JPS60128870A - Pulse width modulation converter - Google Patents

Pulse width modulation converter

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JPS60128870A
JPS60128870A JP58234569A JP23456983A JPS60128870A JP S60128870 A JPS60128870 A JP S60128870A JP 58234569 A JP58234569 A JP 58234569A JP 23456983 A JP23456983 A JP 23456983A JP S60128870 A JPS60128870 A JP S60128870A
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voltage
width modulation
control
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多田隈 進
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茂 田中
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    • 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
    • H02M7/17Conversion 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 arranged for operation in parallel

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Abstract

PURPOSE:To reduce the harmonic component of an input current by controlling to modulate a plurality of pulse width modulation control converters with carrier which has a suitable phase difference. CONSTITUTION:A converter CONV1 compares an input current command value IS* with a detected value IS1, applies the deviation to a current controller G1 which converts it to a voltage command ei. A TRG1 generates a carrier and hence a triangular wave voltage of a pulse width modulation control (PWM) converter to control a converter CONV2 through a gate circuit GC1 by the amplitude relation between the command ei and the triangular voltage. A method of controlling the current of the converter CONV2 is similar. In this case, in one single phase converter, the carrier is displaced at 180 deg.C and applied, and controlled by displacing the carrier at suitable phase between the single phase pulse width modulation converters. Thus, the harmonic component of the input current can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、入力電流の高調波成分を減少出来るパルス幅
変調コンバータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a pulse width modulation converter capable of reducing harmonic components of an input current.

[発明の技術的背l1II] 直流電圧源を電源とする負荷1!illとしては、パル
ス幅変調制御ml(PWM)インバータ+誘導電動機、
あるいは直流チョッパ装置十直流電動機などがある。こ
の直流電圧源として、バッテリーを使う場合はあまり問
題ないが、商、用電源から交直電力変換器(コンバータ
)を介して直流電圧を得るとき、当該商用電源側に発生
する無効電力や高調波が近年問題になっている。
[Technical background of the invention l1II] Load 1 whose power source is a DC voltage source! The ill includes a pulse width modulation control ML (PWM) inverter + induction motor,
Alternatively, there are DC chopper devices and DC motors. There is not much of a problem when using a battery as this DC voltage source, but when obtaining DC voltage from a commercial power source via an AC/DC power converter, reactive power and harmonics generated on the commercial power source side This has become a problem in recent years.

この問題を解決するために、交直電力変換器として、パ
ルス幅変調制御(P W N、1)コンバータを商用電
源と直流電圧源(コンデンサ)との間に挿入する方式(
特願昭57−171886等)が提案されている。
In order to solve this problem, a method was developed in which a pulse width modulation control (P W N, 1) converter was inserted between the commercial power supply and the DC voltage source (capacitor) as an AC/DC power converter.
Japanese Patent Application No. 57-171886, etc.) have been proposed.

第1図は、交直電力変換器として、PWMコンバータを
用いた従来の電力変換装置の構成図を示す。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a conventional power converter using a PWM converter as an AC/DC power converter.

図中、SUPは単相交流電源、LSは交流リアクトル、
C0NVは交直電力変換器(コンバータ)Cdは直流平
滑コンデンサ、LOADは負荷装置である。コンバータ
C0NVは、自己消弧能力のある素子(例えばゲートタ
ーンオフサイリスタ)S1〜84.ホイーリングダイオ
ードD1〜D4及び直流リアク]〜ルL+ 、L2から
構成され、上記素子81〜S4は交流側電圧VCの直を
制御するため、公知のパルス幅変調制御が行なわれてい
る。すなわち、コンバータC0NVは直流電圧源(コン
デンサ)C(1から見た場合、パルス幅変調制御(PW
M)インバータとなり、その場合交流電源SUP側は一
種の負荷と見ることができる。
In the figure, SUP is a single-phase AC power supply, LS is an AC reactor,
C0NV is an AC/DC power converter, Cd is a DC smoothing capacitor, and LOAD is a load device. Converter C0NV includes elements having self-extinguishing capability (for example, gate turn-off thyristors) S1-84. It is composed of wheeling diodes D1 to D4 and DC reactors L+ and L2, and the elements 81 to S4 are subjected to known pulse width modulation control in order to control the directivity of the AC side voltage VC. In other words, converter C0NV is controlled by pulse width modulation control (PW
M) It becomes an inverter, in which case the AC power supply SUP side can be seen as a kind of load.

