JPS62217855A - 正弦波電圧補正装置 - Google Patents

正弦波電圧補正装置

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JPS62217855A
JPS62217855A JP61059059A JP5905986A JPS62217855A JP S62217855 A JPS62217855 A JP S62217855A JP 61059059 A JP61059059 A JP 61059059A JP 5905986 A JP5905986 A JP 5905986A JP S62217855 A JPS62217855 A JP S62217855A
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JP
Japan
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voltage
phase
sine wave
output
inverter
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JP61059059A
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Takeshi Shioda
剛 塩田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、3相出力を有するインバータの出力端子と負
荷設備との間の系統ラインに設けられた正弦波電圧補正
装置に関するもので、インバータから負荷に供給される
電圧波形を常に正弦波に保とうとするものである。
〔従来の技術〕
交流を直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換
するインバータとで構成される交流電圧発生装置は公知
である。交流電圧発生装置を構成するインバータにはP
WM(パルス幅変調)とPAM(パルス振幅変11)と
がある。
以下PAMインバータを用いた従来の交流電圧発生装置
を例にとって説明するが、本発明はPWMインバータを
用いた交流電圧発生装置の場合にも適用することが可能
である。
第5図は交流電圧発生装置の一例の主回路構成図、第6
図はその出力電圧波形図を示す。
3相交流′6モ源11からコンバータ12に交流電力が
供給され、コンバータ12で変換された直流が平滑リア
クトル13を介してインバータ14に供給され、3相交
流lこ変換される。
第6図の実線はインバータ14の1相の出力電圧波形を
示し、破線は出力電圧と等価の正弦波形を示す。実線で
示した出力電圧波形は正弦波から相当離れており、多く
の高調波を含んでいることを示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第6図に実線で示したインバータの出力電圧波形を、負
荷容量にかかわらず正常な正弦波形とするためには、多
大のフィルタ容量を要し、装置が大型化する。
本発明にかかる正弦波電圧補正装置は上記の問題点を解
決するためのものであって、フィルタ容量を軽減し、負
荷容量にかかわらず正常な正弦波形の電圧を負荷に供給
することを目的とするものである8 〔問題点を解決するための手段〕 本発明にかかる正弦波電圧補正装置は、3相出力を有す
るインバータ装置と負荷設備との間の系統ラインに設け
られるものであって、単相PWMコンバータ群と、前記
インバータの出力側に負荷設備と直列に設けられ且つ前
記各単相PWMコンバータの入力側に並列に接続された
電圧補正用コンデンサと、前記各単相PWMコンバータ
の出力側に接続された直流リアクトルと、前記単相コン
バータ群を制御する制御装置とを具え、該制御装置は3
相正弦波波形を記憶する手段と、インバータの出力゛電
圧を検出して実電圧pおよび虚電圧qを演算する手段と
、実電圧pから直流分を除去する手段と、実電圧pの交
流分pと虚電圧qの符号を反転する手段と、各相の電圧
指令値を演算する手段と、単相PWMコンバータ群のス
イッチング指令を発生する手段とを具えたことを特徴と
するものである。
〔作 用〕
本発明にかかる正弦波電圧補正装置は、3相インバータ
の出力端子と負荷設備との間の各相に直列に挿入された
電圧補正用コンデンサの電圧を、この電圧補正用コンデ
ンサと並列に接続され出力側に直流リアクトルが接続さ
れた単相PWMコンバータを動作させることにより制御
し、正弦波電圧補正装置を通過した後の電圧波形を正弦
波に近づけるようにするものである。
このために単相PWMコンバータを制御する制御装置は
、3相正弦波波形を記憶する手段を持ち、この出力電圧
とインバータの出力電圧とからインバータ出力電圧を実
電圧と虚電圧とに分割演算することにより、インバータ
出力電圧の有する高調渡分を求め、これに従って電圧補
正用コンデンサの端子間電圧を変化させるように単相P
WMコンバータを制御するものである。
〔実 施 例〕
以下、一実施例につき図面を参照しながら説明する。
・ 第1図は本発明にかかる正弦波電圧補正装置を具え
た3相交流系統の主回路構成図であり、第2図は第1図
に示した単相PWMコンバータ1相分の詳細主回路図、
第3図は本発明にかかる正弦波電圧補正装置の制御装置
を示すブロック図である。
直流電力が供給されるインバータ14の3相出力の各相
には、負荷に至る前に直列に電圧補正用コンデンサ15
が挿入されている。電圧補正用コンデンサの両端子は、
各相共それぞれ単相PWMコンバータ17の入力側に接
続され、各単相PWMコンバータ17の出力側には直流
リアクトル18が接続されている。
