KR960000802B1 - 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치 - Google Patents

3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치 Download PDF

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미쓰비시 뎅끼 가부시끼가이샤
시기 모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치
제1도는 제1과 제2발명에 관한 실시예 1을 표시하는 블록도.
제2도는 실시예 1에 사용하는 변환기의 실시예를 표시하는 회로도.
제3도는 제1도의 전류 검출 회로의 블록도.
제4도는 제1도를 간력화한 블록도.
제5도는 제1도의 전류 검출 회로의 실시예를 표시하는 회로도.
제6도는 제1도의 좌표 변환 기준 발생기의 블록도.
제7도는 제6도의 전압 주파수 변환 회로의 블록도.
제8도는 제3과 제4발명에 관한 실시예 2를 표시하는 블록도.
제9도는 제8도의 좌표 변환 기준 발생기의 블록도.
제10도는 제3과 제4발명에 관한 실시예 3을 표시하는 블록도.
제11도는 제10도의 동기 맞추기 회로를 표시하는 블록도.
제12도는 제10도의 좌표 변환 기준 발생기의 블록도.
제13도는 제10도의 타의 동기 맞추기 회로를 표시하는 블록도.
제14도는 제12도의 타의 전압 주파수 변환 회로의 블록도.
제15도는 제5와 제6발명에 관한 실시예 4를 표시하는 블록도.
제16도는 제5와 제6발명에 관한 실시예 5를 표시하는 블록도.
제17도는 본 발명에 사용되는 타의 변환기의 실시예를 표시하는 회로도.
제18도는 본 발명에 사용하는 타의 변환기의 동작설명도.
제19도는 제7발명에 관계되는 실시예 6을 표시하는 블록도.
제20도는 제19도를 간략화한 블록도.
제21도는 제7발명을 설명하는 벡터도.
제22도는 제8발명에 관계하는 실시예 7를 표시하는 블록도.
제23도는 제8발명을 설명하는 벡터도.
제24도는 제9발명에 관계되는 실시예 8를 표시하는 블록도.
제25도는 제9발명을 설명하는 벡터도.
제26도는 제10발명에 관계되는 실시예 9을 표시하는 블록도.
제27도는 제11와 제12발명에 관계하는 실시예 10를 표시하는 블록도.
제28도는 제13과 제14발명에 관계하는 실시예 11을 표시한는 블록도.
제29도는 제15과 제16발명에 관계하는 실시예 12을 표시한는 블록도.
제30도는 본 발명의 실시예 13의 변환기를 표시하는 회로도.
제31도는 본 발명의 실시예 13의 변환기의 동작설명도.
제32도는 종래 방식의 교류 출력 변환기의 병렬 운전시의 등가 회로도.
제33도는 종래 방식의 교류 출력 변환기의 병렬 운전시의 벡터선도.
제34도는 종래 방식의 교류 출력 변환기의 병렬 운전시의 타의 벡터선도.
제35도는 종래 방식의 구성을 표시하는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 1호 인버터장치 403 : 전압 제어 회로
2 : 2호 인버터장치 405 : 횡류제한용 가상임피이던스
3 : 출력모선 406 : 전류 검출 회로
4 : 부하 408 : 좌표 변화 기준 발생기
[산업상의 이용 분야]
본 발명은, 인버터와 같은, 3상 교류 출력 변환기가 타의 3상 교류 전원(3상 교류 출력 변환기도 포함)과 병렬운전하는 경우, 변환기와 타의 전원간의 전류 밸런스를 제어하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치에 관한 것이다.
(종래의 기술)
제32도~제35도는 예를들면 특공소 53-36137호 공보 및 특공소 56-13101호 공보에 표시된 종래의 교류 출력 변환기의 병렬 운전 시스템에 관한 것과 같은 형식으로 고쳐쓴 도면으로, 제32도는 2대의 교류 출력 변환기의 병렬운전시의 등가회로, 제33도 및 제34도는 2대의 교류 출력 변환기의 병렬운전시의 벡터선도, 제35도는 교류 출력 변환기의 병렬 운전 시스템을 표시하는 구성도이다.
우선, 종래의 교류 출력 변환의 병렬 운전 시스템 구성을 설명하기 전에, 제32도에 표시한 것같이 2개의 교류 전원장치(이하 단지 전원이라 칭한다)(1),(2)가 공통의 부하(4)에 대해서 병렬운전되는 경우에 관해서 고찰한다.
각 전원(1),(2)의 출력전압을 E1,E2로 하고, 각 전원(1),(2)의 내부 임피이던스를 서로 같은 Z라 하는 동시에, 각 전원(1),(2)의 출력 전류를 I1,I2로 한다.
또, 부하(3)은 접속되는 공통 접속점 A의 전압(공통 출력전압)을 EA라 하고, 내부 임피이던스 Z의 저항성분을 R, 리액턴스를 X로 하면, 이 내부 임피이던스 Z는, 다음식과 같이 표시할 수가 있다.
[수학식 1]
이 경우에, 내부 임피이던스의 절대치Z및 내부 임피이던스각 Φ는 다음식이 된다(수1).
[수학식 2]
[수학식 3]
또, 제32도의 회로에 있어서, 다음식이 성립한다.
[수학식 4]
횡류는 자기의 출력전류와 개개의 출력전류의 평균의 차로 정의하면, 전원(1)에서 본 횡류ΔI1과 전원(2)에서 본 횡류 ΔI2는, 다음식이 된다.
[수학식 5]
[수학식 6]
(4)식에서, 다음식이 성립한다.
