JPH1127993A - 電力変換装置および電源システム - Google Patents
電力変換装置および電源システムInfo
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- JPH1127993A JPH1127993A JP9173651A JP17365197A JPH1127993A JP H1127993 A JPH1127993 A JP H1127993A JP 9173651 A JP9173651 A JP 9173651A JP 17365197 A JP17365197 A JP 17365197A JP H1127993 A JPH1127993 A JP H1127993A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発電装置の機械系の共振周波数と干渉して、振
動が持続・増加するのを抑制する電力変換装置およびこ
の電力変換装置を含む電源システムを提供すること。 【解決手段】図１は、コンバータの出力電流検出器３０
ａから、発電装置の機械系の固有周波数の成分を取り出
し、これを抑制する回路を設けたものである。座標順変
換器３０ｂの出力から、直流成分以外をカットするた
め、ローパスフィルタ３０ｃが設けられる。この結果、
ローパスフィルタの出力は、発電装置の固有周波数成分
の振幅のみを取り出すことができる。検出された振幅に
対して、制御器３０ｄで基準値「０」からローパスフィ
ルタ３０ｃの出力を減算した後、比例積分等の制御演算
を実施することで、振動抑制補正値を生成する。
動が持続・増加するのを抑制する電力変換装置およびこ
の電力変換装置を含む電源システムを提供すること。 【解決手段】図１は、コンバータの出力電流検出器３０
ａから、発電装置の機械系の固有周波数の成分を取り出
し、これを抑制する回路を設けたものである。座標順変
換器３０ｂの出力から、直流成分以外をカットするた
め、ローパスフィルタ３０ｃが設けられる。この結果、
ローパスフィルタの出力は、発電装置の固有周波数成分
の振幅のみを取り出すことができる。検出された振幅に
対して、制御器３０ｄで基準値「０」からローパスフィ
ルタ３０ｃの出力を減算した後、比例積分等の制御演算
を実施することで、振動抑制補正値を生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと発電機
の組み合わせ等で構成される発電装置を電源とする電力
変換装置およびこれを含む電源システムに関する。
の組み合わせ等で構成される発電装置を電源とする電力
変換装置およびこれを含む電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、非常用電源を備えた一般的な計
算機センタの電源システムの構成例である。商用電源１
と、エンジンと発電機とからなる発電装置２と、無停電
電源装置３と、計算機負荷４と、空調用等の電源装置５
と、力率改善用コンデンサ回路とから構成される。通常
の電源は、商用電源１を電源としている。この電源が落
雷等で異常となったとき、発電装置２が電源となる。発
電装置２はエンジン２ａと発電機２ｂとから成る。エン
ジン２ａは、燃料を燃やしてパワーを発生させ、例えば
ガスタービンエンジンやディーゼルエンジンが該当す
る。発電機２ｂは、同期発電機で交流電力を発電する。
算機センタの電源システムの構成例である。商用電源１
と、エンジンと発電機とからなる発電装置２と、無停電
電源装置３と、計算機負荷４と、空調用等の電源装置５
と、力率改善用コンデンサ回路とから構成される。通常
の電源は、商用電源１を電源としている。この電源が落
雷等で異常となったとき、発電装置２が電源となる。発
電装置２はエンジン２ａと発電機２ｂとから成る。エン
ジン２ａは、燃料を燃やしてパワーを発生させ、例えば
ガスタービンエンジンやディーゼルエンジンが該当す
る。発電機２ｂは、同期発電機で交流電力を発電する。
【０００３】無停電電源装置３は、コンバータ３ａとイ
ンバータ３ｂを用い交流を一旦直流に変換し、再度交流
に変換して負荷に電力を供給する。コンバータ３ａはサ
イリスタ等で構成され、直流リアクトル３ｃと直流コン
デンサ３ｄのフィルタ回路で一定の直流を作り出す。さ
らに、バッテリ３ｅが接続され、商用電源１が停電した
場合、無停電電源装置３の電源は、商用電源１から発電
装置２に切り替わるまでの電力源となる。インバータ３
ｂは交流に変換し、負荷４に電力を供給する。負荷４に
は大型コンピュータが接続される場合が多く、電源供給
の信頼性が要求される。この他の電源としては、空調・
照明用の電源装置５や電源システム全体の負荷力率改善
用のコンデンサ回路６がある。これらの回路は、商用電
源１または停電時にそれに置き替わる発電装置２に接続
される。
ンバータ３ｂを用い交流を一旦直流に変換し、再度交流
に変換して負荷に電力を供給する。コンバータ３ａはサ
イリスタ等で構成され、直流リアクトル３ｃと直流コン
デンサ３ｄのフィルタ回路で一定の直流を作り出す。さ
らに、バッテリ３ｅが接続され、商用電源１が停電した
場合、無停電電源装置３の電源は、商用電源１から発電
装置２に切り替わるまでの電力源となる。インバータ３
ｂは交流に変換し、負荷４に電力を供給する。負荷４に
は大型コンピュータが接続される場合が多く、電源供給