この従来の電力変操装置は上記直流電圧源Cdの電圧V
dがほぼ一定になるように、交流電源から供給される電
流1sを制御するもので、■ 負荷装置1LoADから
の電力需要に応じて4象限動作が可能なこと。
This conventional power converter has a voltage V of the DC voltage source Cd.
It controls the current 1 s supplied from the AC power supply so that d is approximately constant. (1) It is capable of four-quadrant operation according to the power demand from the load device 1LoAD.

q) 上記入力電流1sは電源電圧Vsと常に同相に制
御され、入力力率が1になること。
q) The input current 1s is always controlled to be in phase with the power supply voltage Vs, and the input power factor is 1.

■ また、入力電流1sは正弦波状に制御されるため、
高調波がきわめて小さくなること。
■ Also, since the input current 1s is controlled in a sinusoidal manner,
Harmonics become extremely small.

が特長としてあげられる。is a feature.

以下、この装置の制御動作を間中に説明する。The control operation of this device will be explained in detail below.

制御回路としては、次のものが用意されている。The following control circuits are available:

CTCは交流電流検出器、R1,R2は直流電圧を検出
するための分圧抵抗、180は絶縁増幅器、VRは直流
電圧設定器、C1−03は比較器、Gv (S)は電圧
制御補1道回路、MLは乗眸器、OAは反転洟綽増幅器
、G、(S)は電流制御補償回路、TRGは搬送波(三
角波)発生器、GOはゲート制御回路である。
CTC is an AC current detector, R1 and R2 are voltage dividing resistors for detecting DC voltage, 180 is an isolation amplifier, VR is a DC voltage setter, C1-03 is a comparator, and Gv (S) is a voltage control supplement 1. ML is a multiplier, OA is an inverting amplifier, G and (S) are current control compensation circuits, TRG is a carrier wave (triangular wave) generator, and GO is a gate control circuit.

まず、絶縁増幅器ISOを介して検出された直流電圧V
dと、電圧設定器VRからの電圧指令値Vd’を比較器
C1に入力し、偏差εv =Vd ’−Vdをめる。当
該偏差εVは、制御補償回路Gv (S)に入力され、
積分増幅あるいは比例増幅されて、入力電流1sの波高
値指令1+nとなる。
First, the DC voltage V detected via the isolation amplifier ISO
d and the voltage command value Vd' from the voltage setting device VR are input to the comparator C1, and the deviation εv=Vd'-Vd is calculated. The deviation εV is input to the control compensation circuit Gv (S),
It is integrally amplified or proportionally amplified to become a peak value command 1+n of the input current 1s.

当該波高値指令ll1lは乗綽器MLに入力され、もう
一方の入力sinω1と掛は合わせられる。当該入力信
号sinωtは電源型avs =Vm −sinωtに
同期した単位正弦波で、当該電源電圧VSを検出し、定
数倍(1/’ V m倍)することによってめられる。
The peak value command ll1l is input to the multiplier ML, and multiplied by the other input sinω1. The input signal sinωt is a unit sine wave synchronized with the power supply type avs = Vm - sinωt, and can be obtained by detecting the power supply voltage VS and multiplying it by a constant (1/'V m times).

乗算11MLの出力信@Is’は電源から供給されるべ
き電流の指令値を与えるもので、次式のようになる。
The output signal @Is' of the multiplier 11ML gives a command value of the current to be supplied from the power supply, and is expressed by the following equation.

18 ’ = I Ill ・Sin t、o t ・
・・(1)当該入力電流指令値1S−4は反転増幅器O
Aで ゛反転され、コンバータC0NVから電源5LI
Pへ供給される交流電流1cの指令値)c%どなる。
18' = I Ill ・Sin t, o t ・
...(1) The input current command value 1S-4 is the inverting amplifier O
At A, it is inverted and the power supply 5LI is output from the converter C0NV.
Command value of AC current 1c supplied to P) c%.

以下、ここでは)c′をコンバータ出力電流指令値と呼
ぶ。
Hereinafter, c' will be referred to as converter output current command value.

コンバータ出力電流1cは交流電流検出器CTcによっ
て検出され、比較器C2に入力される。、比較器C2に
よって、上記指令III I C’と検出値1cが比較
され、偏差ε、=lc’−)cがめられる。当該偏着ε
1は次の制御補償回路G+(S)に入力され、比例増幅
されて、パルス幅変調制御のための制御入力信号eiと
なる。
Converter output current 1c is detected by alternating current detector CTc and input to comparator C2. , the command III I C' and the detected value 1c are compared by the comparator C2, and a deviation ε,=lc'-)c is determined. The said bias ε
1 is input to the next control compensation circuit G+(S), where it is proportionally amplified and becomes the control input signal ei for pulse width modulation control.