[수학식 7]
(5),(6),(7)식에서, 다음식이 성립한다.
[수학식 8]
(8)식에서, 횡류 ΔI1, ΔI2는 각각 차전압 E1-E2, E2-E1에 대해서 내부 임피이던스각 Φ만 늦인 위상이되는 것을 안다.
또, (4)식에서 다음식이 성립한다.
[수학식 9]
일반적으로 내부 임피이던스는 부하 임피이던스에 대해서 충분히 적기때문에, 이 경우에는 (9)식은 다음식으로 한다.
[수학식 10]
지금, 전원(1),(2)의 출력전압 E1,E2가 동일위상으로, 절대치가 ΔE만 다른(즉E1 -E2 =ΔE)라 가정하면, 출력전압 E1을 기준으로 한 벡터 관계는 제20도와 같이된다.
즉, 횡류 벡터 ΔI1는 차전압 벡터(E1-E2)에 대해서 내부 임피이던스각 Φ만 늦어, 공통 출력 전압 벡터 EA는 양전원의 출력 전압 벡터 E1,E2와 거의 동상에 있다.
따라서, 위상이 일치하여 절대치가 다른 경우에 있어서 횡류 벡터 ΔI1의 방향은, 공통 출력 전압 벡터 EA보다도 내부 임피이던스각 Φ만 늦어진 가산 벡터 EAX의 방향에 대해서 평행이다.(가상 벡터 EAX에 수직인 가상 벡터 EAY에 대해서는 수직이다.)
다음에, 전원(1),(2)의 출력전압 E1, E2는, 절대치가 일치하여, 위상이 θ만 다르다고 가정하면, 그 출력전압 E1을 기준으로 한 벡터 관계는, 제21도와 같이 된다.
이 경우에는, 차전압 벡터(E1-E2)는 전원(1)이 출력 전압 벡터 E1에 대해서 (90o-1/2θ)만 늦어져, 횡류 벡터ΔI1은 이 차전압 벡터(E1-E2)에 대해서 내부 임피이던스 각 Φ만 늦어진다.
공통 출력 전압 벡터 EA는, 출력 전압 벡터 E1에 대해서 거의 1/2θ만 앞서, 또, 출력 전압 벡터 E2에 대해서 거의 1/2 θ만 늦어진다. 따라서, 절대치가 일치하여 위상이 다를 경우에 있어서 횡류 벡터 ΔI1의 방향은, 공통 출력 전압 벡터 EA보다도 내부 임피이던스각 Φ만 늦어진 가상 벡터 EAX의 방향에 대해서 수직이다.(가상 벡터 EAx에 수직인 가상 벡터 EAY에 대해서는 평행이다).
이상, 2개의 벡터 선도의 고찰에서 아는 것과 같이, 공통 출력 전압 EA보다도 내부 임피이던스각 Φ만 늦어진 가상 벡터 EAX(또는 이것에 수직한 가상 벡터 EAY)를 기준으로 하여, 횡류 벡터 ΔI1의 이 기준 벡터 EAX에 대해서 평행한 성분 ΔI1X(EAY에 대해서는 수직인 성분)과, 수직인 성분 ΔI1Y(EAY에 대해서 평행한 성분)과를 검출하고, 평행한 성분 ΔI1X가 0이 되도록 전원의 출력 전압 절대치 제어를 하면, 전원 상호간의 출력 전압 절대치 편차를 없앨 수가 있고, 또, 수직인 성분 ΔI1Y가 0이 되도록 전원의 출력 전압 위상 제어를 하면 전원 상호간의 출력 전압 위상 편차를 없앨 수가 있다.
제35도는 종래의 교류 출력 변환기의 병렬 운전 시스템을 표시하는 구성도이며, 도면에서 1호의 인버터 장치(1)은 같은 구성의 2호 인버터 장치(2)와 출력 모선(3)을 통해서 병렬 운전하면서 부하(4)에 전력을 공급하고 있다.
1호의 인버터 장치(1)은 인버터 본체(100), 필터용 리액터(101), 동 콘덴서(102)를 주요 구성 요소로 하고, 직류 전원(5)의 전력을 교류로 변환하고, 출력 개폐기(103a)를 통해서 출력 모선(3)에 접속되어 있다.
전압 제어 회로(403)은, 전압 설정 회로(407)과 전압 검출 회로(300)의 신호에 근거해서, PWM회로(400)을 통해서, 인버터 본체(100)의 펄스폭 변조를 하고, 내부 발생 전압을 제어한다. 1호의 인버터 장치의 출력 전류 I1에서 전류 검출기(200a)에 의해 검출 신호 I1A를 얻어, 같은 방법으로 2호 인버터 장치(2)에서 얻어진 검출 신호 I2A와의 차, 즉, 횡류에 상당하는 신호 ΔI1을 횡류 검출 회로(151)에 의해 얻는다.
다음에, 이상기(105)에서 공통 출력 전압 EA에서 내부 임피이던스각 Φ만 늦인 전압 EAX와, 90o~Φ만 앞선 전압 EAY와를 형성한다.
연산 회로(152)는 횡류 ΔI1의 EAX에 대해서 평행한 성분 ΔI1X에 비례하는 신호 ΔQ를, 연산 회로(153)은 횡류 ΔI1의 EAY에 대해서 평행한 성분 ΔI1Y에 비례하는 신호 ΔP를 출력한다.