の信頼性が要求される。この他の電源としては、空調・
照明用の電源装置５や電源システム全体の負荷力率改善
用のコンデンサ回路６がある。これらの回路は、商用電
源１または停電時にそれに置き替わる発電装置２に接続
される。
【０００４】無停電電源装置３の制御回路は、コンバー
タの制御とインバータ制御とからなる。コンバータの制
御は、まず電圧検出器１０ａでコンバータ３ａの入力電
圧を検出、位相検出器１０ｂで商用電源の位相を求め
る。直流電圧は電圧検出器１０ｃで検出、制御演算を行
う直流電圧制御回路１０ｄで基準値に制御される。位相
制御回路１０ｅは、位相検出器１０ｂで検出された位相
角を基に、直流電圧制御回路１０ｄの出力によって、サ
イリスタの点弧角を決め、ゲートドライブ回路１０ｆを
通してコンバータ３ａを駆動する。
タの制御とインバータ制御とからなる。コンバータの制
御は、まず電圧検出器１０ａでコンバータ３ａの入力電
圧を検出、位相検出器１０ｂで商用電源の位相を求め
る。直流電圧は電圧検出器１０ｃで検出、制御演算を行
う直流電圧制御回路１０ｄで基準値に制御される。位相
制御回路１０ｅは、位相検出器１０ｂで検出された位相
角を基に、直流電圧制御回路１０ｄの出力によって、サ
イリスタの点弧角を決め、ゲートドライブ回路１０ｆを
通してコンバータ３ａを駆動する。
【０００５】インバータの制御は、電圧検出器２０ａで
インバータ３ｂの出力電圧を検出、制御演算を行う出力
電圧制御回路２０ｂで基準交流電圧値に制御される。出
力電圧制御回路２０ｂの出力値を基にＰＷＭ制御回路２
０ｃでゲート信号を生成する。ゲートドライブ回路２０
ｄは、インバータ３ｂを構成する各スイッチ素子の駆動
回路を出力する。電源回路５は、コンデンサ入力形整流
器であり、入力部分はサイリスタもしくはダイオードで
構成される整流器と直流コンデンサとで構成される。
インバータ３ｂの出力電圧を検出、制御演算を行う出力
電圧制御回路２０ｂで基準交流電圧値に制御される。出
力電圧制御回路２０ｂの出力値を基にＰＷＭ制御回路２
０ｃでゲート信号を生成する。ゲートドライブ回路２０
ｄは、インバータ３ｂを構成する各スイッチ素子の駆動
回路を出力する。電源回路５は、コンデンサ入力形整流
器であり、入力部分はサイリスタもしくはダイオードで
構成される整流器と直流コンデンサとで構成される。
【０００６】商用電源１が停電すると発電装置２が運転
を開始し、発電装置２から無停電電源装置３、空調用等
電源５、力率改善用コンデンサ６に電力を供給する。こ
こで、発電装置２におけるエンジン２ａと発電機２ｂは
軸結合されており、機械系の固有振動周波数が発生する
接続状態となっている。この固有周波数は、発電機に外
乱が加わったときに、この周波数で振動しながら定常状
態に落ち着くことになる。発電機の負荷が抵抗やリアク
トルの場合は、受動的かつ遅れ特性であるため、この振
動が持続、増加することはない。ところが、無停電電源
装置３や空調用等電源５は、非線形な負荷特性や定電力
特性、進み電流の特性になる。この場合、発電機の電気
的特性を含めた電気系パワー変動が、エンジンと発電機
の機械系の共振周波数に干渉する場合がある。これによ
り、発電装置の振動が継続的になったり、発散的に増加
することがある。
を開始し、発電装置２から無停電電源装置３、空調用等
電源５、力率改善用コンデンサ６に電力を供給する。こ
こで、発電装置２におけるエンジン２ａと発電機２ｂは
軸結合されており、機械系の固有振動周波数が発生する
接続状態となっている。この固有周波数は、発電機に外
乱が加わったときに、この周波数で振動しながら定常状
態に落ち着くことになる。発電機の負荷が抵抗やリアク
トルの場合は、受動的かつ遅れ特性であるため、この振
動が持続、増加することはない。ところが、無停電電源
装置３や空調用等電源５は、非線形な負荷特性や定電力
特性、進み電流の特性になる。この場合、発電機の電気
的特性を含めた電気系パワー変動が、エンジンと発電機
の機械系の共振周波数に干渉する場合がある。これによ
り、発電装置の振動が継続的になったり、発散的に増加
することがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電力変換装置および電源システムにおいては、発電
装置の振動が増加すると、発電装置の回転数に安定性が
欠け、出力電圧の歪やゆらぎ、不健全な出力周波数が生
じるという問題があった。その結果、蛍光灯がちらつい
たり、交流出力電圧降下のため負荷側に不足電圧を検出
して停止したり、供給電力が振動して、電動機を使用し
た機器の回転数変動・低下・停止等が発生する。また、
発電装置の振動も発電装置側の故障につながる可能性も
あり、電力供給が停止してしまい、電源装置としての信
頼性低下につながるという問題もあった。
来の電力変換装置および電源システムにおいては、発電
装置の振動が増加すると、発電装置の回転数に安定性が
欠け、出力電圧の歪やゆらぎ、不健全な出力周波数が生
じるという問題があった。その結果、蛍光灯がちらつい
たり、交流出力電圧降下のため負荷側に不足電圧を検出
して停止したり、供給電力が振動して、電動機を使用し
た機器の回転数変動・低下・停止等が発生する。また、
発電装置の振動も発電装置側の故障につながる可能性も
あり、電力供給が停止してしまい、電源装置としての信
頼性低下につながるという問題もあった。