パルス幅変調制御は、搬送波発生器TRG、比較器C3
及びゲート制御回路GCによって当該制御を行っている
Pulse width modulation control is carried out by carrier wave generator TRG and comparator C3.
The control is performed by the gate control circuit GC.

すなわち搬送波発生器TRGは周波数1 kH2程度の
三角波e■を発生し、比較器C3は、当該5− 三角波e、と、前記入力信号eiを比較し、その偏差ε
7=ei−C7に応じて、ゲ−1・制御回路GOから、
ゲートターンオフサイリスタ81〜S4にオン、オフ信
号を与えている。
That is, the carrier wave generator TRG generates a triangular wave e■ with a frequency of about 1 kHz, and the comparator C3 compares the triangular wave e with the input signal ei, and calculates the deviation ε.
According to 7=ei-C7, from the game-1 control circuit GO,
On/off signals are given to the gate turn-off thyristors 81 to S4.

ei>e 、のとき、すなわち偏差8丁が正のとき、サ
イリスタS1と84がオンとれ、(このとき82 、S
3はオフ)コンバータの交流出力電圧VCは+Vdとな
る。
When ei>e, that is, when the deviation 8 is positive, thyristors S1 and 84 are turned on (at this time, 82, S
3 is off) The AC output voltage VC of the converter becomes +Vd.

また、ei<eTのとき、すなわち偏差εTが負のとき
、サイリスタ、82と83がオンされ(このとき81.
84はオフ)、Vc−−Vdとなる。
Further, when ei<eT, that is, when the deviation εT is negative, the thyristors 82 and 83 are turned on (at this time, 81.
84 is off), Vc--Vd.

しかも、eiが正の値で、大きければ上記S1と84の
オン期間は長くなり、S2と83のオン期間は短くなっ
て、VCの平均値は、入力信号elに比例した電圧で正
の値となる。逆にeiが負の値のときはSlと84のオ
ン期間より82と83の、オン期間のほうが長くなって
、コンバータの出力電圧VCの平均値は、入力信号ei
に比例した値で、負の値となる。
Moreover, if ei is a positive value and is large, the on-periods of S1 and 84 become longer, the on-periods of S2 and 83 become shorter, and the average value of VC is a positive value with a voltage proportional to the input signal el. becomes. Conversely, when ei is a negative value, the on periods of 82 and 83 are longer than the on periods of Sl and 84, and the average value of the output voltage VC of the converter is equal to the input signal ei
It is a value proportional to , and is a negative value.

すなわち入力信号e1に比例した値に、コンバー−〇− タの出力電圧■0が制御されることになる。In other words, the converter is converted to a value proportional to the input signal e1. The output voltage 0 of the motor is controlled.

コンバータの出力電流1c (電源から供給される入力
電流isの反転値)は上記コンバータの出力電圧VCを
調整することにより制御される。
The output current 1c of the converter (the inverted value of the input current is supplied from the power supply) is controlled by adjusting the output voltage VC of the converter.

交流リック1−ルIsには電源電圧Vsと、上記コンバ
ータの出力電圧VCとの差電圧VL=VS−VCが印加
される。
A difference voltage VL=VS-VC between the power supply voltage Vs and the output voltage VC of the converter is applied to the AC lick Is.

Vs >Vcのとき、電源電流■Sは図の矢印の方向に
増加する。言いかえると、コンバータ出力電流1cは図
の矢印方向へは減少するように働らく。逆に、VS <
VCのとき、コンバータ出力電流1cは図の矢印の方向
に増加しようと働らく。
When Vs > Vc, the power supply current ■S increases in the direction of the arrow in the figure. In other words, the converter output current 1c acts to decrease in the direction of the arrow in the figure. On the contrary, VS <
When VC, the converter output current 1c works to increase in the direction of the arrow in the figure.

コンバータの出力電流指令値1cHに対して、実電流l
cが、lc ’ > ■aの関係にあるとき、偏差ε+
−1C″−1cは正の値となり、制御補償回路a、(S
)を介してP W M制御の入力信号eiを増加させる
。故に、コンバータ出力電圧Vcも入力信号eiに比例
して大きくなり、VC>VSとなり、コンバータ出力電
流1cを図の矢印方向に増加させる。逆に、lc’<)
cとなった場合、偏差ε1は負の値となり、eiすなわ
ちVCを減少させて、VC<V、Sとなり、出力電流1
cを減少させる。故に、コンバータの出力電流1cはそ
の指令値■cHに一致するように制御される。当該指令
値1cMを正弦波状に変化させれば、それに追従して実
電流ICも正弦波状に制御される。
Actual current l for converter output current command value 1 cH
When c is in the relationship lc'> ■a, the deviation ε+
-1C''-1c is a positive value, and control compensation circuit a, (S
) to increase the input signal ei of the PWM control. Therefore, the converter output voltage Vc also increases in proportion to the input signal ei, VC>VS, and the converter output current 1c increases in the direction of the arrow in the figure. On the contrary, lc'<)
c, the deviation ε1 becomes a negative value, decreasing ei, that is, VC, and VC<V, S, and the output current 1
Decrease c. Therefore, the output current 1c of the converter is controlled to match the command value ■cH. If the command value 1 cM is changed in a sinusoidal manner, the actual current IC is also controlled in a sinusoidal manner following it.

