JPS59226662A - Pwm変換器の制御装置 - Google Patents

Pwm変換器の制御装置

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JPS59226662A
JPS59226662A JP10072083A JP10072083A JPS59226662A JP S59226662 A JPS59226662 A JP S59226662A JP 10072083 A JP10072083 A JP 10072083A JP 10072083 A JP10072083 A JP 10072083A JP S59226662 A JPS59226662 A JP S59226662A
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voltage
pwm converter
power supply
signal
reactive
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Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
Yuzuru Kubota
久保田 譲
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Hitachi Ltd
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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
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は交流電源電圧を直流電圧に変換するPWM変換
器の制御装置に関する。
〔発明の背景〕
トランジスタやゲートターンオフサイリスタなどの自己
消弧素子盆グレーツ結線したPWM変換器は周知のとこ
ろでおる。PWM変換器の交流入力端をリアクトルを介
して交流電源に接続し、交流電源電圧を基準にして交流
入力電圧の大きさと位相を瞬時制御すると入力電流の大
きさと位相を制御できる。それ故、PWM変換器が交流
電源から供給される有効電力を任意に調節することがで
きる。有効電力はPWM変換器によって直流電力に変換
されるため、直流出力電圧(電流)を所望値に制御する
ことができることになる。
ところで、PWM変換器を構成する自己消弧素チにはそ
れぞれ帰還用のダイオードが逆並列接続されている。P
WM変換器のパルス幅変調制御を行うためには、直流出
力電圧を交流電源電圧のダ・イオード整流電圧ニジ大き
くしなければならない。
何故ならば、直流電圧が交流電源電圧のダイオード整流
電圧よシ低下すると、PWM変換器の帰還用ダイオード
によって直流電力が供給されるようになり パルス幅変
調制御が不能になるからである。
一方、PWM変換器の直流側に接続される負荷によって
は直流電圧が交流電源電圧のダイオード整流電圧相当お
るいはそれ以下でろることを要求される。負荷がインバ
ータの場合、菓子の電圧破壊を防止するために必要とな
る。
このように、PWM変換器を順変換器として用いた場合
、直流電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧相当に
することが強く要望されている。
〔発明の目的〕
本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的と
するととろはPWM変換器の直流側電圧を交流電源電圧
のダイオード整流電圧以下にできるPWM変換器の制御
装置を提供することにおる。
〔発明の概要〕
本発明の特徴とするところはPWM変換器の直流出力電
圧の大きさに応じてPWM変換器が交流電源から入力す
る無効電力を調整し、交流入力電圧の大きさを変化させ
るようにしたことにおる。
なお、交流入力電圧とはPWM変換器とりアクドル間の
交流電圧のことである。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の一実施例を示す。
第1図において、PWM変換器1はリアクトルLを介し
て交流電源ACに接続される。PWMf換器1は例えは
第2図に示すように、ゲートターンオフサイリスタGT
Oをグレーツ結線し、GTOに帰還ダイオードFDが逆
並列接続される構成と・なっている。PWM変換器1の
直流出力端子間に ・は負荷11と平滑コンデンサCが
接続される。コンデンサCの両端電圧(PWM変換器1
の直流出力電圧)は電圧検出器15で検出される。変換
器1の直流出力電圧の大きさを設定する直流電圧設定回
路2の設定値VIIと電圧検出器15で検出した実際値
Voは電圧比較器3に図示の極性で加えられる。電圧比
較器3の直流電圧偏差信号Δ■は乗算器5の入力となる