【０００８】そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、発
電装置の機械系の共振周波数と干渉して、振動が持続・
増加するのを抑制する電力変換装置およびこの電力変換
装置を含む電源システムを提供することを目的とする。
電装置の機械系の共振周波数と干渉して、振動が持続・
増加するのを抑制する電力変換装置およびこの電力変換
装置を含む電源システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、発電機と該発電機に機械的
に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有する発電
装置と、該発電装置から出力される交流電力を直流電力
に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回路の出力
直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直
流電圧制御回路と、該コンバータ回路の出力直流電流ま
たは出力直流電圧から、該発電装置における共振周波数
成分を検出する周波数検出回路と、該直流電圧指令値と
該共振周波数成分とに基づき、該直流電圧指令値から該
共振周波数成分を除去する共振周波数除去回路と、該共
振周波数除去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路に
ゲート信号を供給するゲート回路とを具備することを特
徴とする。
め、請求項１記載の発明は、発電機と該発電機に機械的
に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有する発電
装置と、該発電装置から出力される交流電力を直流電力
に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回路の出力
直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直
流電圧制御回路と、該コンバータ回路の出力直流電流ま
たは出力直流電圧から、該発電装置における共振周波数
成分を検出する周波数検出回路と、該直流電圧指令値と
該共振周波数成分とに基づき、該直流電圧指令値から該
共振周波数成分を除去する共振周波数除去回路と、該共
振周波数除去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路に
ゲート信号を供給するゲート回路とを具備することを特
徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、発電機と該発電機
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の出力直
流電流と出力直流電圧とを乗じた値から、該発電装置に
おける共振周波数成分を検出する周波数検出回路と、該
直流電圧指令値と該共振周波数成分とに基づき、該直流
電圧指令値から該共振周波数成分を除去する共振周波数
除去回路と、該共振周波数除去回路の出力に基づき、該
コンバ−タ回路にゲート信号を供給するゲート回路とを
具備することを特徴とする。
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の出力直
流電流と出力直流電圧とを乗じた値から、該発電装置に
おける共振周波数成分を検出する周波数検出回路と、該
直流電圧指令値と該共振周波数成分とに基づき、該直流
電圧指令値から該共振周波数成分を除去する共振周波数
除去回路と、該共振周波数除去回路の出力に基づき、該
コンバ−タ回路にゲート信号を供給するゲート回路とを
具備することを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、発電機と該発電機
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力電
圧から、該発電装置における共振周波数成分を検出する
周波数検出回路と、該直流電圧指令値と該共振周波数成
分とに基づき、該直流電圧指令値から該共振周波数成分
を除去する共振周波数除去回路と、該共振周波数除去回
路の出力に基づき、該コンバ−タ回路にゲート信号を供
給するゲート回路とを具備することを特徴とする。
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力電
圧から、該発電装置における共振周波数成分を検出する
周波数検出回路と、該直流電圧指令値と該共振周波数成
分とに基づき、該直流電圧指令値から該共振周波数成分
を除去する共振周波数除去回路と、該共振周波数除去回
路の出力に基づき、該コンバ−タ回路にゲート信号を供
給するゲート回路とを具備することを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明は、発電機と該発電機
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力側
にインピーダンスを接続し、このインピーダンスに流れ
る電流から、該発電装置における共振周波数成分を検出
する周波数検出回路と、該直流電圧指令値と該共振周波
数成分とに基づき、該直流電圧指令値から該共振周波数
成分を除去する共振周波数除去回路と、該共振周波数除
