JPS63283468A - 電力変換器のディジタル制御装置 - 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〕 この発明は、制御整流器の制御タイミングをディジタル
制御で行なう際に、演算周期の変動による制御特性の変
動を補正するように構成し九電力変換器のディジタル制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来この種のディジタル制御装宜框種々知られており、
特公昭６０−１６１７５号公報にもその一例が紹介され
ている。

第６図は従来の装置におけるコンバータ制御回路の一例
を示したブロック図である。図において（１）は３相交
流電源を示し、（２１ｆｌサイリスタ等で構成されカ行
及び回生動作を行なうコンバータ回路である。また（８
）はコンバータ回路（２）の出力′直圧を平滑化するた
めに用いられるコンデンサで、コンバータ回路（２）の
出力に並列に挿入される。また（４）はコンデンサ（８
）により平滑化された電圧を所望の周波数を持った交流
に変換するためのインバータ回路である。インバータ回
路（４）の出力は負荷を形成する誘導電動機（６）等に
供給される。また（６）はコンバータ回路（２）に対す
る電圧指令Ｖｒｅｆとコンバータ回路（２）からフィー
ドバックされ次直流電圧ｖＤｏとの差の電圧を積分し、
これに積分定数Ｇ工を乗するための比例積分回路である
。（７）は比例積分回路（６）の出力である電流指令１
ｒｅｆ　　と平滑コ／デンサ（ｆ９）からフィードバッ
クされた電流より。との差分電流を積分し、これに積分
定数Ｇ、を乗するための比例積分回路である。（８）は
比例積分回路（７）の出力に応じてコンバータ回路（２
）に対するサイリスタ点弧角を決定するための点弧角出
力回路である。

この二つな回路構成において、コンバータ回路（２）ハ
点弧角出力回路（８）がカ行点弧角を指令するとカ行モ
ードとなり、図示しない内部のカ行側サイリスタによっ
て３相交流電源（１）の交流を整流し、整流した電圧を
コンデンサ（！Ｉ）により平滑化する。

一方コンバータ回路（２）は点弧角出力回路（８）が回
生点弧角を指令すると回生モードとなり図示しない回生
側サイリスタによって平滑コンデンサ（８）にチャージ
され比電荷を交流に変換して３相交流電源（１）へ還元
する。平滑用コンデ／す（８）はコンバータ回路（２）
の両端の電圧を平滑にし、平滑化した直流電圧をインバ
ータ回路（４）へ印加する。インバータ回路（４）はこ
の直流電圧を内部のトランジスタによりスイッチングし
て所望の周波数を持った３相交流に変換し、これを誘導
電動機（６）に供給する。

コンデンサ（８）の両端に発生する電圧（コンバータ電
圧）ｖＤＯは、比例積分回路（６）および（γ）によっ
て誘導電動機（５）の回転数に工って決定される電圧指
令Ｖｒｅｆと比較され、点弧角出力回路（８）によって
カ行点弧角または回生点弧角が決定され、コンバータ回
路（２）に点弧角として与えられる。

なお比例積分（６）、　（γ）お工び点弧角出力回路（
８）は通常マイクロプロセッサ−から構成されており、
比例積分動作および点弧角制御は通常ディジタル制御で
行なわれる。

このような電力変換器のディジタル制御においては、電
源周波数に同期した基準パルスを取り込み、その値’１
ＩｒＸ″カウンタとして使用する。ＩＴカウンタは所定
の値になるまで割込みごとに増加され所定の値になると
零に更新される。

第４図は基準パルスを得るためのゼロクロス検出回路α
６）とディジタルコンバータ制御回路邸）との関係を示
す構成図である。交流電源（１）の電圧極性が反転する
ごとに零クロス検出回路α６）から発生する基準パルス
を用い、ディジタルコンバータ制御回路■）に割り込み
を行う。この割込み動作によりディジタルコンバータ制
御回路部）ハコンバータ回路（２）に対する点弧角指令
を所定の演算周期で出力する。

