JPS5879478A - 電圧型電力変換器の制御装置 - Google Patents

電圧型電力変換器の制御装置

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JPS5879478A
JPS5879478A JP56174627A JP17462781A JPS5879478A JP S5879478 A JPS5879478 A JP S5879478A JP 56174627 A JP56174627 A JP 56174627A JP 17462781 A JP17462781 A JP 17462781A JP S5879478 A JPS5879478 A JP S5879478A
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reactive
signal
voltage
deviation
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Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、順変換あるいは逆変換が可能でめり、交流電
源から取シ込む有効成力及び無効電力をそれぞれ制御す
る成田型′区力変換器の制御装置に関する。
′−圧形パルス幅変調方式変換器は点弧制御(導通制御
)によシ出力電圧の瞬時直をlft1制御することがで
きる。そして、交流・成源′亀圧に対して出力電圧の大
きさと位相を制御することにより、交流電源からf換器
が受は取る有効電力と無効電力のそれぞれを制御できる
ことはすでに知られている。
第1図は、そのことを説明するための簡略回路図とベク
トル図である。Xは交流電源ACの成田Eo とKfi
JINの間に接続されたりアクドルで6!0、’!E7
’msベクトル因においては七のりアクタンスを示す、 ベクトル図の開光を式にて示せば次のようである。
こn全盲。に対する有効分及び無効分に分解して示せば
、 I=Ip+jIq        ・・・・・・・・・
VQ   VP −E6 =−−十γ□     ・・・・・・・・・(2)x 
          X すなわち、 VP  EO IQ=□             ・・・・・・・・
・(3)ここに、 Eo :交流−源電圧 V :変洟器ダ泥人力゛送出 (基本渡分) Vp:VのE。に同相の成分 丁p:Iのり。に同相な成分(有効分)(3)式が示す
ように、電源電流■のM動労Ip及び無効分IQは、メ
洟器交流人力′醒圧Vの谷成分可能でめる。
この考えに従い構成された、従来の変換装置の回路構成
図をvI、2dに示す。1はG、TOサイリスタを用い
た電圧形PWM制御変換器、2は交流電源と変換器1の
間に接続されたりアクドル、3は平滑用コンデンサ、4
は電力変換器1の直流人力d圧の指令信号全出力する・
直圧指令回路、5はその直流入出力電圧を検出するため
の電圧検出器、6は電圧指令信号と′電圧検出信号を突
き合わせ増巾する醒圧偏差項巾器で、その出力は有効域
力指令信号となる。7は交流電源ACの電圧を検出する
ための変圧器で、各相電圧に同位相の信号及び90度位
相差の信号を出力する。8は電力変換器1の交流人力゛
電流を・炭山するための゛d電流検出器9は変圧器7及
び電流検出器8の出力信号を掛算し、交流電源ACが出
す有効電力を検出する有効紙力検出器、10は交流Jf
t源ACの無効電力を検出する無効電力検出器、11は
増巾器6と検出器9の出力信号の偏差を増巾する有効電
力偏差増巾器、12は交I/li、電詠電圧に対して9
0度の位相差をゼする信号と増巾器11の出力信号を掛
算する掛算器、13は交流電源の無効電力の指令値を出
す域効゛電力指令回路、14は指令回路13と検出器1
0の出力1百号の偏差を増巾する。厭効成力偏差増、巾
器、15は交流電源電圧に同位相な信号と増巾器14の
出力信号を掛算する掛算器、16は掛算器12及び15
の出力信号を刀口其する加算器、17は三角波の搬送波
信号を発生する発振器、18は刀on器16と発振器1
7の出力信号を比較しパルス幅変調信号を出力する比較
器、19は電力変換器10GTOサイリスタをオン、オ
フ制御即するためのグー2=号を出力するゲート出力回
路である。なお、12.15〜19の回路はぼ力変換6
r1のU、V、W各相に対応して三組設けら、れるが、
ここでは−相分(U相)のみを示しである。
次にその動作を説明するに、各相とも同一であるので以
下の説明においてはこの一相分についてのみ述べる。
加算器16の出力信号(正弦波信号)は変換器1の出力
酸圧(相電圧)を相合する変調波信号であって、この変
調波信号と発振器17ρ・らの搬送波信号全比較し、そ
の大小開光に応じてGTOサイリスタをオン・オフ市+
1 (4することにより、変換器1の出力電圧ヲ゛祇圧
指合信号に比例するように制御できることは周矧である
ところで、交流電mAcが出す有効電力及び無効電力は
変換器1の交流人力直圧の各成分を調節することによシ