去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路にゲート信号
を供給するゲート回路とを具備することを特徴とする。
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力側
にインピーダンスを接続し、このインピーダンスに流れ
る電流から、該発電装置における共振周波数成分を検出
する周波数検出回路と、該直流電圧指令値と該共振周波
数成分とに基づき、該直流電圧指令値から該共振周波数
成分を除去する共振周波数除去回路と、該共振周波数除
去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路にゲート信号
を供給するゲート回路とを具備することを特徴とする。
【００１３】請求項５記載の発明は、発電機と該発電機
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力電
圧の位相を検出する位相検出回路と、該コンバータの入
力電圧から、該発電装置における共振周波数成分を検出
する周波数検出回路と、該位相検出回路の出力値と該共
振周波数成分とに基づき、該位相検出回路の出力値から
該共振周波数成分を除去する共振周波数除去回路と、該
共振周波数除去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路
にゲート信号を供給するゲート回路とを具備することを
特徴とする。
に機械的に接続され該発電機を駆動する駆動装置とを有
する発電装置と、該発電装置から出力される交流電力を
直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回
路の出力直流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出
力する直流電圧制御回路と、該コンバータ回路の入力電
圧の位相を検出する位相検出回路と、該コンバータの入
力電圧から、該発電装置における共振周波数成分を検出
する周波数検出回路と、該位相検出回路の出力値と該共
振周波数成分とに基づき、該位相検出回路の出力値から
該共振周波数成分を除去する共振周波数除去回路と、該
共振周波数除去回路の出力に基づき、該コンバ−タ回路
にゲート信号を供給するゲート回路とを具備することを
特徴とする。
【００１４】請求項６記載の発明は、商用電源と、該商
用電源に接続される請求項１乃至請求項５記載のいずれ
かの電力変換装置と、該商用電源に接続され、少なくと
もリアクトルとコンデンサを有するコンデンサ回路と、
該電力変換装置の出力側に接続される負荷とを具備する
ことを特徴とする。
用電源に接続される請求項１乃至請求項５記載のいずれ
かの電力変換装置と、該商用電源に接続され、少なくと
もリアクトルとコンデンサを有するコンデンサ回路と、
該電力変換装置の出力側に接続される負荷とを具備する
ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１、図２を用いて説明する。図１は、コンバータの
出力電流検出器３０ａから、発電装置の機械系の固有周
波数の成分を取り出し、これを抑制する回路を設けたも
のである。
て図１、図２を用いて説明する。図１は、コンバータの
出力電流検出器３０ａから、発電装置の機械系の固有周
波数の成分を取り出し、これを抑制する回路を設けたも
のである。
【００１６】固有周波数の順方向の座標変換器３０ｂ
は、検出した３相分（ｕ相、ｖ相、ｗ相）から、３相の
電力変換装置の出力と同一方向で回転する座標で観測し
た正弦成分Vsinと余弦成分Xcosを出力する回転座標変換
である。つまり、固有周波数ｆ０の正弦（sin ）および
余弦（cos ）の成分がそれぞれ直流分に変換され、その
他の周波数成分は、（ｆ−ｆ0 ）次の高調波に変換され
る。この変換は、下記の演算で実現される。
は、検出した３相分（ｕ相、ｖ相、ｗ相）から、３相の
電力変換装置の出力と同一方向で回転する座標で観測し
た正弦成分Vsinと余弦成分Xcosを出力する回転座標変換
である。つまり、固有周波数ｆ０の正弦（sin ）および
余弦（cos ）の成分がそれぞれ直流分に変換され、その
他の周波数成分は、（ｆ−ｆ0 ）次の高調波に変換され
る。この変換は、下記の演算で実現される。
【００１７】
【数１】Ｖsin ＝ｕsinw0t＋ｖsin(w0t+120 ゜ ) ＋ｗsi
n(w0t+240 ゜ ) Ｖcos ＝ｕcosw0t＋ｖcos(w0t+120 ゜ ) ＋ｗcos(w0t+24
0 ゜ ) w0 ：発電装置の機械系の固有周波数の角速度 2 πf0
［rad/sec ］ 座標順変換器３０ｂの出力から、直流成分以外をカット
するため、ローパスフィルタ３０ｃが設けられる。この
結果、ローパスフィルタの出力は、発電装置の固有周波
数成分の振幅のみを取り出すことができる。検出された
振幅に対して、制御器３０ｄで基準値「０」からローパ
スフィルタ３０ｃの出力を減算した後、比例積分等の制
御演算を実施することで、振動抑制補正値を生成する。
固有周波数の逆方向の座標変換器３０ｅは、座標変換器
３０ｂの逆変換を行う。つまり、数１のｆ0 を−ｆ0 に
置き換える。
n(w0t+240 ゜ ) Ｖcos ＝ｕcosw0t＋ｖcos(w0t+120 ゜ ) ＋ｗcos(w0t+24
