JPS63234879A - インバ−タの電力制御方式 - Google Patents

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、電力系統と連系して動作し、交流出力を電力
系統に送出するインバータに係り、特に、異なる電力系
統間での電力の融通処理に好適なインバータの電力制御
方式に関する。

〔従来の技術〕

電力系統に連けいして動作し、並行運転を行なうインバ
ータシステムでは、その電力系統に出力される交流電力
についての制御を必要とする。そして、この電力の制御
については、一般に、インバータの出力電圧と電力系統
の電圧とに差を生じさせるようにして無効電力を、そし
てインバータの出力電圧と電力系統電圧とに位相差が現
われるようにして有効電力を、それぞれ制御するように
している。

ところで、従来の装置では、特開昭６１−２７９８２号
公報に記載のように、インバータと電力系統との同期運
転及び位相差制御のためにフェイズ・ロックド・ループ
（１’Ｔ、Ｌ）回路が使用されていた。

第３図はＰＬＬ回路のブロック図であり、２２は電力系
統電圧、８は位相検出器、２１はローパスフィルタ、９
は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２３は分周器、２４は位
相指令値回路である。

ＰＬＬ回路の概略動作について説明すると、系統電圧２
２と分周器２３から出力されたインバータ出力電圧の基
本波成分ホは位相検出器８に取込まれ、ここで位相偏差
信号口が出力される。位相偏差信号口はローパスフィル
タ２１により高調波成分が除去され電圧制御発振器２３
の入カバとなる。電圧制御発振器２３は入力信号ハの値
に比例した周波数の信号二を出力するため、インバータ
の出力周波数ホが変化し、系統電圧と同一周波数となり
、同期状態となる。さらに位相指令値回路２４より位相
指令ｆが出力されると、この位相指令ｆの値により系統
電圧イとインバータ出力電圧ホの位相差を任意に変化さ
せることができる。

以上がＰＬＬ回路の概略動作であり、このようにしてイ
ンバータと電力系統が同期運転を行い、位相制御により
有効電力制御を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記ＰＬＬ回路を用いた従来技術におい
ては、ローパスフィルタが含まれているため、安定動作
を行うためには長時間の時定数を必要とし、このため迅
速な応答を望むことができなかった。

本発明の目的は、外部からの電力指令に対してインバー
タの出力周波数を変化させることなく、インバータの出
力位相、電圧を直接制御することにより即応性に富んだ
インバータの制御方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ＰＬＬ回路から位相指令に対する制御機能
を分離するとともに、ＰＬＬ回路中のＶＣＯの発振周波
数をインバータ出力周波数より多い適当な周波数に分周
したパルスを用い、これにより直接インバータのゲート
パルスパターンを作成すること及びパルスパターンの振
幅１位相を変化させることにより達成される。

〔作　用〕

電力系統の周波数に同期し、これの整数倍の周波数を存
するパルス信号から直接パルスパターンが作成されるこ
とになり、パルスパターンの位相。

振幅値をインバータの出力周波数とは独立に制御するこ
とができる。しかも、電力系統の周波数よりも高い周波
数のパルスによりインバータのゲートパルスパターンが
作成されるため、外部位相指令、電力制御方式に対して
高速で応答することができる。

〔実施例〕

以下、本発明によるインバータの電力制御方式について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、１は直流電
力を交流電力に変換するインバータ、２はインバータ１
の出力電圧の高調波を取除くフィルタ、３は変圧器、４
はインバータを電力系統と連系させるための開閉器、５
は電力系統である。

また、６は電力系統５の電力を検出する検出用変圧器、
７はインバータ１の電圧を検出する検出用変圧器、８は
位相差検出器、９は電圧制御発振器、１０．ＬＬは電圧
制御発振器９の発振周波数を分周する分周器、１２は割
込みパルス発生回路、１３はフリップフロップ、１４ａ
、１４ｂはカウンタ、１５はＣＰＵ、１６はゲートパル
スパターンを記憶させであるＲＯＭ、ＩＴはＡ／Ｄコン
バータ、１８は電力指令回路、１９は電圧指令回路、２
０はゲートパルス信号を増幅するパルスアンプである。