図中破線で示した16が正弦波電圧補正装置であり、そ
れぞれ3個ずつの電圧補正用コンデンサ15゜単相PW
Mコンバータ17.直流リアクトル18で構成されてい
る。
単相PW〜1コンバータ17は、スイッチング素子S1
〜S4がそれぞれダイオードD1〜D4と直列接続され
たものをブリッジ接続することにより構成さ札入刃側は
電圧補正用コンデンサ15の両端子に接続され、出力側
には直流リアクトル18が接続されている。
このような正弦波電圧補正装置16を制御する制御装置
は、第3図に示したごとく、1)tQ演算回路1、バイ
パスフィルタ2、符号反転回路3、電圧指令値演算回路
4.3相正弦波記憶回路5および電圧制御回路6から構
成されている。
インバータ14の制御回路(図示せず)から現在運転中
の周波数および位相の情報Tが3相正弦波記憶回路5に
与えられると、3相正弦波記憶回路5はインバータ14
の3相出力′戒圧と同位相の3相の正弦波電圧e。+ 
ay + ewを出力する。
インバータ14の出力電圧ean * esv + e
awと、3相正弦波記憶回路5の出力である正弦波電圧
eU。
ay * eWがp、q演算回路1に入力される。ここ
で、実電圧および虚電圧なる概念を導入し、以下に示す
式に従って演算する。
まず、式(1)〜(3)式を用いて、3相の正弦波電圧
eU* ey * ewおよびインバータの出力電圧e
STJle8V”e8Wを、それぞれ2相の正弦波電圧
C(g e eβおよびインバータ電圧esa t C
sβに変換する。
ここで、(C)は3相−2相の変換行列である。
上記(1) 、 (2)式により求めた2相の電圧を使
うと(4)式により実電圧pおよび虚電圧qが求められ
る。
このようにして演算された実電圧pおよび虚電圧qが、
p+Q演算回路1から出力される。
これらの実電圧pおよび虚電圧qは、(5) 、 (6
)式に示すようにそれぞれ直流分下sqと交流会i。
イに分解することができる。
p=p+1)        ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(5)Q=Q+Q        ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・(6)ここで、イン
バータ電圧e g B 、 e Bβの基本渡分は直流
分p、qに、高調渡分はpeQに変換さねこれら直流分
と交流会は一般にバイパスフィルタを通すことにより分
離することができる。
psQ演算回路1の出力である実電圧pはバイパスフィ
ルタ2に入力され、バイパスフィルタ2は交流分百のみ
を出力する。ptQ演算回路の出力である虚電圧qと、
バイパスフィルタ2の出力である実電圧pの交流会pは
、符号反転回路3へ送られる。ここで符号を反転された
出力が、実電圧および虚電圧指令信号p*、q*である
@*    〜 p”−p          ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(7)*    −〜 q”−q−q        ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(8)これらの電圧指令信号p* 、 
q*は、電圧指令演算回路4において生成する電圧指令
信号の原形となるものである。すなわち、(7)式によ
り得られる信号を基に高調波有効電圧が制御され、(8
)式により得られる信号を基に基本波および高調波無効
電圧が制御される。
電圧指令値演算回路4には正弦波電圧e(7+ ey 
*eWおよび電圧指令信号p 、qが入力され、前記の
(1)式および次の(9) 、 (10) l (n)
式に従って3相−2相変換、2相−3相変換を行うこと
により、2相電圧指令信号禮、 ejを演算の上、正弦
波電圧補正装置の電圧指令信号e♂* e豐e e!y
を生成し出力する。
なお、ここに〔C〕  は(0)の逆変換行列である。
単相PWMコンバータ17は、定められた一定期間毎に
スイッチング素子S□、S、及びへ、S4をスイ、チン
グする機会がある。この機会毎にスイッチングの要否を
次のようにして判定し、必要あればスイッチング素子S
1.S、及びS、 、 S4にトリガ信号vGを送るの
が電圧制御回路6である。
電圧制御回路6はコンパレータを具え、電圧指令値演算
回路6から入力される電圧指令信号eU。
、寥、 e:と、各相の電圧補正用コンデンサ15の検
出電圧eatrteavtCawとをそれぞれ比較し、
例えばeU≧eau なるときU相分の単相PWMコンバータ17について、
第2図に示したスイッチング素子S、、S、をオフし、
S3.S4をオンするようなトリガ信号V。を生成する
ものである。
このときの動作を第4図を参照しながら更に詳しく説明
する。第4図(11)は電圧指令信号eUの波形図であ
り、第4図(b)は(a)の時間軸を拡大して示した電
圧指令信号eUと検出電圧Sagの部分波形図である。
第4図(b)に示したt1〜t8は、単相PWMコンバ
ータ17のスイッチング素子S、、S、及びS、、S4
をスイッチングする機会の時刻である。時刻t1ではe
yy > eay であるためにスイッチング素子S3.S4をオフし、S
l、S、をオンして電圧補正用コンデンサ15の電荷を
放電する。
次のスイッチング時刻t2では eυ〈8αU であるためにスイッチング素子S、、S、をオフし、S
3. S4をオンして電圧補正用コンデンサ15の電荷
を充電する。
このようにして、インバータ14の3相出力の各相に負
荷との間に直列に挿入された電圧補正用コンデンサ15
の両端にかかる電圧eaUeeaVIe(IWを、電圧
指令信号、:、e:、e:とそれぞれ等しくなるように