0 ゜ ) w0 ：発電装置の機械系の固有周波数の角速度 2 πf0
［rad/sec ］ 座標順変換器３０ｂの出力から、直流成分以外をカット
するため、ローパスフィルタ３０ｃが設けられる。この
結果、ローパスフィルタの出力は、発電装置の固有周波
数成分の振幅のみを取り出すことができる。検出された
振幅に対して、制御器３０ｄで基準値「０」からローパ
スフィルタ３０ｃの出力を減算した後、比例積分等の制
御演算を実施することで、振動抑制補正値を生成する。
固有周波数の逆方向の座標変換器３０ｅは、座標変換器
３０ｂの逆変換を行う。つまり、数１のｆ0 を−ｆ0 に
置き換える。
【００１８】この結果、発電装置の固有周波数成分のみ
を打ち消す制御演算結果を出力する。この座標変換器３
０ｅの指令値を加算器３０ｆにおいて、直流電圧制御回
路１０ｄの出力と加算し、位相制御回路１０ｅへの入力
とする。
を打ち消す制御演算結果を出力する。この座標変換器３
０ｅの指令値を加算器３０ｆにおいて、直流電圧制御回
路１０ｄの出力と加算し、位相制御回路１０ｅへの入力
とする。
【００１９】次に、図２に、発電装置２の軸振動、コン
バータの入力電圧、出力電流検出値の一例を示す。図２
（ａ）が本実施の形態前での各波形、（ｂ）が本実施の
形態による各波形を示したものである。Ｔ１は発電装置
の軸振動、ｖｇはコンバータの入力電圧、ｉｄはコンバ
ータの出力電流、ｖ１は直流電圧制御回路の出力、ｖ２
は座標逆変換器３０ｅの出力である。本実施の形態を実
施した結果、コンバータの出力電流から発電装置の機械
系の固有周波数成分がなくなるような制御を加えること
になるため、出力ｖ２が機械系の固有周波数成分を逆特
性に出力することにより、出力電圧の波形歪みと発電装
置の軸振動抑制を実現する。
バータの入力電圧、出力電流検出値の一例を示す。図２
（ａ）が本実施の形態前での各波形、（ｂ）が本実施の
形態による各波形を示したものである。Ｔ１は発電装置
の軸振動、ｖｇはコンバータの入力電圧、ｉｄはコンバ
ータの出力電流、ｖ１は直流電圧制御回路の出力、ｖ２
は座標逆変換器３０ｅの出力である。本実施の形態を実
施した結果、コンバータの出力電流から発電装置の機械
系の固有周波数成分がなくなるような制御を加えること
になるため、出力ｖ２が機械系の固有周波数成分を逆特
性に出力することにより、出力電圧の波形歪みと発電装
置の軸振動抑制を実現する。
【００２０】このように、発電装置の機械系の固有振動
が生じた場合、直流電圧制御回路１０ｄで追従しきれな
かったコンバータ回路の出力電流の変動から、電流検出
器により固有振動周波数成分のみを取り出し、この成分
を打ち消すように比例積分などの制御演算により補正値
を求め、この補正値により、直流電圧制御回路で求めた
出力指令値を補正することで、出力電流から固有周波数
の波形歪を低減すると共に発電装置の機械的振動を防止
することを可能とする。
が生じた場合、直流電圧制御回路１０ｄで追従しきれな
かったコンバータ回路の出力電流の変動から、電流検出
器により固有振動周波数成分のみを取り出し、この成分
を打ち消すように比例積分などの制御演算により補正値
を求め、この補正値により、直流電圧制御回路で求めた
出力指令値を補正することで、出力電流から固有周波数
の波形歪を低減すると共に発電装置の機械的振動を防止
することを可能とする。
【００２１】本発明の第２の実施の形態について図３を
用いて説明する。第１の実施の形態は、直流電流検出値
から発電装置の機械系の固有振動周波数を取り出して補
償を行っているが、本実施の形態は、図３のように直流
電圧値から固有振動周波数を取り出して補償を行うもの
である。図１の電流検出方式は、コンバータ回路が直流
コンデンサ３ｄがリアクトル３ｃより効果的な電圧形に
近い特性では、出力電流に発電装置の機械系固有振動の
影響が生じやすく、また制御対象が出力直流電圧と直流
電流とでは、対象が異なり干渉し難く効果的である。
そこで、本実施の形態では、電圧検出方式とし、コンバ
ータ回路が電流形の場合に、電圧に機械系の固有振動の
影響が生じやすく、制御対象が出力直流電流と電圧とな
り、制御対象が異なるため、干渉し難く効果的となる。
用いて説明する。第１の実施の形態は、直流電流検出値
から発電装置の機械系の固有振動周波数を取り出して補
償を行っているが、本実施の形態は、図３のように直流
電圧値から固有振動周波数を取り出して補償を行うもの
である。図１の電流検出方式は、コンバータ回路が直流
コンデンサ３ｄがリアクトル３ｃより効果的な電圧形に
近い特性では、出力電流に発電装置の機械系固有振動の
影響が生じやすく、また制御対象が出力直流電圧と直流
電流とでは、対象が異なり干渉し難く効果的である。
そこで、本実施の形態では、電圧検出方式とし、コンバ
ータ回路が電流形の場合に、電圧に機械系の固有振動の
影響が生じやすく、制御対象が出力直流電流と電圧とな
り、制御対象が異なるため、干渉し難く効果的となる。
【００２２】本発明の第３の実施の形態について図４を
用いて説明する。本実施の形態は、直流電圧と直流電流
を乗じた直流電力から、発電装置の機械系の固有振動周
波数を取り出して補償するものである。本実施の形態
は、第１及び第２の実施の形態の特性を併せ持つもので
ある。
用いて説明する。本実施の形態は、直流電圧と直流電流
を乗じた直流電力から、発電装置の機械系の固有振動周