このさい、ＩＴカウンタは予かじめ定めた所定の直の時
にディジタルコンバータ制御回路（１５）が点弧角指令
を実行するように設定する。

第５図はデイジタルコ／バータ？！ＮＪ御回路の比例積
分回路を２変換したブロック図を示したものである。デ
ィジタルコンバータの制御回路は比例積分回路からなり
、サンプリング周期Δｔから定まる定数Ｋｌ眞と制御ｒ
ｈ［ｌ系比例要素であるゲインに２αカとから構成され
る。

第７図は、このように構成された電力変換器のディジタ
ル制御装置の実際の動作を説明するためのフローチャー
トである。まず電源周波数に同期し念割込みカウンタを
取り込み、ＩＴカウンタの値が所定の値となり、割込み
レベルになった時点で迅埋を実行する（ステップ８１）
。

次に電圧指令Ｖｒｅｆとコンデンサ（８）の両端の直流
電圧”Ｄｏとの差分電圧を求めてこの差分電圧を入力と
した比例積分電圧（電圧演算）を行い（ステップＳ２）
、ついでパンク切換え中か否かの判定を行なう（ステッ
プｓ３）。バンク切換光中でおればパンク切換え処理を
行ない（ステップ８５）、パンク切換え条件が成立しな
ければ電圧演算の出力値Ｉｒｅｆとコンデンサ（８）に
流れる電流工。。との差分電流を求めて、この差分電流
を入力として比例積分演算（電流演算）を行ない（ステ
ップ８４）、カ行または回生点弧角出力指令を出力する
。

第８図は演算周期と演算時間との関係を示した図である
。通常点弧角指令を出力するための演算時間は演算周期
内で行なわれるが、演算時間がオーバーした場合従来の
装置では演算時間が倍となり電圧演算回路や電流演算回
路の利得が変化する。

一般にディジタルコンバータの時定数は、ある一定の演
算周期に対して特定の制御％性が得られるように設定さ
れている。

一方デイジタルコンバータの制御回路はサイリスタコン
バータの点弧角を制御するため、サンプリング周期が非
常に短かく、所定の演算周期内で処理が児了できないこ
とがある。

その場合、通常演算周期２倍にして処理を続行するが、
制御系の中で設定されている利得は演算周期に基づいて
定められているため演算周期が変化すると、利得が変化
し、制御特性が変化してしまう。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

従来の電力変換器のディジタル制（財）装置はコンバー
タ回路の実電圧を制御するようにしているため演算周期
が非常に短かく演算時間がオーバーしてしまう可能性が
非常に高かった。そして演算時間をオーバーすると、従
来の装置でに制御特性が変化してしまうという問題点を
有していた。

この発明は上記のような問題点を解消する友めになされ
たもので、制御回路における点弧角指令出力の演算時間
がオーバーしても十分な制（財）特性が得られる電力変
換器のディジタル制御装ａｔ提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる電力変換器のディジタル制御装置は、
演算時間を計測し一定の演算周期をオーバーした場合に
は予かじめ設定された利得を補正するような回路を設け
たものである。

〔作用〕

この発明における演算時間計測手段は所定の演算時間が
オーバーした場合に出力を出し、この出力に応答して利
得補正手段が制御回路内の利得を補正するようにして制
御特性が変動することを防止している。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図はこの発明の一実施例を示すディジタル制御装置
のブロック構成図である。

なお第６図に示す従来の装置と同一部分には同一符号を
付しその説明は省略する。

第１図において、（２）は演算時間計測回路を示し、Ｉ
Ｔカウンタのカウンタ値を所定の計測タイミングで調べ
、所定の値を越えた場合に演算時間がオーバーしたと判
断する。また（９）、　ｅｕ）はそれぞれ比例積分回路
（ａ）、　（ア）と同一の回路であるが、演算周期定数
の設定が異なる比例積分回路である。