이 ΔI1X에 비례하는 신호 ΔQ는 부가적인 목표치로서 전압 제어 회로(403)에 부여되, 인버터 본체(100)의 내부 발생 전압을 수% 정도 조절함으로서, 양 인버터의 출력 전압 절대치를 일치시켜, ΔQ를 0이 되도록 동작한다.
한편, 전술의 ΔI1Y에 비례하는 신호 ΔP는 PLL회로를 구성하는 암프(154)를 통해서, 기준 발진기(155)의 주파수의 세미 조정을 함으로써, 인버터 본체(100)의 내부 발생 전압의 위상을 제어하고, 양 인버터의 출력 전압 위상을 일치시켜, ΔP를 0이 되도록 동작한다.
한편, 전술의 ΔI1Y에 비례하는 신호 ΔP는 PLL회로을 구성하는 암프(154)를 통해서, 기준 발진기(155)의 주파수의 세미 조정을 함으로서, 인버터 본체(100)의 내부 발생 전압의 위상을 제어하고, 양 인버터의 출력 전압 위상을 일치시켜, ΔP를 0으로하도록 동작한다.
이와 같이 하여, ΔQ와, ΔP를 공히 0으로 하도록, 전압의 절대치와 위상을 제어함으로, 2대의 인버터간의 횡류가 없어져, 안정한 부하의 분담이 이루워진다.
여기서 설명한 종래의 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 수단은 교류 출력 변한기가 단상 인버터의 경우에 대해서이지만, 3상 교류 출력 변환기에서도 PWM회로의 구성을 3상용으로 변경할 뿐, 전압의 절대치와 위상을 제어하는 수단은 동일하다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
종래의 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 시스템은 이상과 같이 구성되어 있어, 다음의 4개의 문제점이 있었다.
제1의 문제점은, 인버터의 내부 발생 전압의 위상 및 전압의 절대치만을 제어함으로서 분담 전류 바란스시키기 위해서, 제어의 응답 속도를 향상시키기 어렵고, 특히 순시의 횡류는 제어할 수 없는 것이다.
제2의 문제점은, 횡류를 직교하는 2개의 성분(EAX에 대해서 평행한 성분과 EAY에 대해서 평행한 성분)에 분리 검출할 사이에 필터가 필요함으로, 횡류 제어를 고속으로 할 수 없는 것이다. 이때문에, 인버터의 출력을 일그러짐이 적은 고품질의 정현파로 유지하는 순시 파형 제어등의 고속 전압 제어계에는 적용 한계가 있다.
제3의 문제점은 횡류를 유효분과 무효분으로 분리하여 제어하고 있기 때문에, 제어회로가 복잡하게 되는일이 있다.
제4도의 문제점은, 변환기와 전력계통과를 병렬운전하고자 해도 횡류를 제어하는 것은 어렵다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루워진것으로, 분담 전류를 고속으로 밸런스시키는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치를 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
제1발명에 관계되는 3상 교루 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치는, 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분은 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록, 상기 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 주로하여 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분은, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록 한 것이 특징이다.
또, 제2발명에 관계된 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치는, 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변화기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변환시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터에 수직인 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록한 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제3발명에 관계되는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치는, 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 주로 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 상기 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프에 작용토록 하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제4발명에 관계되는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치는, 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 회류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스 각만큼 늦어진 벡터에 수직한 성분을, 상기 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프에 작용시키도록한 것을 특징으로 한 것이다.
또, 제5발명에 관한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치는, 3상 교류 출력 변환기의 출력을 타의 3상 교류 전원과 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 변환기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변환시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하여, 주로 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 제6발명에 관계된 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전제어 장치는, 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각 상의 암이 1 사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변환시켜서, 상기 변환기 출력 전압을 제어하고, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만큼 늦어진 벡터로 수직인 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록 한 것을 특징으로 한 것이다.
제7발명에 관계되는 3상 교류 출력 변환기의 병렬운전 제어장치는, 복수대의 교류 출력변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 순시 전압제어형 변환기로 하여, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 제8의 발명에 관계되는 병렬운전 제어장치는, 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류분의 변환기간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제9발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하여, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는, 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로하여 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제10발명에 관계되는 병렬운전 제어장치는, 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 다른 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하고, 상기 변환기는 상기 전원계통의 주파수에 동기하여 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제11의 발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류 분담하면서 병렬 운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수 회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하고, 상기 변환기는 상기 전원 계통의 주파수에 동기하여 운전하는 도시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 순시 전압 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류분의 변환기 상호간 또는 변환기의 전원계통간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 상기 변화기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제12발명에 관계되는 병렬운전 제어장치는, 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 변환기는 상기 전원계통의 주파수에 동기하여 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변환시키는 동시에, 상기 횡류성분을 주로 하여 변환기 상호간 또는 변환기와 전원계통간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기 상호간 또는 변환기와 전원계통간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제13발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 복수대의 교류출력변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어변환기로 하고, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을, 주로 변환기의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 억제하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제14발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하 전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기하고, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로 변환기의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이들의 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력의 절대치와 위상을 변화시킴으로서 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제15발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 변환기와 전원계통간의 흐르는 전류의 횡류분을 주로하여 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 횡류분이 제어되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 제16발명에 관계하는 병렬운전 제어장치는, 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1상이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해 상기 순시 전압 제어회로의 출력을 변환시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이들의 검출신호에 의해 상기 변환기 의 출력의 절대치와 위상을 변환시킴으로서, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(작용)
제1발명에 의한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치에서는, 평균치 제어는 아니며, 동기 회전 좌표상의 순시 전압 제어 수단에, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분에 응한 신호를 부여하고, 동기 회전 좌표와 3상 신호간에 좌표 변경에 사용하는 기준 정현파 신호의 위상을, 횡류의 변환기 출력 전압의 위상차에 기인하는 성분에 따라서 조종함으로서, 횡류가 적어지도록 순시로 전압 제어 수단이 동작한다.