波数を取り出して補償するものである。本実施の形態
は、第１及び第２の実施の形態の特性を併せ持つもので
ある。
【００２３】第１乃至第３の実施の形態は、コンバータ
制御の出力値から機械系の固有振動周波数を取り出して
補償を行っているため、自らのコンバータ動作と発電装
置の動作との干渉関係を断ち切ることができる。特に、
コンバータ動作が、発電装置の機械系の振動により強く
干渉している場合に有効である。
制御の出力値から機械系の固有振動周波数を取り出して
補償を行っているため、自らのコンバータ動作と発電装
置の動作との干渉関係を断ち切ることができる。特に、
コンバータ動作が、発電装置の機械系の振動により強く
干渉している場合に有効である。
【００２４】本発明の第４の実施の形態について図５を
用いて説明する。本実施の形態は、入力電圧を直接検知
して、その電圧成分から発電装置の機械系の固有振動周
波数を行うものである。自らの電力変換装置以外の発電
装置に接続している負荷によって生じた発電装置の機械
系の振動抑制に有効である。
用いて説明する。本実施の形態は、入力電圧を直接検知
して、その電圧成分から発電装置の機械系の固有振動周
波数を行うものである。自らの電力変換装置以外の発電
装置に接続している負荷によって生じた発電装置の機械
系の振動抑制に有効である。
【００２５】本発明の第５の実施の形態について図６を
用いて説明する。本実施の形態は、入力インピーダンス
を接続して、そこに流れる電流を検知し、電流成分から
発電装置のの機械系の固有振動周波数を取り出して補償
を行うものである。入力側に接続するインピーダンス
が、発電装置の機械系の振動周波数に対して小さくな
る。つまり、敏感に選定すれば、固有振動周波数成分が
顕著に検出でき、図５に比較して、より発電装置の振動
抑制が容易になる。
用いて説明する。本実施の形態は、入力インピーダンス
を接続して、そこに流れる電流を検知し、電流成分から
発電装置のの機械系の固有振動周波数を取り出して補償
を行うものである。入力側に接続するインピーダンス
が、発電装置の機械系の振動周波数に対して小さくな
る。つまり、敏感に選定すれば、固有振動周波数成分が
顕著に検出でき、図５に比較して、より発電装置の振動
抑制が容易になる。
【００２６】本発明の第６の実施の形態について図７を
用いて説明する。本実施の形態は、図５同様に、入力電
圧を直接検知して、その電圧成分から発電装置の機械系
の固有振動周波数取り出し、補正する。しかし、補正対
象を、直流電圧制御回路１０ｄの出力ではなく、位相検
出回路１０ｂの出力とする。電圧制御回路１０ｄではな
く、位相検出回路１０ｂを補正することにより、発電装
置の出力電圧がふれるよりも、出力周波数、つまり回転
数が大きく変化する特性を持った発電機との組み合わせ
の場合により有効となる。
用いて説明する。本実施の形態は、図５同様に、入力電
圧を直接検知して、その電圧成分から発電装置の機械系
の固有振動周波数取り出し、補正する。しかし、補正対
象を、直流電圧制御回路１０ｄの出力ではなく、位相検
出回路１０ｂの出力とする。電圧制御回路１０ｄではな
く、位相検出回路１０ｂを補正することにより、発電装
置の出力電圧がふれるよりも、出力周波数、つまり回転
数が大きく変化する特性を持った発電機との組み合わせ
の場合により有効となる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発電装
置の機械系の共振周波数と干渉して、振動が持続・増加
するのを抑制する電力変換装置およびこの電力変換装置
を含む電源システムを提供することができる。
置の機械系の共振周波数と干渉して、振動が持続・増加
するのを抑制する電力変換装置およびこの電力変換装置
を含む電源システムを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電源システ
ムの波形図。
ムの波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図７】本発明の第６の実施の形態における電源システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図８】従来の電源システムの構成図。
１ 商用電源 ２ 発電装置 ２ａ エンジン ２ｂ 発電機 ３ 無停電電源装置 ３ａ コンバータ ３ｂ インバータ ３ｃ 直流リアクトル ３ｄ 直流コンデンサ ３ｅ バッテリ ４ 計算機負荷 ５ 空調用等の電源装置 ６ 力率改善用コンデンサ
回路 １０ａ、１０ｃ、２０ａ 電圧検出器 １０ｂ 位相検出器 １０ｄ 直流電圧制御回路 10e 位相制御回路 １０ｆ、２０ｄ ゲートドライブ回路 ２０ｂ 出力電圧制御回路 ２０ｃ ＰＷＭ制御回路 ３０ａ、４０ｂ 電流検出器 ３０ｂ 座標順変換器 ３０ｃ ローパスフィルタ ３０ｄ 制御器 ３０ｅ 座標逆変換器 ３０ｆ 加算器 ４０ａ インピーダンス
回路 １０ａ、１０ｃ、２０ａ 電圧検出器 １０ｂ 位相検出器 １０ｄ 直流電圧制御回路 10e 位相制御回路 １０ｆ、２０ｄ ゲートドライブ回路 ２０ｂ 出力電圧制御回路 ２０ｃ ＰＷＭ制御回路 ３０ａ、４０ｂ 電流検出器 ３０ｂ 座標順変換器 ３０ｃ ローパスフィルタ ３０ｄ 制御器 ３０ｅ 座標逆変換器 ３０ｆ 加算器 ４０ａ インピーダンス
Claims (6)
- 【請求項１】発電機と前記発電機に機械的に接続され前