制御可能である。
従来においては、増巾器14からの無効電力偏差に応じ
て振巾が変調された、電源電圧(相電圧)に同位相な正
弦波16号を掛算器15よシ取り出し、一方、増巾器1
1からの有効電力偏差に応じて振巾が変調さnた、電源
′成田に対して90度の位相差をMする正弦波信号を掛
算器12により取り出し、それら両信号の加算から゛d
電圧指令信号(ズ算するよりにしている。すなわら、無
効電力偏差に応じて・電圧指令信号の′醒源厄圧に同位
相な成分を調節し、また有効電力偏差に応じて電圧指令
信号の電源電圧に対して90度位相差の成分を調節して
、す11通した有効、無効成力の市り御を行うようにし
ている。
しかし゛このものにおいては、後述するような理由から
、ポリ御応答性能が低く制限されるために、負荷変動時
においては竹効電力市り呻の遅れにより変換器1の直流
入出力電圧が変動し易く、そのため直流回路に並列に接
続さf′した負荷に悪影響を及ぼすこと翫また同僚に無
効成力制御が急速に行えないことから、交流電源電圧の
電圧変動を補償すべく速い無効成力制御が要求さnる場
合など・に対して応じることができない、という不具合
がめった。
本発明の目的は、前述した不具合e4決することにあり
、応答の速い有力、無効成力制御が可能な電圧型゛−力
変換器の制御装置を提供することにある。
本発明の特徴とするところは、無効I低力偏差に応じて
電圧珀咎信号の戒源軍圧に対し90度位相差を有する成
分全調節し、まfc有幼醒力偏差に応じて電圧摺合信号
の醒綜醒圧に同位イ目な成分を調ことにある。
次に1本発明の一犬施例について説明する。回路構成は
、第2図における掛算器12及び15の部分が異なるの
みで、他は同一であるので図示は省略する。従来と異な
る点は、掛算器12において交流電源電圧に対して90
度の位相差を有する信号と増巾器11の出力信号を掛算
し、また掛算器15に訃いて交流電源電圧に同位相な信
号と増巾器14の出力1言号を掛算するようにしたとこ
ろでのる。
従米汐Uとの動作の違いについて以下に説明する。
第3図(a)は、交流電源電圧E。及び変換器ρ交流入
力電圧Vの関係を示す。■はE。に同位相な成分VP及
び90匿位相差成分VQに分解さnる。
第3図(b)はVQと電源′に流の成分Ipの開光を示
す。Ip(7)瞬時+i ipとVQの瞬時+[V Q
の関係は次式で表わさルる。
d i r /d ’ =  VQ /L      
−−−t41ここに LニリアクトルXのイ/ダクタン
ス丁なわち、IPの項きはVgに比例する。
従来においては、増巾器11からの有@醒力偏差偏号に
応じてvQf:制御するため、M効電力偏浸が肴、変(
4刀o)した際、vQは例えば破線で示すように■6に
移る。匝シに、時刻1= 11において変化が生じた場
合は、vQの大きさが元来零付近でめることからVQの
変化は小さく、それゆえl、の定常1直からの変化はほ
とんど生じ侍ない。
一方、時刻1=1.において変化が生じた場合は、VQ
が成人付近であることがらVQの変化は大きいが、これ
により変化する電流は、Eoの瞬時値eoが零付近にお
ける直流であり、有効電力の変化には匹厳紹びつかない
(ここにいうゼ効電力とは、coとipの債で与えられ
る瞬時有効電力で以上継続すれば有効電力は変比し、有
効−力偏差に応じて有効電力が制御されるようになるが
、その間応答遅れを生じることとなる。
第3図(C)は、Vpと電源直圧の成分IQの関係を示
す。IQの一峙I直IQとVPの関係は次式で表わされ
る。
d i(2/cl t ==  (Vp  eo)/ 
L   ++−・+151すなわち、iQの傾きは(v
p−e□)に比例する。
従来においては、増巾器14からの無効′−力偏差−+
M号に応じてvPをイリ御しているため、無効電力偏差
が急変(増力ロノした際は、Vpは例えば破線で示すよ
うにv4に移る。仮りに、時刻t−11において変化が
生じた場合は、Vpの大きさが最大付近であることがら
Vpの変化は大きいが、これにより変化する電流はeO
が最大付近のものであり1無効電力の変化には直接結び
つかない(ここにいう無効′峨力とは、eoに対し90
度位相差の電圧とIQの積で与えられる瞬時無効′成力
でるる)。また時刻1=1.において変化が生じた場合
は、vPの大きさが元来零付近であることからv′Pの
変化は小ざく、それゆえiqの定常値からの変化はほと
んど生じ得ない。上述のことから、前述と同僚に無効電
力制御に対しても応答遅れを生じることとなる。以上の
ように、従来方式においては有効、無効′亀力市lJ+
卸にX寸して応答遅れがあるため、応答の速い?l1l
II′11iIlを行わせることが困賭であった。
一万、本発明のものにお込ては、増巾器11がらの有幼
酸力偏差1d号に応じてv、が制御されるため、有効電
力−差信号に応じて第3図(C)に示すようにv、が変
化することから、eoが最大付近の電流が最もず化する
こととなり、M効眠カ偏差に対して直接的に有効電力の
由す1卸が行われる。すなわち、有〉力゛−力□jlJ