コンバータの出力電流1cは電源からの入力電流ISの
反転値であり、また、コンバータ出力電流の指令値1c
Hは電源からの入力電流の指令値ls′の反転値である
。故に、入力電流isはその指令値1sMに追従してl
l11 Illされることになる。
The output current 1c of the converter is the inverted value of the input current IS from the power supply, and the command value 1c of the converter output current is
H is the inverted value of the input current command value ls' from the power source. Therefore, the input current is follows the command value 1sM and becomes l.
l11 Ill will be.

次に直流コンデンサCdの電圧■dの制御動作を説明す
る。
Next, the control operation of the voltage d of the DC capacitor Cd will be explained.

比較C1によって、直流電圧検出値Vdとその指令値V
d舛を比較する。Vd′〉Vdの場合、偏差εVは正の
値となり、制御補償回路Gv (S)を介して、入力電
流波高値1mを増加させる。入力電流指令値Is’は、
(1)式で示したように電@ +電圧と同相の正弦波で
与えられる。故に、実入力電流IBが前述の如く、1s
=ls’に制御されるものとすれば、上記波高値ll1
lが正の値のとき、次式で示される有効電力psが単相
電源SUPから、コンバータC0NVを介して直流コン
デンサCdに供給される。
By comparison C1, the detected DC voltage value Vd and its command value V
Compare d masu. When Vd'>Vd, the deviation εV takes a positive value and increases the input current peak value 1m via the control compensation circuit Gv (S). The input current command value Is' is
As shown in equation (1), it is given by a sine wave that is in phase with the voltage. Therefore, as mentioned above, the actual input current IB is 1s
=ls', the above wave height value ll1
When l is a positive value, active power ps expressed by the following equation is supplied from single-phase power supply SUP to DC capacitor Cd via converter C0NV.

PS=VSXIS =Vlll ’ Im ’ (Sill ωt ) 2
=Vm−In+ −(1−cos 2ωt )/2・・
・(2) 従って、エネルギーps ・【が直流コンデンサCd 
i、:3ACd Vd 2として蓄積され、その結果、
直流電圧Vdが上昇する。
PS=VSXIS=Vllll 'Im' (Sill ωt) 2
=Vm-In+-(1-cos 2ωt)/2...
・(2) Therefore, the energy ps ・[is the DC capacitor Cd
i,: 3 ACd Vd 2, so that
DC voltage Vd increases.

逆にVd’<Vdとなった場合、偏差εVは負の値とな
り、制御補償回路Gv (S)を介して上記波高値Is
を減少させ、つにいはlll1く0とする。故に、有効
電力psも負の値となり、今度は、エネルギーpstが
直流コンデンサCdから電源に回生される。その結果、
直流電圧Vdは低下し、最終的にVd −1’に制御さ
れる。
Conversely, when Vd'<Vd, the deviation εV becomes a negative value, and the above-mentioned peak value Is
, and finally set it to lll1 minus 0. Therefore, the active power ps also becomes a negative value, and the energy pst is now regenerated from the DC capacitor Cd to the power supply. the result,
The DC voltage Vd decreases and is finally controlled to Vd -1'.

負荷装置10 ADは例えば、公知のPWMインバータ
駆動誘導電動機等があり、直流電圧源たる9− 直流コンデンサCdに対して、電力のやりとりを行う。
The load device 10 AD is, for example, a known PWM inverter-driven induction motor, and exchanges power with a DC capacitor Cd, which is a DC voltage source.

負荷装置Lo ADが電力を消費すれば、直流電圧Vd
が低下するが、上記制御によって、電源から有効電力P
sを供給して常にVd :Vd ”に制御される。逆に
負荷装@Lo ADがら電力回生(誘導電動機を回生運
転した場合)が行われると、Vdが一旦上昇するが、そ
の分、電源SUPに有効電力psを回生することにより
、やはりVd嬌Vd”となる。ずなわち、負荷装置Lo
ADの電力消費あるいは電力回生に応じて、電源SUP
から供給する電力Psが自動的に調整されているのであ
る。
If the load device Lo AD consumes power, the DC voltage Vd
However, due to the above control, the effective power P from the power source decreases.
s and is always controlled to Vd:Vd''.On the other hand, when power regeneration is performed from the load device (when an induction motor is operated regeneratively), Vd increases temporarily, but the power supply By regenerating the active power ps to the SUP, it becomes Vd~Vd''. That is, load device Lo
Depending on AD power consumption or power regeneration, power supply SUP
This means that the power Ps supplied from the controller is automatically adjusted.