제2발명에 의한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치에서는, 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만큼 늦어진 벡터에 수직한 성분을 작용시켜서, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 억제한다.
제3발명에 의한 3상 교류 출력 변환가의 병렬 운전 제어 장치에서는, 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 주로 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프에 작용시킨다.
제4발명에 의한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치에서는, 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프로 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만큼, 늦어진 벡터에 수직인 성분을 작용시켜서, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 억제한다.
제5발명에 의한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치에서는, 변환기와 타의 교류 전원간에 흐르는 전류의 형류분를 검출하고, 이 검출 신호에 의해 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 주로 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시킨다.
제6발명에 의한 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치에서는, 동기 회전 좌표의 기준 정형파 발생 수단에, 부하 전로의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만큼 늦어진 벡터에 수직인 성분을 작용시켜서, 변환기와 타의 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분을 억제한다.
제7발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 각 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어한다.
또, 제8발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 제7발명의 작용이외에, 또한, 횡류분의 변화기간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 변환기의 출력전압의 크기가 변화한다.
또, 제9발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 제8발명의 작용이외에, 또다시, 변환기간의 출력위상차에 기인하는 성분에 의해 변환기간의 출력위상을 제어한다.
또, 제10발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 변환기는 상기 전원계통의 주파수에 동기하여 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어한다.
또, 제11발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 제10발명의 작용의 이외에, 또다시 횡류분의 변환기간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 변환기의 출력전압의 크기를 변환한다.
또, 제12발명에 있어서 병렬운전 제어장차에서는, 제11발명의 작용이외에, 또다시, 변환기간의 출력위상차에 기인하는 성분에 의해 변환기간의 출력위상을 제어한다.
또, 제13발명에 있어서, 병렬운전 제어장치에서는, 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 주로 변환기의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 변화기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제 되도록 상기 변환기의 출력전압과 위상을 제어한다.
또, 제14발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 제13발명의 작용이외에, 순시제어형 교류출력 변환기의 전압제어회로에, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분에 응한 신호를 부여한 출력전압을 제어한다.
또, 제15발명에 있어서 병렬운전제어장치에서는, 상기 횡류분의 제1과 제2의 성분에 의한 검출신호에 의해, 변환기와 전원계통간과의 병렬운전시에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어한다.
또한, 제16발명에 있어서 병렬운전 제어장치에서는, 제15발명의 작용이외에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변화시킨다.
(실시예)
제1도에 제1과 제2발명에 관계된 하나의 실시예를 표시한다. 전술의 제22도와 대응하는 기능에 관해서는 같은 번호를 부치고 있지만 제22도는 출력 전압의 평균치를 제어하는 형식의 인버터 장치인 것에 대해서, 제1도는 출력 전압의 순시치를 제어하는 형식의 인버터 장치임으로, 동일 번호일지라도 반드시 같은 기능의 회로는 아니다.
또, 제1도는 3상 교류 변환기의 병렬 운전 시스템을 단결선도로 표시하고 있으며, 문자상의 -는 3상 출력 신호를 표시하는 매트릭스로, 바라(bar) 칭한다.
또, ^는 d-q측에 의한 동기 회전 좌표상의 신호를 표시하는 매트릭스를 표시하고, 컵이라 칭한다. 예를 들면, 전압 V는 다음식과 같이 표시된다(수 2).
[수학식 11]
[수학식 12]
도면에 있어서, 1호 인버터 장치(1)은, 도시 간략하게 한 같은 구성의 2호 인버터 장치(2)와 출력 모선(3)을 통해서 병렬 운전하면서 부하(4)에 전력을 공급하고 있다.
(5)는 1호 인버터 장치(1)에 접속되어 있는 직류 전원, (6)은 2호 인버터 장치(2)에 접속되어 있는 직류전원이다. 100번 이후의 번호는 인버터 장치의 구성 요소이며, 첨자없는 번호와 첨자가 a,d~z인 번호는 1호 인버터 장치(1)의 구성 요소, 첨자가 b인 번호는 2호 인버터 장치(2)의 구성요소이다.
(100)은 인버터 본체이며, 예를들면 고주파 스위칭의 기능한 트랜지스터나 MOSFET 등의 자기 소고형소자에 의해 구성되어, 제2도의 (a)와 같은 3상 브리지 인버터의 각각의 암이 출력 주파수(예를들면60Hz)의 10배에서 수 100배 정도의 고주파로 스위칭함으로, 직류 전압을 정현파의 기본파를 포함한 구형파상의 고주파 교류 전압으로 변환한다.
(101),(102)는 저역통과 필터를 구성하는 리액터의 콘덴서이며, 인버터 본체(100)의 발생한 구형파상의 고주파 교류 전압에서 고주파를 제거하여, 정현파의 출력 전압을 얻어, 출력 개폐기(103a)를 통해서 출력 모선(3)에 접속되어 있다. (200a)는 1호 인버터 장치는 출력 전류 바 I1을, (201)은 인버터 본체(100)의 출력 전류 바 IA1을 검출하는 전류 센서이다. (300)은 콘덴서(102)의 전압 바 V1(병렬 운전시는 출력 모선 전압이 된다)를 검출하는 전압 센서이다.
