JPS61823A - 負荷電流制御方式 - Google Patents

負荷電流制御方式

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JPS61823A
JPS61823A JP12004384A JP12004384A JPS61823A JP S61823 A JPS61823 A JP S61823A JP 12004384 A JP12004384 A JP 12004384A JP 12004384 A JP12004384 A JP 12004384A JP S61823 A JPS61823 A JP S61823A
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JP
Japan
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current
voltage
load
output
regulator
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Pending
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JP12004384A
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English (en)
Inventor
Koichi Ishida
紘一 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61823A publication Critical patent/JPS61823A/ja
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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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  • Power Engineering (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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、サイリスタ変換器の如き電力変換器によって
交流を直流に変換して負荷に供給する際の、該負荷電流
の制御方式に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
第2図は、かかる負荷電流制御方式の従来例を示す回路
図である。同図において、1はサイリスク変換器、2は
リプル抑制用のLCフィルタ、3は負荷(例えば電磁石
の如きL−R負荷)、4は負荷電流検出器、5は電流調
節器(PI調節器)、6は電圧調節器(PI調節器)、
7はサイリスタ点弧パルス発生器、8は設定値急変時の
オーバシュート抑制用フィルタ、9は設定側フィルタ、
15は負荷電圧(コンデンサCの両端間電圧)検出器、
である。
第2図において見られるように、交流電源VSを直流電
圧vK変換するサイリスタ変換器1の出力側にLCフィ
ルタ2を接続して変換器1の発生するリプル電圧を抑制
し、これにより負荷3に供給される負荷電流iのリプル
を抑制するようにしている。また、検出器15によって
検出した負荷電圧Vを負荷電圧設定値v0と比較し、そ
の差である誤差電圧を入力された電圧調節器6は、該誤
差電圧が零となる方向で調節出力を出力し、これにより
サイリスタ点弧パルス発生器7がサイリスク変換器1の
点弧角を制御し、その出力電圧(負荷電圧)■を、電源
v5の変動などの外乱にかかわらず、一定になるように
制御している。
また電流調節器5は、検出器4によって検出された負荷
電流iの実際値と、その設定([iピ(フィルタ8を介
した出力)との差である誤差電流を入力され、該誤差電
流が零となる方向で調節出力を出力し、これはフィルタ
9を介し、電圧設定値vIとなる。このようにして、負
荷電流iも設定値I“に等しくなるよう制御されている
第2A図は、第2図における電圧マイナーループ(フィ
ルタ9→電圧−節器6→サイリスタ点弧パルス発生器7
→サイリスタ変換器1→LCフィルタ2)のブロック線
図である。同図において、ブロック9に示す伝達関数は
、フィルタ9が1次遅れ要素であるととから定まる伝達
関数(但し、Tは時定数、Sはラプラス演算子)、ブロ
ック6に示す伝達関数は、電圧調節器6をPI調節器と
したときの伝達関数(但し、Kpは比例利得、TIは積
分時間)、ブロック1に示す伝達関数は、サイリスタ点
弧パルス発生器7とサイリスタ変換器1と合せて1次遅
れ要素とみなしたときの伝達関数(但し、σTはその全
体の時定数)、をそれぞれ示す。
ブロック2はLCフィルタ2に相当するものであり、ブ
ロック22に示す伝達関数は、リアクタLの伝達関数を
、ブロック23に示す伝達関数はコンデンサCの伝達関
数を、それぞれ示している。
コンデンサC(容量もCとする)の内部直列抵抗をrと
すると、コンデンサの電圧Vと電流1cの間には次の関
係式が成立する。
但し τ−rC ブロック23に示すコンデンサCの伝達関数は上記の関