これらの比例積分回路は、スイッチαｌおよびに）によ
りおのおの比例積分回路（６）、　（９１の間で、また
比例積分回路（７）　、　ｅｌｄｌの間で相互に切換え
が行なわれる。この切換え動作は、演算時間計測回路（
２）が演算時間オーバーと判断して出力する切換え指令
（２）によって行なわれる。

第２図は演算周期Ｔと演算時間ｔお工び演算時間計測タ
イミングｔ□とｉｌＴカウンタ値に対応させて示した図
である。演算時間計測タイミングｔ工になった時点でＩ
Ｔごとに変化していくカウンタ値ヲ調べ、所定の値以上
になった場合に演算時間オーバーと判断し、演算時間計
測回路（２）は切換指令（抑を出力する。この切換指令
（２）に応答しエスイッチ０３）、α４が利得のズレを
補正するために演算周期定数の異なる比例積分回路へと
切換えを行なう。

第３図は演算時間計測回路（１１）に＝つてスイッチ０
（至）、（４）が動作する過程を説明するためのフロー
チャートである。なおステップ８１０，８２０゜８３０
．８４０は第７図に示す従来例で説明したステップ８１
，８２，８３．８４にそれぞれ対応しており動作は同一
である。ステップ８５０において電流演算もしくはバン
ク切換処理の途中で工ｒカウンタ値を読み込み、その値
が所定の値（８０チレベル）以上の値を示している場合
には演算時間オーバーと判断し、ステップ８６０に示す
ように演算周期定数の異なる回路を選択する。

さらにステップ８７０において、残りの電流演算もしく
はバンク切換え処理をおこなう。なおステップＳ５０に
おいて、演算時間がオーバーしていない場合には再び演
算時間定数かもとの値の回路と選択し、利得のズレを補
正する。

なお以上説明した実施例でＴｒｙ　Ｉ　Ｔカウンタのカ
ウント値を取り込んで、この直が所定のレベル以上か否
かを判断して演算時間オーバーを判断し、これに基づい
て演算時間定数のちがう２通りの回路をスイッチによっ
て選択するようにしているが、演算時間定数のみを変数
とし、演算時間オーバーの時にはこの変数を設定し直す
ような切り換えを行ってもよい。また演算時間計測回路
の動作が外部からのＩＴカウンタ値に工って操作される
のではなく、内部処理で作成されるカウンタを使用して
操作するようにしても前述した実施例と同様の動作とな
る。

〔発明の効果〕

以上説明し文ように、この発明によれば所定の演算周期
内で演算が終了するかどうかの判定をおこない、演算時
間がオーバーしたと判定した時には予かじめ設定された
利得を補正するための手段？設けている九め演算時間の
変動に伴なう制御特性の変動を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるディジタル制御装
置の制御部の構成を示すブロック図、第２図は演算時間
計測のタイミングを示すタイミングチャート、第３図は
この発明の詳細な説明するためのフローチャート、第４
図はゼロクロス検出回路トデイジタルコンパータ制御回
路との関係を示すブロック図、第５図はディジタルコン
バータ制御回路の比例積分回路１ｚ変換したブロック図
、第６図は従来のディジタル制御装置の一例を示すブロ
ック図、第７図は第６図の回路動作を説明するためのフ
ローチャート、第８図は従来の装置における演算周期と
演算時間オーバーとの関係を示すタイミングチャートで
ある。 （６）、　（７）　、　（９）、αａ１は比例積分回路
、（８）は、壱、弧角出力回路、（６）は演算時間計測
回路、（２）は切換指令、Ｄ８）、Ｊ荀はスイッチ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 演算周期に応じた予かじめ設定された利得を持ち、所定
   の演算周期で演算処理を行なつて電力変換器に対する点
   弧角指令を出力する電力変換器のディジタル制御装置に
   おいて、前記所定の演算周期内で演算が終了するかどう
   かの判定を行なう第１の手段と、この第１の手段が前記
   所定の演算周期内で演算が終了しないと判定した場合に
   前記予かじめ設定された利得を補正する第２の手段とを
   具備したことを特徴とする電力変換器のディジタル制御
   装置。