次に、この実施例の動作を第２図により説明する。

まず、第１図において、検出用変圧器６により検出され
た系統電圧は位相差検出器８に入力され、これにより位
相差検出器８、電圧制御発振器９、分周器１０．１１よ
りなろＰＬＬ回路は先に説明を行った動作を行ない、こ
れにより分周器１１の出力信号ｄの周波数は系統周波数
と−敗し同期状態となる。そして、このようにＰＬＬ回
路が同期状態にあるときは、電圧制御発振器９の発振周
波数も系統周波数と同期状態にある。

そこで、この系統周波数と同期状態にある電圧制御発振
器９の出力すを分周器１０で分周し、割込みパルス発生
回路１２により第２図（２）に示すパルス列ｅを作成す
る。ここでインバータのゲートパルスを第２図（３）、
　　（８）のようにＰＷＭ制御用のパルスとして作成す
る場合は、パルス列ｅは第２図（３）の搬送波三角波の
４倍の周波数となるようにする。

上記の内容で作成されたパルス列ｅはＣＰＵ１５に定期
的に入力される割込み信号となる。

ＣＰＵ１５には第２図（８）に示すゲートパルスパター
ンのパルス幅ＴＷＩ〜Ｔ、１４に対応する値を各種記憶
してテーブル化したＲＯＭ１６が接続されている。ここ
で、これらのパルス幅の値は任意の値が記憶されている
訳でなく、同図（３）で示すように正弦波と三角波の振
幅比ｋ（正弦波／三角波≦１）に対応したパルス幅に相
当する値が記憶されている。

いま、ＣＰＵ１５に割込信号パルスｅが入力されると、
ＣＰＵ１５は割込信号パルスｅのｎ、でｊのＴｗｌのパ
ルス幅に相当するｄｌｌデータがあらかじめセットしで
あるカウンタ１４ａのカウントダウン指令を出す。これ
によりカウンタ１４ａはカウントダウンを開始する。次
にｎ２のパルスによりＴ、１！のパルス幅に相当するデ
ータｄＺｌをカウンタ１４ｂにセットする。

次に、データｄｌｌがセットされていたカウンタ１４ａ
のカウント数が０となると、ここでカウンタ１４ａから
第２図（６）に示すパルスｉ、を発生し、これによりフ
リップフロップ１３をセットするとともにカウンタ１４
ｂのカウントダウンを開始させる。この後、ｎ、パルス
でさらにカウンタ１４ａにＴ’ｗ３のパルス幅に相当す
るデータｄ１□をセットする。

そして、先にデータｄＺ＋がセットされたカウンタ１４
ｂがＯカウントとなったとき、カウンタ１４ｂから第３
図（７）に示すパルス１２が発生し、これによりフリッ
プフロップ１３のリセットとカウンタ１４ａのカウント
ダウンを開始させる。以後同様の過程をくりかえし、第
２図（８）に示すゲートパルスパターンｊが出力され、
インバータのゲート信号となる。

従って、電力指令回路１８からの指令が何も無い場合は
、上記の動作により系統周波数と同一周波数で同一位相
のインバータ出力が得られることになる。また、このと
き、インバータ１の出力電圧が検出用変圧器７によりフ
ィードバックされて電圧指令回路１９からの指令と比較
され、ＲＯＭ１６からの振幅比にの読出し選択を制御し
て電圧指令回路１９の指令値とインバータ１の出力電圧
が同一となるよう動作する。

次に、電力指令回路１８より電力指令ｆが第２図（９）
の様に与えられた場合について説明する。

いま、第２図（２）に示すパルス列ｅのｎ、とｎｌｏの
間で電力指令信号ｆがＯからＤに変化したとすると、こ
こで、この電力指令りに相当するデータ値Δｄがパルス
ｎ１゜でカウンタ１４ａのデータ値から減算される。そ
うすると、このカウンタ１４ａは、ここで実質的にデー
タ値（ｄ　ｌ：ｌ−Δｄ）をカウントダウンしたのと同
じ結果となり、カウント０となる時点が当初よりも早く
なり、この結果、位相δだけ進んだ時点でフリップフロ
ップ１３のセット信号ｉｌがカウンタ１４ａから出力さ
れることになる。