(400)은 인버터 본체(100)의 스위칭의 타이밍을 결정하는 PWM회로이다. 예를들면 인버터 본체(100)이 출력해야 할 기본파분의 전압 지령 신호와 3각파 커리어의 교차로 인버터 본체(100)을 스위칭시키는 3각파 비교형 PWM회로이다.
(401)은 인버터 본체(100)의 출력전류 바 IA1을 제어하는 전류제어회로, (402)는 인버터 본체의 (100)의 출력 전류지령치를 제한하는 리미터 회로, (403)은 콘덴서(102)의 전압 바 V1을 제어하는 전압 제어 회로, (404)는 소망의 출력 전압을 발생하기 위해서 콘덴서(102)에 흘려야 할 전류치을 출력하는 콘덴서 전류 기준 발생 회로, (405)는 1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2) 사이에 가상적인 임피이던스를 집어넣어 횡류를 제한하도록 동작시키기 위한 횡류 제한용 가상 임피이던스 회로, (406)은 1호 인버터 장치(1)이 출력하고 있는 횡류와 분담해야할 부하 전류치를 검출하는 전류 검출 회로, (407)은 1회 인버터 장치의 출력 지령치를 발생하는 회로, (408)은 동기 회전 좌표를 만드는 좌표 변환 기준 발생기다.
또, (500),(501),(502),(503),(504)는 가감산기, (600),(601),(602),(603)은 3상(U,V,W)의 신호를 d-q축에 의한 동기 회전 좌표상의 신호에 변환하는 3상/2상 변환회로, (604)는 d-q축에 의한 동기 회전좌표상의 신호를 3상(U,V,W)의 신호에 변환하는 2상/3상 변환 회로이다.
2호 인버터 장치(2)는 1회 인버터 장치(1)과 동일의 구성으로, 출력이 출력 모선(3)을 통해서 1호 인버터 장치(1)과 병렬 접속되어 있어, (103b)는 2호 인버터 장치(2)의 출력 개폐기, (200b)는 2호 인버터 장치(2)의 출력 전류 바 I2를 검출하는 전류 센서이다.
또, 제3도(a)는 전류 검출 회로(406)의 상세를 표시하는 블록도다. (406s), (406t)는 가감산기, (406u)는 인버터 장치의 병렬대수를 n로 하면 1/n의 게인을 가지는 증폭 회로이다.
가산기(406s)로 1호 인버터 장치(1)의 출력 전류 바 Il과 2호 인버터 장치(2)의 출력 전류 바 I2를 가산하여 부하 전류 바 IL를 구하고, 이 신호을 증폭회로(406u)에 입력하여, 부하 전류 바 IL를 병렬대수 n(이 경우는 n=2)로 나눈 값 바 IL/n를 연산하고, 이것을 1호 인버터 장치(1)이 분담해야 할 부하 전류 바 I1 *로서 출력한다. 또, 감산기(406t)에 의해, 1호 인버터 장치(1)의 출력 전류 바 I1과 분담해야 할 전류 바 I1 *의 차, 즉 횡류 Δ바 I1을 연산 출력한다.
다음에 동작에 관해서 설명하지만, 본 실시예에서는, 3상의 인버터나 변환기의 경우에, 보다 우수한 특성을 얻을 수 있는, d-q축에 의한 동기 회전 좌표계를 사용한 제어 시스템을 적용하고 있다. 그래서, 우선 3상의 신호와 d-q축에 의한 동기 회전 좌표상의 신호와의 관계와 좌표 변환에 관해서 설명한다.
좌표 변환 기준 발생기(408)은 좌표 변환의 기준이 되는 다음의 6개의 3상 정현파 신호를 발생한다.
[수학식 13]
[수학식 14]
(단 통상은 Φ=0로 한다)
전류 센서(301), 전류 검출 회로(406), 전압 센서(300)의 3상의 출력 신호를 대표한 바 X를 표시하면, 이들에 다음의 변수 매트릭스 바 C를 곱하면, d-q축상의 직류 신호 컵 X로 변환된다.
[수학식 15]
[수학식 16]
[수학식 17]
[수학식 18]
d-q축상에서 행한 제어 연산 결과는, 2상/3상 변환 회로(604)에 의해, 다음의 역변환 매트릭스를 승산됨으로, 다시 3상계로 돌아와, PWM회로에 부여한다.
[수학식 19]
이와같은 변환을 행하면, 출력 전압 지령 바 V*가 다음일때,
[수학식 20]
그 d-q축상에서의 값은 다음식이 된다.
[수학식 21]
또, 콘덴서(102)의 용량을 Cp라 하면, 그것에 흘러야 할 전류지령 컵 Ic*는 다음이 된다.
[수학식 22]
이와같이, d-q축상에서는 3상 출력 전압 기준 및 콘덴서 전류 기준은 직류의 일정치가 되며, u, v, w의 3상 좌표상에서의 제어가 추치제어(追値制御)임으로 정상시에도 오차가 나오기가 쉬운것에 대해서, 이 d-q축상에서의 제어는 정치 제어가 되며, 본질적으로 오차가 적은 제어가 가능하다.
다음은, 인버터의 순시 전압 제어에 관해서 설명한다. 이 인버터 장치에는 전류 마이너 루프가 시설되어있어, 전류 제어 회로(401)은, 전류 센서(201)에 의해 피드백된 인버터 본체(100)의 출력 전류 바 IA1을 3상/2상 변환회로(600)로서 d-q축에 좌표 변환한 신호 컵 IA1과, 리미터 회로(402)로부터의 전류 지령 컵 IA1이 일치하도록 리액털(101)에 인가해야할 전압을 출력한다.