係式に基いて求められたものである。
またΔVはサイリスタ変換器10発生するリプル電圧で
ある。
第2B図は第2図における電流制御ループ(フィルタ8
→電流調節器5→電圧マイナーループ→負荷3)のブロ
ック線図である。同図において、ブロック8に示す伝達
関数は、フィルタ8が1次遅れ要素であるところから定
まる伝達関数、ブロック5に示す伝達関数は電圧調節器
5をPI調節器としたとぎの伝達関数、ブロックMに示
す伝達関数は、第2A図に示す電圧マイナーループM(
v8→V)を一つの1次遅れ要素(但し、その全体的な
時定数をσとする)とみなしたときの伝達関数、ブロッ
ク3に示す伝達関数は負荷3を1次遅れ要素とみなした
ときの伝達関数を、それぞれ示している。
さて、以上説明した如き従来の負荷電流制御方式におい
ては、負荷電流にリプルが多く含まれていると、負荷3
としての電磁石により作り出される磁場がゆれてしまい
、電磁石の用途によっては不都合を招来する。そこで、
負荷電流(電圧)に含まれるリプルを所定の値以下に抑
制するために、従来は、LCフィルタ2として、大容量
のり、 Cを用いるか、或いは多段のLCフィルタ回路
を用いる必要があり、そのためコスト、設置スペース、
製作面等で難点があった。
また電流設定値を変更した場合、負荷電流がオーバシュ
ートすることなく、速やかに設定値に追従するようにす
るためには、電圧マイナールーズをもつ従来の負荷電流
制御方式では、限界がちつて充分な制御性能を得ること
が出来なかった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の如き従来技術の欠点を克服するために
なされたものであり、従って本発明の目的は、負荷電流
(電圧)に含まれるリプルを所定値以下に抑制するのに
、大容量のり、Cを用いる必要がなく、また電流設定値
の変更時においても、負荷電流が良く設定値に追従し、
充分な制御性能が得られるようにした負荷電流制御方式
を提供することKある。
〔発明の要点〕
本発明の要点は、電力変換器からリプル抑制用LCフィ
ルタを介して給電される負荷の負荷電流実際値、と設定
値を比較し、その差である誤差電流を入力され、該誤差
電流が零となるように第1の調節出力を出力する電流調
節器と、該第1の調節出力を負荷電圧設定値とし、前記
負荷にがかる負荷電圧実際値と該負荷電圧設定値とを比
較し、その差である誤差電圧を入力され、該誤差電圧が
零となるように第2の調節出力を出力する電圧調節器と
、該第2の調節出力により前記電力変換器を制御して負
荷電流を一定ならしめる制御手段と、かう成る負荷電流
制御方式において、前記フィルタを構成するコンデンサ
を流れるコンデンサ電流を検出して増幅する第1の増幅
器と、前記負荷電圧の実際値を検出して増幅する第2の
増幅器と、前記負荷電流の実際値を積出して増幅する第
3の増幅器とを備え、前記第1および第2の各増幅器出
力を負帰還となる極性方向で前記第2の調節出力に加算
すると共に、前記第3の増幅器出力を負帰還となる極性
方向で前記第1の調節出力に加算するようにした点にあ
る。
〔発明の実施例〕
次に図を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図でおる。
同図において、第2図におけるのと同じもの、対応した
ものには同じ符号を付しである。そのほか、10はコン
デンサCを流れるコンデンサ電流の検出器、11,13
はそれぞれゲインKPの比例要素(係数器または増幅器
)、12はゲインにの比例要素(係数器または増幅器)
、5人は電流調節器(工調節器)、6人は電圧調節器(
■調節器)、である。
wIJ1図を第2図と比較すれば明らかなように、本発
明の実施例が従来例と相違する点は、比例要素11〜1
3を設けた点、電流調節器5Aと電圧調節器6Aをそれ
ぞれPI調節器からI調節器に変えた点である。
第1A図は第1図における電圧マイナーループ(電圧調
節器6A→サイリスタ点弧パルス発生器7→電力変換器
1→LCフィルタ2→比例要素12.13)のブロック
線図である。
第1A図を第2A図と対比すれば一層明らかになるよう
に、第1A図では、ブロック6Aに示す伝達関数から電
圧調節器6Aは工調節器であること、また比例要素12
によりコンデンサ電流i。
を検出してフィードバックをかけていること、また比例
要素13により出力電圧(負荷電圧)■を検出してフィ
ードバックをかけていること、が認められるであろう。
第1B図は第1図における電流制御ループのブロック線
図である。第1B図を第2B図と対比すれば一層明らか
なように、電流調節器5AはI調節器であること、比例
要素11により負荷電流層を検出してフィードバックを
かけていること、が認められるであろう。
第1A図において、電流設定1iikic”から出力電
圧Vに至るまでのブロック線図を書き直して第1C図の
如く表現することができる。
さて、第1A図、第1B図、第1C図に」dいて、LC
フィルタ2の特性をF (S)としてとしたとき、リプ
ル電圧ΔVに対する出力電圧Vの関係は、 ただし となる。
上式で示されるように、コンデンサ電流1゜のフィード
バックをとることによりフィルタ特性はF(S)の特性
は、第3図(a)に示すボード線図(横軸はリプル周波