坤に対して応答遅t″Lを生じない。また増巾器14か
らの無効d力偏着信号に応じてV Q 75に制御卸さ
れるため、無効電力偏差に応じて第3図Lb)に示すは
うにVQが変化し、このことがらe(、が零付近の寛泥
が最も変化することとなり、無効’/44力偏差に対し
て直接的に無効電力制御が行われる。すなわち、無効紙
カ1lilJ−に対して応答遅れを生じない。以上のこ
とから、本発明のものにおりでは応答の速い有効及び燕
幼−カ制呻が可能である。な2、定心時にh−いては%
jP。
iqを流すに心安なく圧vQ 、vpは、それぞれ増巾
器14及び増巾器11の信号にょシ制−さねることが実
験により確認されている。すなわち、有効岨刀偏差の過
渡的変化に対しては、増巾器11の出力信号によシvP
の変化が始めに起るが、その後無効電力が所定値に保j
、′jされるよう増巾器14の出力電圧が変化すること
がら、定常時においては増巾器14の出力信号に比例し
てVQ及びipが制御されるようになる。また無効電力
偏差の過渡的変化に対しては、増巾器14の出力信号に
よシvgの変化が始めに起るが、その後有効電力が所定
値に保持されるよう増巾器11の出方電圧が変化し、定
常時においては増巾器1゛1の出力信号に比例してvp
及びIQが制御されるようになる。
以上のように本発明によれば、応答の速い有効電力及び
無効電力制御が可能となる。
なお、前記実施列においては、増巾器11及び掛算器1
2においてVp及びVPの指骨信号を作り、また増巾器
14及びa算器15においてVQ及びvQの指令信号を
作シ、掛:Jl:器からの両指令信号vP*及びv:を
〃D算して得た゛祇圧拮令信号v 4Tに従って変換器
1の変流入力電圧を制御している。しかし、■“は極座
標形式においては次式のように表すことができるため− 1v”l =  Vp II2+ VQ ”     
 −・・・・・i61増巾器11及び14の出力信号v
p及びvJに基づいて上式の1v11及び〈V”ヲ漬其
し、この関保に従い変換器1の出力電圧の大きき及びe
(。
に対する位相を制御するようにしても、前記実施例と同
体の市U御を行わせることができる。これを実施するた
めの構成は、第2図における12゜15.16の部品の
代りに、161(力式の演算全行う手段と、eoを基準
として前記演算手段の出力信号に従いくv″だげ移相さ
れた信号を取り出す手段と、該信号の振巾を@記(貞其
回路の出力信号に従い1vゝ1に比例して変化させる手
段から成り、その最終信号を第2図における比較器18
に加えるようにして実施できる。
また前記実施例に2けるリアクトル2は必ずしも設ける
必要はなく、変圧器あるいは線路のリアクタンスなど他
のりアクタンス要素でろっでもよい。
また前記実施例においては、変換器を構成するスイッチ
ング素子にGTOサイリスクを用いた場合について説明
したが、トランジスタるるいは普通のサイリスタ(強制
転流回路が付加されるが)など他の素子を用いたものに
不発明を適用して同1*の効果がろることは明らかであ
る。また、ディジタル演′JI+、制御を行うものにも
適用して同一の効果が得られることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の適用対象でるる変換器の動咋金説明
゛するためのベクトル図、第2図は従来例及び本発明の
一実施例を共通に示す変換装置の回路構成図、第3図は
本発明の制御方法の動作を説明するための図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1゜交流電源にリアクトルを介して接続され、交流入力
    電圧の大きざと位相をI制御できる電圧型電力変侠器と
    、前記交流電源の有効電力と無効−力を検出する成力検
    出手段と、前記交流電源の嘔力検出点における無効電力
    の大きさを指令する無効′成力指令回路と、前記′醒圧
    型成力変洟器の直流側電圧の大きさに応じて有効電力の
    大きさを指令する有効・成力指咎l!21路と、前記有
    効成力の指令値と実WA直の有効成力偏差および前記無
    効゛屯力の指な直と実際1直の無効電力偏差に応じて前
    記或力変侠器の点弧制御4を行う電力制御手段とを具備
    し、該′電力1lJ一手段は有効成力偏差に応じて前記
    電力変俣器の交流人力d圧の交流電源電圧と同位相成分
    の大きさを制御し、無効電力偏差に応じて交流入力電圧
    の交流電源′成田と直効成分の大きさを制御することを
    特徴とする醒圧型′酸力変侠器の制御装置。
JP56174627A 1981-11-02 1981-11-02 電圧型電力変換器の制御装置 Granted JPS5879478A (ja)

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Cited By (5)

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