출력 모선(3)에는 콘덴서(102) 및 2호 인버터 장치(2)에 의한 전압이 있음으로, 리액털(101)에 소망의 전압을 인가하는데는, 인버터 본체(100)의 출력 모선(3)의 전압과 리액털(101)에 인가해야 할 전압의 화를 발생할 필요가 있다.
따라서, 전압 센서(300)으로 검출한 콘덴서(102)의 전압 바 V1을 3상/2상 변환회로(601)로서 d-q축에 좌표 변환한 신호 컵 V1과 전류 제어 회로(401)의 출력과를 가산기(500)로서 가산하고, 이 신호를 2상/3상 변환 회로(604)로서 3상에 좌표 변환하고, 전압 지령으로서 3각과 비교형 PWM회로(400)에 부여된다.
콘덴서 전류 기준 발생 회로(404)는, 콘덴서에 흘러야 할 전류로서, 콘덴서(102)의 전압 지령 컵 V1 *보다 90o앞선 전류 기준 컵 Ic*를 콘덴서의 용량(102)에 응해서 발생한다. 콘덴서(102)의 전압 지령 컵 V1 *은 감산기(504)의 출력으로부터 얻어지는 것은 후술한다.
전압 제어 회로(403)은, 콘덴서(102)의 전압 지령 컵 V1 *과 콘덴서(102)의 전압 컵 V1의 편차를 감산기(503)으로서 연산한 신호를 입력으로 하여, 이 편차를 적게하기 위해서 인버터 본체(100)은 출력해야할 보정 전류 신호를 출력한다. 인버터 본체(100)의 출력 전류 지령치 컵 IA1*은, 콘덴서 전류 기준 발생 회로(404), 전압제어회로(403)의 출력과, 전류 검출 회로(406)이 출력하는 1호 인버터 장치(1)의 부하 전류 분담 지령치 바 IL1*을 3상/2상 변환 회로(602)로서 d-q축에 좌표 변환한 신호 컵 IL1*과를 가산기(502)로서 연산하고, 그 결과를 리미터 회로(402)로서 제한한 신호이다.
따라서, 무부하 상태에 있어서는, 인버터 본체(100)이 콘덴서(102)에 흘러야 할 전류를 공급함으로서 무부하 전압을 확립한다. 이 경우, 전압 제어 회로(403)은 전류 제어의 오차나 콘덴서(102)의 용량의 설계치와 실제치의 오차에 의해 생기는 콘덴서 전류 기준 발생 회로(404)의 출력의 과부족분을 보정한다.
다음은, 부하(4)가 투입되면은, 부하 전류 바 IL의 1/2을 분담하도록 전류 검출 회로(406)에서 전류 마이너 루프에 지령이 부여되어, 각각의 인버터가 부하 전류를 1/2식 분담하는 것으로 된다.
여기서, 리미터 회로(402)는 부하기 동시에 있어서 투입 전류등의 과전류을 인버터 본체(100)은 공급하지 않도록, 전류 제어 회로(401)에의 지령치를 인버터 본체(100)의 전류 허용치 이하로 제한하는 것이다.
이와 같이 구성함으로서, 인버터는 그것을 자신의 전류 마이너 루프로 과전류로 보호되어, 또, 부하 전류의 일그러짐이나 급변에 대해서 신속하게 추종함으로서 출력 전압을 항상 정현파로 유지할 수가 있다.
이 방식의 특징은 이와 같은 제어가 인버터의 고주파 PWM의 스위칭할 때마다 행하여짐으로, 응답이 상당히 빠른 것이다. 예를 들면, 10kHz의 스위칭 주파수를 사용하면 100μs마다 제어가 이루워짐으로, 부하의 급변등의 외관에 대한 과도현상은 대강 100μs의 10배 정도에서 완료하면, 우수한 제어성능을 얻을 수가 있다.
1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2)의 전압 제어계의 응답과 정도가 전혀 동일인 경우는, 이상의 제어게 구성으로 횡류를 없앨 수 있지만, 실제는 구성 부품의 정도, 제어계인, 주 회로 정수등의 흔들림에 의해, 출력 전압에는 약간의 차가 생긴다.
또, 순시 전압 제어를 하고 있음으로, 인버터의 내부 임피이던스에는, 그 거의가 배선의 임피이던스이며, 약간의 출력전압차에 의해, 큰 횡류가 흐르게 쉽게 되어있다. 따라서, 이대로는, 횡류가 적은 안정한 병렬운전이 곤란하다.
예를 들면 1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2)의 전압 센서가, 각각 -0.5%, +0.4%의 오차를 가졌다고 하면, 단독 운전시의 출력 전압차는 1%가 되며, 만약 임피이던스간의 배선 임피이던스가 1% 이하라 하면, 횡류는 100% 이상 흐르는 것으로 된다.
본 실시예는, 다음과 같이하여 인버터간에 흐르는 횡류에 대해서만이 임피이던스가 마치 존재하는 것 같이 제어 회로를 구성함으로서, 횡류를 억제한다.
횡류제한용 가상 임피이던스회로(405)는 Δ컵 I1×컵 Z(컵 Z는 가상적인 임피이던스의 전달함수)를 연산하고, 이 신호를 감산기(504)에 의해 출력 기준 발생 회로(407)의 출력 컵 V*로부터 감하여, 이것을 콘덴서(102)의 전압지령 컵 V1*로 한다.
콘덴서(102)의 전압은 전술의 전압 제어계에 의해, 전압 지령 컵 V1*에 순시로 추종한다.