こうして、フリップフロップ１３のセット信号ｉ１の位
相がδだけ進むと、以後また同じ動作を行っても全体的
に位相がδだけ変化するため、系統周波数に対してδの
位相変化を発生させることができる。

一方、系統周波数が変化した場合、つまり系統周波数が
ｆｌから（ｒ＋　＋Δｆ１）に変化した場合についてみ
ると、このときにも割込みパルス列ｅのｎ、〜ｎ、の（
ｆｌ＋Δｆ）に対する位相関係は同じである。他方、電
圧制御発振器９の発振周波数、つまり信号すの周波数は
系統周波数（ｒ＋＋Δｆ）に比例して変化する。

従って、この実施例のように、カウンタ１４ａ。

１４ｂのカウントダウンのクロック信号として電圧制御
発振器９の周波数あるいはこれを分周した信号を用いる
ことにより、系統周波数がｆｌからｆ、＋Δｆに変化し
ても位相変化を生じることのない位相制御が可能となる
。

また、この実施例では、以上のようにインバータの位相
制御を行うようにしているので、電力指令に対して割込
みパルスｅのパルス間隔でインバータの位相制御が可能
となり、しかも、このパルスｅの間隔は電圧制御発振器
の発振周波数、分周比及びＰＷＭの転流回数などを変え
ることにより任意に短縮できるので、充分に応答の速い
位相制御が可能となる。さらにこの実施例では、電圧制
御発振器の周波数あるいはこれを分周した周波数をカウ
ンタのクロック信号として用いているので、系統周波数
が変動しても位相変化の無い制御が可能となる。

なお、以上の説明では、簡略化のため、インバータの一
相分についての説明だけとしているが、インバータが多
相の場合には当然、各相分のパルスパターンを必要とす
るものであることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電力系統に連けいして並行運転される
インバータ装置において、外部からの電力指令が直接ゲ
ートパルスパターンの位相に反映されることになり、外
部電力指令に対して即応性の高い制御が可能となる。さ
らにＰＬＬ中の電圧制御発振器の発振周波数がカウンタ
のクロック信号として用いられることになり、電力系統
の周波数変動に対しても位相変化の生じない制御を得る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインバータの電力制御方式の一実
施例を示すブロック図、第２図は動作説明用のタイムチ
ャート、第３図は従来技術におけるＰＬＬ回路の一例を
示すブロック図である。 １・・・・・・・・・インバータ、２・・・・・・・・
・フィルタ、３・・・・・・・・・変圧器、４・・・・
・・・・・開閉器、５・・・・・・・・・電力系統、６
．７・・・・・・・・・検出用変圧器、８・・・・・・
・・・位相差検出器、９・・・・・・・・・電圧制御発
振器、１０．１１・・・・・・・・・分周器、１２・・
・・・・・・・割込みパルス発生器、１３・・・・・・
・・・フリップフロップ、１４．！、１４ｂ・・・・・
・・・・カウンタ、１５・・・・・・・・・ＣＰＵ、１
６・・・・・・・・・ＲＯＭ。 １７・・・・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、１８・・・
・・・・・・電力指令回路、１９・・・・・・・・・電
圧指令回路、２０・・・・・・・・・パルスアンプ。 （ＩＩ図 第２図 ’１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統に連けいして並行運転を行なうインバータ
   において、上記電力系統の周波数に同期し該周波数の整
   数倍の周波数のパルス信号を発生するパルス発生手段と
   、このパルス信号に応じて信号処理を繰り返す演算処理
   手段を設け、インバータ制御用ゲートパルスの作成と、
   インバータに対する位相制御指令と電力指令に基づく上
   記ゲートパルスのパターン制御を上記演算処理手段で行
   なうように構成したことを特徴とするインバータの電力
   制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記演算処理手段
   がマイクロコンピュータであり、上記ゲートパルスの作
   成とパターン制御とが上記パルス信号による割込処理と
   なるように構成されていることを特徴とするインバータ
   の電力制御方式。