる入力電流歪みは殆ど問題
とならないことになる。なお、ここでは増幅器入力を３
乗するようにしたが、５以上の奇数乗倍としても良く、
さらには、増幅器だけでなく積分器入力も３乗またはそ
れ以上の奇数乗倍としても良いのは勿論である。
【０００８】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。同図からも明らかなように、これは図３
に示す従来例に対し２乗演算回路２０１、符号器２０２
および乗算器２０３を付加した点が特徴で、その他は図
３と同様である。つまり、基本原理は図１と同じである
が、出力偏差を２乗すると正負両方の出力偏差に対して
正のみの演算結果が出力されるので、符号器２０２によ
って出力偏差の符号を判読し、正ならば演算結果に１
を、負ならば演算結果に−１をそれぞれ乗算して、ＰＩ
調節器に与えるようにする。ここでは増幅器入力を２乗
するようにしたが、４以上の偶数乗倍としても良く、さ
らには、増幅器だけでなく積分器入力も４乗またはそれ
以上の偶数乗倍としても良いのは言うまでもない。
構成図である。同図からも明らかなように、これは図３
に示す従来例に対し２乗演算回路２０１、符号器２０２
および乗算器２０３を付加した点が特徴で、その他は図
３と同様である。つまり、基本原理は図１と同じである
が、出力偏差を２乗すると正負両方の出力偏差に対して
正のみの演算結果が出力されるので、符号器２０２によ
って出力偏差の符号を判読し、正ならば演算結果に１
を、負ならば演算結果に−１をそれぞれ乗算して、ＰＩ
調節器に与えるようにする。ここでは増幅器入力を２乗
するようにしたが、４以上の偶数乗倍としても良く、さ
らには、増幅器だけでなく積分器入力も４乗またはそれ
以上の偶数乗倍としても良いのは言うまでもない。
【０００９】以上では、出力電圧を制御するようにした
が、交流／直流変換器２の出力電流を検出し、これを電
流指令値との偏差を利用して出力電流制御を行なうこと
も可能である。また、制御方式をＰＩ制御としたがＰＩ
Ｄ（Ｄ：微分）制御や、Ｐ制御またはＩ制御とすること
ができるのも勿論である。
が、交流／直流変換器２の出力電流を検出し、これを電
流指令値との偏差を利用して出力電流制御を行なうこと
も可能である。また、制御方式をＰＩ制御としたがＰＩ
Ｄ（Ｄ：微分）制御や、Ｐ制御またはＩ制御とすること
ができるのも勿論である。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、リプルによる小さな
出力偏差に対してはＰＩ調節器のゲインを小さくし、電
圧変動による大きな出力偏差に対してはゲインを大きく
なるようにしたので、平滑コンデンサを大型化すること
なく、入力電流歪みを生じさせることなく、出力リプル
による入力波形歪みを小さくし、過渡時のオーバシュー
ト等を抑制することが可能となる利点が得られる。
出力偏差に対してはＰＩ調節器のゲインを小さくし、電
圧変動による大きな出力偏差に対してはゲインを大きく
なるようにしたので、平滑コンデンサを大型化すること
なく、入力電流歪みを生じさせることなく、出力リプル
による入力波形歪みを小さくし、過渡時のオーバシュー
ト等を抑制することが可能となる利点が得られる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図３】従来例を示す構成図である。
【図４】図３における直流出力電圧の指令値と検出値と
の関係例説明図である。
の関係例説明図である。
１…交流電圧源、２…交流／直流変換器、３…平滑コン
デンサ、４…負荷、５…指令発生器、６…電圧検出器、
７，１０…加算器、８…増幅器、９…積分器、１１…正
弦波発生器、１２，２０３…乗算器、１０１…３乗演算
回路、２０１…２乗演算回路、２０２…符号器。
デンサ、４…負荷、５…指令発生器、６…電圧検出器、
７，１０…加算器、８…増幅器、９…積分器、１１…正
弦波発生器、１２，２０３…乗算器、１０１…３乗演算
回路、２０１…２乗演算回路、２０２…符号器。
Claims (4)
- 【請求項１】 交流電力を直流電力に変換し所望の直流
電圧を出力する電力変換装置と、出力電圧指令値と前記
直流出力電圧検出値との電圧偏差を入力されて交流入力
電流の電流振幅指令値を出力し、この電流振幅指令値と
瞬時波形指令値とを乗算して瞬時入力電流指令値を出力
する制御回路とからなる電力変換装置の制御回路におい
て、 前記電圧偏差を入力されてその３倍以上の奇数乗倍の値
を出力する演算手段を設けたことを特徴とする電力変換
装置の制御回路。 - 【請求項２】 前記電圧偏差を入力されてその２以上の
偶数乗倍の値を出力する演算手段と、前記電圧偏差の正
負を判定し前記演算手段の出力に１または−１を乗じる
正負判定手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記
載の電力変換装置の制御回路。 - 【請求項３】 交流電力を直流電力に変換し所望の直流
電流を出力する電力変換装置と、出力電流指令値と前記
直流出力電流検出値との電流偏差を入力されて交流入力
電流の電流振幅指令値を出力し、この電流振幅指令値と
瞬時波形指令値とを乗算して瞬時入力電流指令値を出力
する制御回路とからなる電力変換装置の制御回路におい
て、 前記電流偏差を入力されてその３倍以上の奇数乗倍の値
を出力する演算手段を設けたことを特徴とする電力変換
装置の制御回路。 - 【請求項４】 前記電流偏差を入力されてその２以上の
偶数乗倍の値を出力する演算手段と、前記電流偏差の正
負を判定し前記演算手段の出力に１または−１を乗じる
正負判定手段とを設けたことを特徴とする請求項３に記
載の電力変換装置の制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215656A JPH1066344A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 電力変換装置の制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215656A JPH1066344A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 電力変換装置の制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1066344A true JPH1066344A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16676012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215656A Pending JPH1066344A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 電力変換装置の制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1066344A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11038416B2 (en) | 2018-12-28 | 2021-06-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Drive signal generating circuit and power supply circuit for improving power factor thereof |
| US11742746B2 (en) | 2020-12-24 | 2023-08-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Switching control circuit and power supply circuit |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59176399U (ja) * | 1984-03-28 | 1984-11-26 | 三菱電機株式会社 | 自動電圧調整装置 |
| JPH01136568A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置の制御回路 |
| JPH061504A (ja) * | 1992-02-12 | 1994-01-11 | Eastman Kodak Co | スレーブドライブローラの速度の可変制御方法及び装置 |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP8215656A patent/JPH1066344A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59176399U (ja) * | 1984-03-28 | 1984-11-26 | 三菱電機株式会社 | 自動電圧調整装置 |
| JPH01136568A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置の制御回路 |
| JPH061504A (ja) * | 1992-02-12 | 1994-01-11 | Eastman Kodak Co | スレーブドライブローラの速度の可変制御方法及び装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11038416B2 (en) | 2018-12-28 | 2021-06-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Drive signal generating circuit and power supply circuit for improving power factor thereof |
| US11742746B2 (en) | 2020-12-24 | 2023-08-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Switching control circuit and power supply circuit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040122 |