제4도(a)는 제1도의 순시 횡류 제어부를 간략화하고, 스칼라량으로 표시한 블록도이며, 이 도면을 사용하여, 횡류 제한용 가상 임피이던스회로(405)에 의해, 인버터가 횡류에 관해서만이 컵 Z의 출력 임피이던스를 가지고, 횡류이외의 전류 성분에는 저임피이던스의 전압원으로서 동작하는 것을 설명한다.
도면에 있어서, (700a),(700b)는 각각 1호 인버터 장치(1), 2호 인버터 장치(2)의 전압지령치 V1* 및 V2*에서 출력 전압까지의 전달 함수를 표시하며, 그 타의 번호는 전술의 제1도로 임의 설명을 끝냈으며, 동일 기능에 관해서는 동일번호를 부치고 있다. 임의 사용하고 있는 기호도 있지만 다음의 기호를 새로 고쳐 정의한다.
VB:출력 모선 전압 V*:출력 전압 지령치
V1:1호 인버터 콘덴서 전압 지령치
V2:2호 인버터 콘덴서 전압 지령치
IL:부하전류
I1:1호 인버터 출력 전류 I2:2호 인버터 출력 전류
ΔI1:1호 인버터 횡류(=I1-1/2IL)
ΔI2:2호 인버터 횡류(=I2-1/2IL)
G1:1호 인버터 전압 제어계 전달 함수
G2:2호 인버터 전압 제어계 전달 함수
Z:횡류 제한용 가상 임피이던스치
^표:d-q축에 의한 동기 회전 좌표상의 매트릭스
-표:3상 좌표상의 매트릭스
이들의 기호를 사용하며, 다음에, 횡류 제한용 가상 임피이던스의 효과를 표시하는 관계식을 유도한다.
단순화을 위해, 스칼라량으로서 고찰한다. 키르히호프의 법칙에 의해 다음식이 성립한다.
[수학식 23]
(23)식에 의해,ΔI1,ΔI2는 다음식이 된다.
((5), (5)과 동일)
[수학식 24]
[수학식 25]
[수학식 26]
제4도 및 (26)식에 의해 V1*,V2*는 다음식이 된다.
[수학식 27]
[수학식 28]
G1, G2의 정의에 의해, 다음식이 성립한다.
[수학식 29]
[수학식 30]
(27)~(30)에 의해 다음식이 성립한다.
[수학식 31]
[수학식 32]
(31),(32)식에 의해, ΔI1을 구하면 다음식이 된다.
[수학식 33]
(31)+(32)식을 구하고, 2로 나누면, 다음식이 된다.
[수학식 34]
(33)식에 의해, 횡류는 가상 임피이던스치 Z에 의해 억제할 수 있다. G1, G2는, 전압 제어계를 전술과 같이 순시 전압 제어형등으로 구성함으로서, 출력 주파수에 있어서 게인을 거의 1로 할 수가 있음으로, (33)식은 다음식이 된다.
[수학식 35]
단독 운전의 경우의 개개의 인버터 장치의 출력 전압치를 ΔV로 하면, (33)식은 다음식이 된다.
[수학식 36]
예를 들면, ΔV가 1%의 경우는, Z=50%로 선택하면, 횡류는 ΔV/(2×Z)=1/100=1%가 된다. 다음에, (34)식에 있어서, 우변 제2항은 (35)식을 대입하면 다음식이 된다.
[수학식 37]
ΔV는 1% 정도로 적음으로, (ΔV)2≒0라 생각할 수가 있다. 따라서, (34)식은 우변 제1만이 되고, 다음식이 된다.
[수학식 38]
(38)식에서, 병렬 운전시의 모선 전압 VB는, 단독 운전시의 개개의 인버터 장치의 출력 전압 평균치가 되어, 가상 임피이던스치 Z의 영향이 없음을 안다.
Z는 출력 주파수에 있어서 횡류를 제한하기 위한 적당한 임피이던스치를 가지고 있으면, 어떠한 전달 함수라도 좋다.
예를 들면, 이 회로가 비례 회로이면은, Z는 저항으로서, 미분 회로이면은 Z는 리액터로서, 적분 회로이면은 Z는 콘덴서로서, 비례, 적분, 미분의 조합 회로이면은 Z는 저항, 콘덴서, 리액터의 조합한 회로로서 동작한다. 또, Z는 정부비대상의 리미터등의 비선형 요소를 포함하는 회로라도, 출력 주파수에 있어서 횡류를 제한하기 위한 적당한 임피이던스치마저 가지고 있으며, 안정한 횡류를 제한할 수가 있다.
이상의 횡류 제한용 가상 임피이던스의 효과의 설명에서는 단순화를 위해, 전류, 전압이 벡터량임을 무시한 설명으로 되있지만, 벡터량일지라도 같은 관계가 성립한다.
또, 컵 Z는 d축 성분, q축 성분 공히 횡류를 제한하기 위한 적당한 임피이던스치마저 가지고 있으면, 동일의 전달함수로 할 필요는 없다.
제5도에, 횡류와 인버터 장치가 분담해야 할 전류와를 검출하는 전류 검출 회로(406)의 구체예를 표시한다. 이 회로는 임의 공지의 수단이지만은, 간단히 동작을 설명한다.
예를 들면 (300A)의 부하전류 IL을 INV=1, INV-2 및 INV-3의 3대의 인버터 장치가 각각 I1=90A, I2=100A I3=110A을 출력하고 있는 경우를 생각한다.