このとき、入力電流Isは電源電圧と同相あるいは逆相
(回生時)の正弦波に制御されるので、当然、入力力率
−1で、高調波成分はきわめて小さい値となっている。
At this time, since the input current Is is controlled to be a sine wave in phase or in phase with the power supply voltage (during regeneration), the input power factor is -1 and the harmonic components are of extremely small value.

[従来技術の問題点] 従来の装置においては、ゲートターンオフサイリスタを
使用すると、ターンオフタイムに限界があり、ダイオー
ドの逆阻止回復時間に限界がある10− ので搬送波発生器TRGの周波数を高々1kHz程度し
かとり得ないことである。強制転流回路をもつサイリス
タを使用するときも同様である。従って電源からとる入
力電流(Sに多山の高調波が含まれる欠点がある。
[Problems with the prior art] In conventional devices, when a gate turn-off thyristor is used, there is a limit to the turn-off time and a limit to the reverse blocking recovery time of the diode. This is the only thing that can be done. The same applies when using a thyristor with a forced commutation circuit. Therefore, there is a drawback that the input current (S) taken from the power supply contains many harmonics.

[本発明の概要] 本発明は1台のパルス幅変調コンバータの搬送波の周波
数はIkl−12程度にしておいて、パルス幅変調コン
バータを複数台用意し、それぞれのコンバータを適宜の
位相差をもつ搬送波で変調制御し実質的には1台のコン
バータのときの数倍の変調効果を11で入力電流の高調
波成分を減少させるものである。
[Summary of the present invention] The present invention sets the frequency of the carrier wave of one pulse width modulation converter to about Ikl-12, prepares a plurality of pulse width modulation converters, and sets each converter to have an appropriate phase difference. Modulation control is performed using a carrier wave, and substantially the modulation effect is several times that of a single converter, and harmonic components of the input current are reduced by 11.

[発明の実施例] 第2図は本発明の一実施例を示す構成図で、パルス幅変
調コンバータ(P W Mコンバータ)2台即ちC0N
V、1どC0NV、2をもつ場合である。5LJPは単
相電源、TRはトランスで2つの2次巻線を有する。第
1の2次巻線は交流リアクトルL81を介してコンバー
タC0NV、1に接続される。コンバータの直流側には
コンデンサCが接続され、ついでコンデンサCを電圧源
とする負荷装置が接続される。また第2の2次巻線にも
同様に交流リアク]・ルLS2、コンバータC0NV、
2が接続され、その直流側端子は前記コンデンサCの両
端に接続される。
[Embodiment of the Invention] FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which two pulse width modulation converters (PWM converters), ie, C0N
This is the case where V,1 and C0NV,2 are present. 5LJP is a single-phase power supply, and TR is a transformer with two secondary windings. The first secondary winding is connected to converter C0NV,1 via AC reactor L81. A capacitor C is connected to the DC side of the converter, and then a load device using the capacitor C as a voltage source is connected. Similarly, the second secondary winding is also connected to the AC reactor LS2, converter C0NV,
2 is connected, and its DC side terminals are connected to both ends of the capacitor C.

第3図乃至第5図を用いて実施例の動作を説明する。第
3図はコンバータC0NV、1とC0NV、2の制御ブ
ロック図である。基本的な考え方は第1図と同様である
がコンバータC0NV、1とC0NV、2が同一の電力
を取り扱うように2つのコンバータに共通の入力電流指
令1s′を与え2つの独立した電流シリ御ルー/を構成
している。
The operation of the embodiment will be explained using FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a control block diagram of converters C0NV,1 and C0NV,2. The basic idea is the same as that shown in Figure 1, but a common input current command 1s' is given to the two converters so that converters C0NV,1 and C0NV,2 handle the same power, and two independent current series control routes are used. / constitutes.