記発電機を駆動する駆動装置とを有する発電装置と、 前記発電装置から出力される交流電力を直流電力に変換
するコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力直
流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直流
電圧制御回路と、 前記コンバータ回路の出力直流電流または出力直流電圧
から、前記発電装置における共振周波数成分を検出する
周波数検出回路と、 前記直流電圧指令値と前記共振周波数成分とに基づき、
前記直流電圧指令値から前記共振周波数成分を除去する
共振周波数除去回路と、 前記共振周波数除去回路の出力に基づき、前記コンバ−
タ回路にゲート信号を供給するゲート回路と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】発電機と前記発電機に機械的に接続され前
記発電機を駆動する駆動装置とを有する発電装置と、 前記発電装置から出力される交流電力を直流電力に変換
するコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力直
流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直流
電圧制御回路と、 前記コンバータ回路の出力直流電流と出力直流電圧とを
乗じた値から、前記発電装置における共振周波数成分を
検出する周波数検出回路と、 前記直流電圧指令値と前記共振周波数成分とに基づき、
前記直流電圧指令値から前記共振周波数成分を除去する
共振周波数除去回路と、 前記共振周波数除去回路の出力に基づき、前記コンバ−
タ回路にゲート信号を供給するゲート回路と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】発電機と前記発電機に機械的に接続され前
記発電機を駆動する駆動装置とを有する発電装置と、 前記発電装置から出力される交流電力を直流電力に変換
するコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力直
流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直流
電圧制御回路と、 前記コンバータ回路の入力電圧から、前記発電装置にお
ける共振周波数成分を検出する周波数検出回路と、 前記直流電圧指令値と前記共振周波数成分とに基づき、
前記直流電圧指令値から前記共振周波数成分を除去する
共振周波数除去回路と、 前記共振周波数除去回路の出力に基づき、前記コンバ−
タ回路にゲート信号を供給するゲート回路と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】発電機と前記発電機に機械的に接続され前
記発電機を駆動する駆動装置とを有する発電装置と、 前記発電装置から出力される交流電力を直流電力に変換
するコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力直
流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直流
電圧制御回路と、 前記コンバータ回路の入力側にインピーダンスを接続
し、このインピーダンスに流れる電流から、前記発電装
置における共振周波数成分を検出する周波数検出回路
と、 前記直流電圧指令値と前記共振周波数成分とに基づき、
前記直流電圧指令値から前記共振周波数成分を除去する
共振周波数除去回路と、 前記共振周波数除去回路の出力に基づき、前記コンバ−
タ回路にゲート信号を供給するゲート回路と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】発電機と前記発電機に機械的に接続され前
記発電機を駆動する駆動装置とを有する発電装置と、 前記発電装置から出力される交流電力を直流電力に変換
するコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力直
流電圧に基づき、所定の直流電圧指令値を出力する直流
電圧制御回路と、 前記コンバータ回路の入力電圧の位相を検出する位相検
出回路と、 前記コンバータの入力電圧から、前記発電装置における
共振周波数成分を検出する周波数検出回路と、 前記位相検出回路の出力値と前記共振周波数成分とに基
づき、前記位相検出回路の出力値から前記共振周波数成
分を除去する共振周波数除去回路と、 前記共振周波数除去回路の出力に基づき、前記コンバ−
タ回路にゲート信号を供給するゲート回路と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項６】商用電源と、 前記商用電源に接続される請求項１乃至請求項５記載の
いずれかの電力変換装置と、 前記商用電源に接続され、少なくともリアクトルとコン