数、縦軸はゲインGを示す)の特性は結局、第3図(c
)に示す如くなり、ゲインKを大きくとれはリプル電圧
のより大きな減衰特性を得られることになり、大容量の
LCを用いる必要がなく、また多段のLCフィルタとせ
ずに一段LCフ・fルタてあっても必要なリプル減衰度
が得られる。
次に、コンデンサ電流の指令値i♂に対する出力電圧V
の特性を、τ−0として、近似的にと表わすと、第1A
図よりV”がらVまでのブロック線図の特性は v”  1+S(1+Kp)T1+S”(σ1+σT)
T、r+s”σxσTT1となり、進み項がないので第
2A図に示した従来ループのような設定側のフィルタ9
を必要としなくなる。
第1A図の電圧マイナールーズの閉ループ特性を次のよ
うに近似し、 v”   1+8σ 流 部器とし、要素11において電流iに比例ゲインKPを
かけたものを作成してこの調節器出力に加算する仁とに
より、電圧ループの場合と同様、第2B図に示した従来
ループのように、設定値急変時のオーバーシュート抑制
用フィルタ8、をH人することなしに、従来ループと同
等の応答特性を得ることができる。
尚第2B図、第1B図における3は、負荷の電圧・電流
特性をゲインに2時定数Tの1次遅れ特性をもつものと
して想定しているわけである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、サイリスタ変換器による直流電流制御
におりて、リプル抑制のためにLCフィルタを使用する
場合、コンデンサ電流を検出してフィードバックするこ
とにより、大容量のLCを用いることなく、まfcLC
フィルタを多段とすることなく必要なリプル減衰度が得
られ、また、電圧・電流調節器をIW4節器としてその
出力に電圧・電流実際値にフィードバックゲインをかけ
たものをフィードバックするようにしたことにより、設
定値変更があったとき、変更された設定値への追従性の
よい制御が行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第1A図は第
1図における電圧マイナールーズのブロック線図、第1
B図は第1図における電流制御ループのブロック線図、
第1C図は第1A図における要部と等価なブロック線図
、第2図は負荷電流制御方式の従来例を示す回路図、第
2A図は第2図における電圧マイナールーズのブロック
線図、第2B図は第2図にどける電流制御ループのブロ
ック線図、第3図は本発明による効果を示すためのボー
ド線図、である。 符号説明 1・・・・・・プーイリスタ変換器、2・・・・・・L
Cフィルタ、3・・・・・・負荷、4・・・・・・電流
検出器、5・・・・・・電流調節器、6・・・・・・電
圧調節器、7・・・・・・サイリスタ点弧パルス発生器
、8,9・・・・・・フィルタ、10・・・・・・電流
検出器、11〜13・・・・・・比例要素、15・・・
・・・電圧検出器、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)電力変換器からリプル抑制用LCフィルタを介して
    給電される負荷の負荷電流実際値と設定値を比較し、そ
    の差である誤差電流を入力され、該誤差電流が零となる
    ように第1の調節出力を出力する電流調節器と、該第1
    の調節出力を負荷電圧設定値とし、前記負荷にかかる負
    荷電圧実際値と該負荷電圧設定値とを比較し、その差で
    ある誤差電圧を入力され、該誤差電圧が零となるように
    第2の調節出力を出力する電圧調節器と、該第2の調節
    出力により前記電力変換器を制御して負荷電流を一定な
    らしめる制御手段と、から成る負荷電流制御方式におい
    て、前記フィルタを構成するコンデンサを流れるコンデ
    ンサ電流を検出して増幅する第1の増幅器と、前記負荷
    電圧の実際値を検出して増幅する第2の増幅器と、前記
    負荷電流の実際値を検出して増幅する第3の増幅器とを
    備え、前記第1および第2の各増幅器出力を負帰還とな
    る極性方向で前記第2の調節出力に加算すると共に、前
    記第3の増幅器出力を負帰還となる極性方向で前記第1
    の調節出力に加算するようにしたことを特徴とする負荷
    電流制御方式。 2)特許請求の範囲第1項に記載の負荷電流制御方式に
    おいて、前記電流調節器および電圧調節器がそれぞれ積
    分調節器から成ることを特徴とする負荷電流制御方式。
JP12004384A 1984-06-13 1984-06-13 負荷電流制御方式 Pending JPS61823A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62230360A (ja) * 1986-03-28 1987-10-09 Mitsubishi Electric Corp インバ−タ用直流電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62230360A (ja) * 1986-03-28 1987-10-09 Mitsubishi Electric Corp インバ−タ用直流電源装置

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