コンデンサの直流電圧の指令値V(1′と検出値Vdを
比較しその偏差を電流制御装置Qvに与える。同制御装
置Gvの出力と電源電圧と同相の単位正弦波sinωt
を乗綽し、その結果をIs’とすると、lsWはコンデ
ンサ電圧を指令値に一致させるために必要な入力電流指
令である。入力電流指令1s+4は直流電圧の偏差Vd
〆−Vdに比例するような波高値をもち、電源電圧と同
相の有効電流指令である。入力電流指令18″はコンパ
−IcONV、1の電流制御装置とC0NV、2の電流
制m装置に並列に与えられる。コンバータC0NV、1
について述べると入力電流指令値isNと検出値1St
が比較され、その偏差を電流制御装置G1に与えて電圧
指令e:に変換する。
The command value V (1' of the DC voltage of the capacitor) is compared with the detected value Vd, and the deviation is given to the current control device Qv.
If the result is Is', then lsW is the input current command necessary to make the capacitor voltage match the command value. Input current command 1s+4 is DC voltage deviation Vd
It is an effective current command that has a peak value proportional to -Vd and is in phase with the power supply voltage. The input current command 18'' is given in parallel to the current control device of converter IcONV, 1 and the current control device of C0NV, 2.Converter C0NV, 1
To describe the input current command value isN and the detected value 1St
are compared, and the deviation is given to the current control device G1 and converted into a voltage command e:.

TRG5はP W Mコンバータの搬送波即ち三角波電
圧を発生するもので、電圧指令e1と三角波電圧の大、
小関係によってゲ−1・回路GC1を介してコンバータ
C0NV、1を制御する。コンバータC0NV、2の電
流制御法も全く同様である。
TRG5 generates the carrier wave of the PWM converter, that is, the triangular wave voltage, and the voltage command e1 and the magnitude of the triangular wave voltage,
The converter C0NV,1 is controlled via the gate circuit GC1 by a small relationship. The current control method of converter C0NV,2 is also exactly the same.

本発明を実現するポイントは2つのP W Mコンバー
タの変調制御法にある。2つのコンバータC0NV、1
とC0NV、2が平衡状態(ISt=IS2)にあると
して変調方法をコンバータC0NV、1について説明す
る。
The key to realizing the present invention lies in the modulation control method of two PWM converters. Two converters C0NV, 1
The modulation method will be explained for converter C0NV,1 assuming that and C0NV,2 are in a balanced state (ISt=IS2).

第4図は第3図において電圧指令2iと三角波の搬送波
の関係を示す波形である。搬送波発生器TRG1は互い
に1806位相の異なる2つの三13− 角波a、bを出力する。電圧指令ei と三角波aとの
比較により、制御1M号Xを得て、ゲート回路GCrを
介してサイリスタSt 1.S12を制御する。電圧指
令2iと三角波1)の比較により制御信号yを得てゲ−
1・回路GC1を介してサイリスタ81B 、St 4
を制御する。電圧指令2iが正のときはPWMコンバー
タの入力電圧は同図e0のごとくなり一方電圧指令が角
のときは、ゲ−1・信号x =、 y−となり、P W
 Mコンバータの入力電圧は80″の如(なる。
FIG. 4 is a waveform showing the relationship between the voltage command 2i and the triangular carrier wave in FIG. 3. The carrier wave generator TRG1 outputs two 313-angle waves a and b having 1806 phases different from each other. By comparing the voltage command ei and the triangular wave a, a control number 1M is obtained, and the thyristor St1. Controls S12. The control signal y is obtained by comparing the voltage command 2i and the triangular wave 1) and the game
1. Thyristor 81B, St 4 via circuit GC1
control. When the voltage command 2i is positive, the input voltage of the PWM converter is as shown in the figure e0. On the other hand, when the voltage command is square, the signal x = y-1, and PW
The input voltage of the M converter is 80''.

制御入力信号e1が正の値のときサイリスタ811のオ
ン期間はサイリスタ812のオン期間より長くなり、ま
たサイリスタ814のオン期間はサイリスタ81Bのオ
ン期間より良くなる。しかも、サイリスタS1tのオン
期間中にサイリスタS13のオン期間が1度だけ発生し
サイリスタ814のオン期間に812のオン期間が1度
だけ発生する。従って次の3つのモードが存在する。
When the control input signal e1 has a positive value, the on period of thyristor 811 is longer than the on period of thyristor 812, and the on period of thyristor 814 is better than the on period of thyristor 81B. Furthermore, the on period of thyristor S13 occurs only once during the on period of thyristor S1t, and the on period of thyristor 812 occurs only once during the on period of thyristor 814. Therefore, the following three modes exist.

(イ)811オン(S12オフ)。(a) 811 on (S12 off).

814オン(S13オフ) 14− (ロ)811オン(812オフ)。814 on (S13 off) 14- (b) 811 on (812 off).

813オン(S14オフ) (ハ)812オン(811オフ)。813 on (S14 off) (c) 812 on (811 off).