、各相の単相PWMコンバータ17をスイッチング制御
することにより、第1図に示す負荷電圧eLU l e
LV l eLWを正弦波状にすることができる0以上
の説明ではインバータの出力電圧を検出して電圧指令信
号を発生させたが、インバータの出力側にフィルタを接
続し、その出力を検出して滑らかな電圧指令信号を発生
させることにより、電圧補正用コンデンサに急激な電圧
変化を起こさせることがなくなり、より正常な補正を行
うことができる。
また、単相PWMコンバータ17を動作させることによ
り正弦波電圧を発生させているために、正弦波電圧補正
袋[16の出力電圧には高周波のリップルが重畳してい
る。そのために、正弦波電圧補正装置と負荷との間にフ
ィルタを接続して、負荷電圧をより滑らかにしてもよい
〔発明の効果〕
以上の説明が明らかなように、本発明にかかる正弦波電
圧補正装置によれば、インバータの出力電圧がPAM出
力であれPWM出力であれ、その出力電圧を検出し電圧
指令信号を演算して、単相PWMコンバータを動作させ
ることにより、負荷にかかる電圧を正弦波となすことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる正弦波電圧補正装置を具えた3
相交流系統の主回路措成図、第2図は第1図に示した単
相PWMコンバーター相分の詳細主回路図、第3図は本
発明にかかる正弦波補正装置の制御回路を示すブロック
図、第4図(alは電圧指令信号eHの波形図、第4図
(b)は(a)の時間軸を拡* 大して示した電圧指令信号eUと検出電圧eaUの部分
波形図であり、第5図は交流電圧発生装置の一例の主回
路構成図、第6図はその出力波形図である。 1・・・・・・p+q演算回路、2・・・・・・バイパ
スフィルタ、3・・・・・・符号反転回路、4・・・・
・・電圧指令値演算回路、5・・・・・・3相正弦波記
憶回路、6・・・・・・電圧制御回路、11・・・・・
・3相交流電源、12・・・・・・コンバータ、13・
・・・・・平滑リアクトル、14・・・・・・インバー
タ、15・・・・・・電圧補正用コンデンサ、16・・
・・・・正弦波電圧補正装置、17・・・・・・単相P
WMコンバータ、18・・・・・・直流リアクトル。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3相出力を有するインバータ装置と負荷設備との
    間の系統ラインに設けられた正弦波電圧補正装置であっ
    て、単相PWMコンバータ群と、前記インバータの出力
    側に負荷設備と直列に設けられ且つ前記各単相PWMコ
    ンバータの入力側に並列に接続された電圧補正用コンデ
    ンサと、前記各単相PWMコンバータの出力側に接続さ
    れた直流リアクトルと、前記単相PWMコンバータ群を
    制御する制御装置とを具え、該制御装置は3相正弦波波
    形を記憶する手段と、インバータ装置の出力電圧の実電
    圧および虚電圧を演算する手段と、実電圧の交流分と虚
    電圧との符号を反転する手段と、該符号反転した実電圧
    交流分と虚電圧とから各相の電圧指令値を演算する手段
    と、単相PWMコンバータ群のスイッチング指令を発生
    する手段とを具えたことを特徴とする正弦波電圧補正装
    置。
  2. (2)インバータ装置の出力電圧の実電圧および虚電圧
    を演算する手段は、インバータ装置の出力電圧と前記3
    相正弦波波形を記憶する手段の出力とを入力し、これら
    の3相電圧をそれぞれ3相−2相変換した電圧により演
    算するものであることを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載の正弦波電圧補正装置。
  3. (3)各相の電圧指令値を演算する手段は、前記3相正
    弦波波形を記憶する手段の出力を入力し3相−2相変換
    した電圧と、前記符号反転した実電圧の交流分と虚電圧
    とから演算し、2相−3相変換により電圧指令値を算出
    するものであることを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項記載の正弦波電圧補正装置。
  4. (4)単相PWMインバータ群のスイッチング指令を発
    生する手段は、前記各相の電圧指令値と前記電圧補正用
    コンデンサの電圧との大小を比較し、スイッチング指令
    を発生するものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項記載の正弦波電圧補正装置。
JP61059059A 1986-03-17 1986-03-17 正弦波電圧補正装置 Pending JPS62217855A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0487572A (ja) * 1990-07-24 1992-03-19 Nippon Kuukou Doryoku Kk 電源装置
US5805437A (en) * 1996-04-20 1998-09-08 Asea Brown Boveri Ag Power electronic circuit arrangement having plural power converters

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0487572A (ja) * 1990-07-24 1992-03-19 Nippon Kuukou Doryoku Kk 電源装置
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