。変換器1の交流入力電圧の大きさを設定する交流電圧
設定回路6の設定値(直流信号)Etllと交流入力電
圧の大きさを検出する電圧検出器7の検出値Etaは電
圧比較器8に図示の極性で加えられる。電圧比較器8の
交流電圧偏差信号(直流信号)ΔEは乗算器9に入力さ
れる。変圧器4は交流電源ACの交流電源電圧(相電圧
)Eを検出し、電圧Eと同相成分E1および90°位相
の遅れた90°位相差成分E鵞を出力する。同相成分E
1は乗算器5に入力され、90°位相差成分E!は乗算
器9に入力される。乗算器5は同相成分E1と直流電圧
偏差信号Δ■を掛算し、電源電流■の電源電圧Eと同位
相の有効分電流指令信号工、を出力する。また、乗算器
9は90°位相差成分E2と交流電圧偏差信号ΔEを掛
算し、電源電圧Eに対し90°だけ位相の遅れた無効分
電流指令信号■、を出力する。加算器10は両電流指令
信号I+ と工2をベクトル加算し電流指令信号IPを
比較器12に図示の極性で与える。変換器1の交流入力
電流Iは変流器11で検出される。比較器12はヒステ
リシス特性を有するもので、電流指令信号IPと検出値
工の偏差によってPWM信号を発生しゲート回路10に
加える。
なお、第1図は1相分のみを示しておシ、部品番号4,
5および9〜13は他の2相分必要であるが図示を省略
している。
次に、第1図の動作を説明する前に本発明の理解を容易
にするためPWM変換器の変換動作の原理を説明する。
第3図は交流電源ACと変換器1とを簡略化して示した
もので、Eは交流電源電圧、Etは変換器1の交流入力
電圧おおび1は交流入力電流を示す。
第4図は電圧E、Etと電流工の関係を示すべクトル図
で、同図(a)は順変換動作の場合を示し、同図(b)
は逆変換動作の場合を示す。
第4図から理解できるよう交流入力電圧Etの大きさと
位相を電圧Eを基準にして変化させるとりアクドルLに
印加される電圧が変化する。その結果、交流入力電流I
の大きさと位相ψが調節される。第4図は変換器1が力
率1.0の運転を行う場合を示している。図示のように
電流Iが電源電圧Eに同位相(または逆位相)となるよ
う制御することにより、電源力率1.0の運転が行える
。しかし、その際、入力電圧Etの大きさはりアクドル
Lの電圧降下XIによって電源電圧Eよシ大きくなる。
一方、PWM変換器1は正側と負側のGTOが交互に導
通するものでアシ、変換器1の交流入力端には直流電圧
の正側、負側電圧が交互に現われる。正負の比率はPW
M信号に基づき連続的に変化するので、交流入力電圧E
tの基本波は正弦波状に制御される。このように、交流
入力電圧Etは直流電圧をパルス幅制御して得られるも
のであるため、交流入力電圧Etの基本波の最大値は直
流電圧により制限される。換言すると、直流電圧V0が
不足の場合は前述したPWM信号に基づく動作を行えず
入力電圧■を所定値に制御することができなくなる。そ
して、電源力率1.0の運転においては交流入力電圧E
tが電流Iの大きさに比例して上昇することから、直流
電圧はそれを見込んで高く設定する必要がある。
第5図は本発明の原理を示すベクトル図で、(a)は順
変換動作、(b)は逆変換動作の場合である。
第5図から明らかなように、順変換動作の場合は電流工
を電源電圧Eに対してO〈ψく900の範囲で遅れ位相
にすることにより、また、逆変換動作の場合は90°〈
ψく180°の範囲で遅れ位相に制御することによシ交
流入力電圧Btの大きさはりアクドルLの電圧降下XI
によって交流電源電圧Eより低下する。したがって、直
流電圧V。
を電源電圧Eのダイオード整流電圧より小さくすること
ができる。
以上が本発明の原理でメジ、この原理を実現するための
第1図に示す実施例の動作を説明する。
さて、直流電圧設定回路2の設定値Vsと電圧検出器1
2で検出した実際値Voは電圧比較器3で比較される。
電圧比較器3の電圧偏差信号ΔVは乗算器5に入力され
る。乗算器5は変圧器4で検出した電源電圧Eの同位相
成分E1に電圧偏差信号Δ■を掛算し、同位相成分E、
の振幅を電圧偏差信号ΔVの大きさに比例して変化させ
た電流指令信号工1を出力する。電流指令信号I、は第
5図に示す如く電源電圧Eと同位相であり、電源電流工
の有効分の大きさを指令するものとなる。
一方、交流電圧設定回路6の設定値E tsと電圧検出
器7で検出した実際値Etoは電圧比較器8で比較され
、その偏差である電圧偏差信号ΔEが来貢器8に入力さ
れる。ここで、両電圧設定回路2゜6の設定値はVg>
Etoの関係に選定される。来貢器8は電源電圧Eの9
0°位相差成分E2に電圧偏差信号ΔEを掛算し、90
°位相差成分E2の振幅を電圧偏差信号ΔEの大きさに
比例して変化させた電流指令信号工2を出力する。電流
指令信(9) 号1.は第5図に示すように電源電圧Eと90゜位相差
を持っておシ、電源電流Iの無効分の大きさを指令する
ものとなる。乗算器5,9の両電流指令信号I、、1.