814オン(Ss 3オフ) 上記(イ)のモードではコンデンサ電圧Vrlがコンバ
ータの入力端子に発生し2o−Vdとなる。
814 ON (Ss 3 OFF) In the above mode (A), the capacitor voltage Vrl is generated at the input terminal of the converter and becomes 2o-Vd.

(ロ)、(ハ)のモードでは入力端子は短絡されるので
eo=oどなる。従って出力電圧e0を単位化して表示
するとコンバータの入力電圧は同図e0の波形となる。
In modes (b) and (c), the input terminals are short-circuited, so eo=o. Therefore, when the output voltage e0 is expressed in units, the input voltage of the converter has a waveform of e0 in the figure.

入力電圧e0は常に正の値で、平均値は電圧指令2iに
比例する。入力電圧e0の制御周波数は、サイリスタ8
11〜814のオンオフ周波数即ち搬送波周波数の2倍
になっている。
The input voltage e0 is always a positive value, and its average value is proportional to the voltage command 2i. The control frequency of the input voltage e0 is the control frequency of the thyristor 8.
11 to 814, that is, twice the carrier wave frequency.

電圧指令が2i−のごとく負の値になった場合、今度は
サイリスタS12のオン期間がSllのオン期間より艮
くなり、さらにサイリスタS13のオン期間が814の
オン期間より長くなる。しかもサイリスタS12のオン
期間中に814が1度だけオンし、またサイリスタ81
Bのオン期間中にSlのオン期間が1度だけ発生する。
When the voltage command becomes a negative value such as 2i-, the on-period of thyristor S12 becomes longer than the on-period of Sll, and the on-period of thyristor S13 becomes longer than the on-period of 814. Moreover, during the on period of thyristor S12, 814 is turned on only once, and thyristor 81
The ON period of Sl occurs only once during the ON period of B.

従って次のような3つのモードが考えられる。Therefore, the following three modes are possible.

(イ)811オン(812オフ)。(b) 811 on (812 off).

81sオン(S14オフ) (ロ)S五2オン(S11オフ)。81s on (S14 off) (b) S52 on (S11 off).

SlBオン(S14オフ) (ハ)812オン(Ss tオフ)。SlB on (S14 off) (c) 812 on (Ss t off).

814オン(S13オフ) 上記(イ)、(ハ)のモードではコンバータの入力端子
は短絡されて零となり、(ロ)のモードでは入力電圧は
2o=−vdとなる。従ってコンバータ入力電圧をψ粒
化して表現すると同図2o′の如くなる。電圧e0−は
常に負の値で平均値は電圧指令2i−に比例している。
814 ON (S13 OFF) In the above modes (A) and (C), the input terminal of the converter is short-circuited and becomes zero, and in the mode (B), the input voltage becomes 2o=-vd. Therefore, when the converter input voltage is expressed as ψ grains, it becomes as shown in FIG. 2o'. The voltage e0- is always a negative value, and its average value is proportional to the voltage command 2i-.

この場合も入力電圧2o=の制御周波数は搬送波周波数
の2倍になっている。
In this case as well, the control frequency of the input voltage 2o=is twice the carrier wave frequency.

コンバータC0NV、2に対する変調制御法も前記コン
バータC0NV、1に対する方法と全く 1同様である
。しかしながらコンバータC0NV。
The modulation control method for converter C0NV,2 is also exactly the same as the method for converter C0NV,1. However, the converter C0NV.

2に対して変調するとき搬送波発生器TRG2において
出力される三角波の位相が第5図に示すように搬送波発
生器TRG五の出力に対して90″おくれでいる点が異
なる。従って電圧指令e1と搬送波a′の大、小関係に
よってゲート回路GC2を介してサイリスタS21.S
22を制御し、また、電圧指令e1と搬送波b′の大、
小関係によってサイリスタ823 、824が制御され
る。
The difference is that the phase of the triangular wave output from the carrier wave generator TRG2 when modulating with respect to the voltage command e1 is delayed by 90'' with respect to the output of the carrier wave generator TRG5, as shown in FIG. Thyristor S21.S is transmitted via gate circuit GC2 depending on the magnitude relationship of carrier wave a'.
22, and also controls the voltage command e1 and the magnitude of the carrier wave b',
Thyristors 823 and 824 are controlled by the small relationship.