デンサを有するコンデンサ回路と、 前記電力変換装置の出力側に接続される負荷と、 を具備することを特徴とする電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173651A JPH1127993A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 電力変換装置および電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173651A JPH1127993A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 電力変換装置および電源システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127993A true JPH1127993A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=15964574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9173651A Pending JPH1127993A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 電力変換装置および電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1127993A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004147445A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Hitachi Ltd | 分散電源システムとその制御方法 |
| US7259542B2 (en) | 2004-12-23 | 2007-08-21 | Hyundai Motor Company | System and method for controlling bidirectional three-phase DC/DC converter |
| JP2010007879A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Osaka Gas Co Ltd | 発電・空調システム |
| JP2010068573A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Meidensha Corp | 発電機の振動抑制制御装置 |
| JP2010068574A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Meidensha Corp | 発電機の振動抑制制御装置 |
| JP2010283905A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置，電力変換システム及び電力変換装置の制御方法 |
| JP2010283904A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置，電力変換システム及び電力変換装置の制御方法 |
| JP2014529701A (ja) * | 2011-08-12 | 2014-11-13 | オープンハイドロ アイピーリミテッド | 水力発電タービンを制御する方法及びシステム |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP9173651A patent/JPH1127993A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004147445A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Hitachi Ltd | 分散電源システムとその制御方法 |
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| JP2010283905A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置，電力変換システム及び電力変換装置の制御方法 |
| JP2010283904A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置，電力変換システム及び電力変換装置の制御方法 |
| JP2014529701A (ja) * | 2011-08-12 | 2014-11-13 | オープンハイドロ アイピーリミテッド | 水力発電タービンを制御する方法及びシステム |
| US9541053B2 (en) | 2011-08-12 | 2017-01-10 | Openhydro Ip Limited | Method and system for controlling hydroelectric turbines |
| US9638160B2 (en) | 2011-08-12 | 2017-05-02 | Openhydro Ip Limited | Method and system for controlling hydroelectric turbines |
| US9670897B2 (en) | 2011-08-12 | 2017-06-06 | Openhydro Ip Limited | Method and system for controlling hydroelectric turbines |
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