は加算器1oで加算され電流指令信号■、となる。電流
指令信号Ipと変流器で検出した交流入力電流工を比較
器12で比較し、比較器12からP、WM倍信号得る。
PWM変換器1を比較器12のPWM信号に基づき点弧
制御することにより、交流入力電流工の大きさと位相は
電流指令信号工、と一致するように制御される。
このようにしてPWM変換器1の制御を行うのであるが
、交流入力電流工は電流指令信号工、に比例するようそ
の瞬時値が制御される。電流指令信号工、は有効分電流
指令信号II と無効分電流指令信号Isのベクトルで
ある。有効分電流指令信号■1はその振幅が電圧偏差信
号ΔVに比例して変化する。そのため、交流入力電流工
の有効分■1は直流電圧偏差ΔVに応じて制御される。
PWM変換器1の直流出力電流は交流入力電流■の有効
分工lに比例する。したがって、PwM変(10) 換器1の直流出力電圧Voは直流電圧設定回路2に設定
された設定値Vmと一致するように制御される。一方、
無効分電流指令信号I、はその損幅が電圧偏差信号ΔE
に比例して変化する。したがって、交流入力電圧Et、
は設定値Et、と一致するように制御される。
以上のようにして直流電圧Voを交流入力電圧Etaが
設定値Va * Etaとなるように制御するのでおる
が、電流位相ψはVs>Voのとき小さくなり、V t
 、)V oのとき大、きくなる。
たお、vo>vMになると電圧偏差信号ΔVが負極性の
ため、有効分電流指令信号1.は交流電源電圧E(同位
相成分E1)と逆位相になる。したがって、PWM変換
器1は第5図(b)に示すような逆変換動作が行われる
。その結果、PWM変換器1の順変換動作および逆変換
動作のいずれの場合にも交流入力電圧Etの大きさを交
流電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくできる。
結局、J’WM変換器1の直流側電圧を交流電源電圧E
のダイオード整流電圧よシ小さくできる。
(11) 以上のように、PWM変換器の交流入力電圧を交流電源
電圧のダイオード整流電圧より小さくできるので変換器
の直流出力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧を
小さくすることが可能となる。その結果、変換器の直流
出力電圧を負荷の要求する電圧に設定することができる
また、第1図の実施例においては直流電圧設定値■、に
追従して交流入力電圧設定値Vwを変化させることによ
り、直流電圧V。を負荷の要求に応じて調整することが
可能となる。
第6図に本発明の他の実施例をネサ。
第6図は直流電圧設定値Vsの大きさに応じて交流入力
電流Iの無効分工2を直接制御するようにしたものであ
る。
第6図において第1図と異なるところは直流電圧設定値
Vsに応じて無効分制御信号I!を出力する無効電流指
令回路16を設け、この指令回路16の発生する無効分
制御信号工2を乗算器9に 。
加えるようにしたことである。
無効電流指令回路16は第7図に示すように、(12) 直流電圧設定値VIlが所定値Vs□−Vl13のとき
には無効電流工2を零にし、所定値Vs2  VsIの
範囲で無効電流■、を次第に増加するようにする。
このように、第6図の実施例においても第1図と同様に
交流入力電圧Etの大きさを交流電源室、圧Eのダイオ
ード整流電圧よ)小さくすることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、PWM変換器の直
流側電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧よりも小
さくすることが可能となる。その結果として、負荷に印
加する直流電圧の大きさを負荷の耐圧に応じて任意に設
定できる。
力お、上述の実施例は電流指令信号と交流入力電流を比
較した電流偏差でPWM信号を得ているが、電流指令信
号と三角波の搬送波をPWM信号を得るものであっても
同様にして行えるのは勿論である。
ま2、PWM変換器はトランジスタとダイオードで構成
されるものでもよいととは明らかなこと(13) である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はPW
M変換器の詳細回路、第3図は本発明の詳細な説明する
ための簡略構成図、第4図、第5図は本発明の詳細な説
明するためのベクトル図、第6図は本発明の他の実施例
を示す構成図、第7図は第6図における無効電流指令回
路の特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、リアクトルを介して交流電源し接続され、交流電源
    電圧を直流電圧に変換するPWM変換器と、該PWM変
    換器の直流出力端子間に接続されるコンデンサと、前記
    直流電圧の設定値と実際値を比較し直流電圧偏差信号を
    出力する電圧比較器と、前記PWM変換器に流入する交
    流入力電流の無効分の大きさを指令する無効分制御信号
    を出力する無効電流指令手段と、前記交流電源電圧を検
    出し、電源電圧の同°相成分と90°位相差成分を出力
    する変圧器と、前記電源電圧同相成分と前記直流電圧偏
    差信号を掛算した有効分指令信号を得ると共に前記90
    °位相成分と前記無効分制御信号を掛算して無効分指令
    信号を得、前記有効分指令信号と無効分指令信号を加算
    した電流指令信号を出力する電流指令手段と、前記電流
    指令信号に応じて前記P%VM変換器の点弧制御を行う
    点弧制御手段とを具備しfcPWM変換器の制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記無効電流指令
    手段は前記PWM変換器の交流入力電圧の設定値と実際
    値を比較した電圧偏差信号を無効分制御信号として出力
    することを特徴とするPWM変換器の制御装置。
JP10072083A 1983-06-08 1983-06-08 Pwm変換器の制御装置 Granted JPS59226662A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62201066A (ja) * 1986-02-26 1987-09-04 Toshiba Corp 車両用電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5872377A (ja) * 1981-10-26 1983-04-30 Hitachi Ltd Pwm制御変換器の制御方法

Patent Citations (1)

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