第5図から理解できるように1つの入力電流指令Is贅
に対してコンバータC0NV、1とC0NV、2が90
°おくれで変調制御される。1つのコンバータ内でみる
と前記のよろに搬送波の2倍の周波数で制御されること
を含めて考えると、総合のトランス1次巻線に流れる電
流Isは実質的に搬送波の4倍の周波数で制御゛される
ことになる。
As can be understood from Fig. 5, converter C0NV,1 and C0NV,2 are 90% for one input current command Is.
°Modulation is controlled with delay. Considering that within one converter, it is controlled at twice the frequency of the carrier wave as mentioned above, the current Is flowing through the primary winding of the overall transformer is essentially four times the frequency of the carrier wave. It will be controlled.

PWMコンバータ2台に対する実施例で説明したが、n
台のコンバータを導入し、各コンバータを180’/n
の位相差をもつ搬送波で変調制御するとみかけ1搬送波
の周波数を2n fc <fc:17− サイリスタの制御周波数)まで高めることが可能である
Although the example for two PWM converters was explained, n
180'/n converters are introduced, and each converter is
By performing modulation control using a carrier wave having a phase difference of , it is possible to increase the frequency of one apparent carrier wave to 2n fc <fc: 17-thyristor control frequency).

[発明の効果] 本発明によれば複数台のP W Mコンバータを用いて
それぞれのコンバータを適宜の位相差をもつ搬送波で変
調制御し、実質的には1台のときの数倍の変調効果を得
て入力電流の高調波成分を減少させるものである。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a plurality of PWM converters are used to modulate each converter with a carrier wave having an appropriate phase difference, and the modulation effect is substantially several times that of a single PWM converter. This reduces the harmonic components of the input current.

さらに前述においては詳記していないが、AC→DC変
換を複数台の変換器を用いて実現すると制御の冗長度と
いう点ですぐれたシステムを構成できる。つまり1台の
コンバータが何らかの原因で故障した場合そのコンバー
タを切り離してやると若干の容量の減少はやむを得ない
がシステム全体が運転不能に陥いるという大事故をさけ
ることができる。本発明は電源の対象が中相の場合であ
り交流電車等へ適用することを考えると、このような制
御の冗長度は極めて重要な要素である。
Further, although not described in detail above, if AC to DC conversion is realized using a plurality of converters, a system with excellent control redundancy can be constructed. In other words, if one converter breaks down for some reason, disconnecting that converter will inevitably result in a slight reduction in capacity, but it will avoid a major accident in which the entire system becomes inoperable. The present invention deals with the case where the power source is a medium-phase power source, and considering that the present invention is applied to an AC train or the like, such control redundancy is an extremely important element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の電力変換装置の構成図、第2図18− は本発明の一実施例を示す構成図、第3図は第2図の制
御ブロック図、第4図乃至第5図は本発明の詳細な説明
するための図である。 SUP・・・電源、TR・・・トランス、Ls、Lsl
。 LS2・・・交流リアクトル、C0NV、C0NV。 1、C0NV、2・・・コンバータ、Cd、C・・・コ
ンデンサ、R1,R2・・・抵抗器、180・・・絶縁
増幅器、TRG、TRG!、TRG2・・・搬送波発生
器、VR・・・可変抵抗器、Qv、G+・・・制御装置
、M l−・・・乗綽器、GC,GCI 、GC2・・
・ゲート制御回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 =19− メ 一385− →; 5
Fig. 1 is a block diagram of a conventional power converter, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a control block diagram of Fig. 2, and Figs. FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention in detail. SUP...power supply, TR...transformer, Ls, Lsl
. LS2...AC reactor, C0NV, C0NV. 1, C0NV, 2...Converter, Cd, C...Capacitor, R1, R2...Resistor, 180...Isolation amplifier, TRG, TRG! , TRG2...Carrier wave generator, VR...Variable resistor, Qv, G+...Control device, Ml-...Multiplier, GC, GCI, GC2...
・Gate control circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue = 19- Meichi 385- →; 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体スイッチング素子を少くとも2!m直列接続した
対を2組設け、それらを直流電圧源に対して並列に接続
し前記直列接続の中間点を単相交流電源に接続するよに
した単相パルス幅変調コンバータを複数台並列接続し1
つの単相コンバータ内においては2組の直列接続したス
イッチング素子の制御用搬送波を180°ずらして与え
、単相パルス幅変調コンバータ相互間においては搬送波
を適宜の位相だけずらして制御するパルス幅変調コンバ
ータ。
At least 2 semiconductor switching elements! A plurality of single-phase pulse width modulation converters are connected in parallel, in which two pairs are connected in series, the converters are connected in parallel to a DC voltage source, and the midpoint of the series connection is connected to a single-phase AC power source. 1
A pulse-width modulation converter that controls the control carrier waves of two sets of switching elements connected in series with a 180 degree shift in one single-phase converter, and shifts the carrier waves by an appropriate phase between the single-phase pulse-width modulation converters. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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