각 인버터의 출력 전류를 동일의 전류 센서 CT-1, CT-2, CT-3에 의해 계칙하며, 각 전류 센서에는 동일의 저항치를 가지는 부하 저항 R11, R21, R31을 접속하여, 각각 9V, 10V, 11V의 전압을 얻는다.
이 전압은 인버터 장치의 출력 전류에 대응한 전압이다. R11등에 대해 충분히 큰 동일의 저항치를 가진 저항 R12, R22, R32를 도면과 같이 접속하면, 이들의 저항에는 각각 1/3(9-10-11)=10V의 전압을 얻는다.
이 전압은 부하 전류 IL의 1/3, 즉 각각의 인버터가 분담해야 할 전류치에 대응한 전압이다.
따라서, 인버터 장치 INV-1에 관해서는, X1점과 X2점의 사이에는 분담해야할 전류, X1점과 X3점 사이에는 횡류에 상당한 전압이 얻어짐으로, 이들의 신호를 절연하여, 제어회로에 집어넣으면 된다. 또 인버터 장치 INV-1을 정지하고저 할 때에는, 우선 스위치(S12)를 ON하여, 저항(R22)와 (R32)의 전압을 15V로 하여, 부하를 모두 타의 2대의 인버터로 옮긴다.
다음에 스위치(S11)를 ON하는 동시에 그 인버터 장치를 정지하면 된다.
이상의 전류 검출 회로(406)의 구체예 서명에서는 단순화를 위해서, 전류 전압이 벡터량임을 무시한 설명이 되어있지만, 벡터량일지라도 같은 관계가 성립한다.
여기까지 설명한 순시 전압 제어계와 횡류 제한 제어는 d-q 축상으로 구성되어 있다. 좌표 변환 기준 발생기(408)은, d-q 축상에서의 제어에는 없어서는 안되는 중요한 좌표 변환 기준용의 6개의 3상 정현파 신호를 발생한다. ((13), (14)식)
제6도는 좌표 변환 기준 발생기(408)의 구성을 표시하는 블록도다. 도면에 근거해서 그 구성과 동작을 다음에 설명한다.
제6도에 있어서, (408d)는 모선 전압 컵 VB를 검출하는 전압 검출기다. (408h)는 위상 비교기, (408j)는 증폭기, (408m)는 전압 주파수 변환 회로, (408n)는 카운터이며, 이들은 위상 동기 제어 루프를 구성하고 있다. (408k)는 출력 개폐기(103a)가 off시 θ측에, on시 B측에 동작하는 스위치다. (408p)는 카운터(408n)의 카운터치에 따른 좌표 변환의 기준이 되는 6개의 3상 정현파 신호를 발생하는 정현파 발생기이다. (408e)는 모선 전압보다도 가상 임피이던스의 각도 ∠컵 Z만 늦인 가상벡터를 만드는 위상기다. (408f)는 횡류 Δ컵 I1의 이 가상 벡터에 수직인 성분을 검출하는 성분 검출기다. (408g)는 증폭기다.
전압 주파수 변환 회로(408m)는 가산기(408ml), 전압 주파수 변환기(408m2), 주파수 기준 발생기(408m3)에서 구성되어 있으며, 입력 VfB에 의해, 주파수 f가 수% 정도 조정된다.
따라서, 출력 개폐기(103a)가 off인때는, 모선 전압과 카운터(408n)의 카운터치가 위상 동기 제어 루프(408h,408j,408m,408n)에 의해 동기화되어, 정현파 발생기(408p)는 모선 전압에 동기한 6개의 3상 정현파 신호를 발생한다.
또, 출력 개폐기(103a)가 on인시는, 스위치(408k)가 B측이 되며, 성분 검출기(408f)의 출력하는 「출력전류의, 모선 전압보다도 가상 임피이던스의 각도만 늦인 가상 벡터에, 수직인 성부(출력 전류의 주파수 성분)」.
즉「횡류의 위상차에 기인한 성분」(종래예로 설명끝냄)이, 증폭기(410)을 통해서 전압 주파수 변환 회로(408m)에 입력되어, 주파수 기준(408m3)과 가산되어, 주파수의 미조정을 행함으로서 좌표 변환에 사용하는 기준 정현파 신호의 위상을 세미 조정한다.
이 기준 정현파 신호는 출력 전압과 동기하고 있기 때문에, 기준 정현파 신호의 세미 조정을 하는것은, 출력 전압의 위상을 세미 조정하고 있는것과 등가가 된다.
출력 전류는 횡류와 분담해야 할 부하 전류로 되어있어, 「출력 전류의 주파수 성분」은, 「분담해야 할 부하 전류의 주파수 성분(1/2ILY」와 「횡류의 위상차에 기인하는 성분(ΔI1Y,ΔI2Y)」와의 화가되며, 1호 인버터 장치(1)의 출력 전위 위상은 1/2ILY+ΔI1Y에 응해서, 2호 인버터 장치(2)의 출력 전압 위상은 1/2ILY-ΔI2Y에 응해서 진상내지는 지상된다.
여기서, ΔI1Y=-ΔI2Y임으로, 1호 인버터 장치(1)의 출력 위상은, 2호 인버터 장치(2)에 대해서, 상대적으로 2×ΔI1Y의 극성과 크기에 따라, 진상내지는 지상된다.
따라서, 인버터 본체(100)은, 병입전(출력 개폐기(103a)가 off)에는, 모선 전압과 동위상의 출력 전압을 발생하고, 병입전(출력 개폐기(103a)가 on)에는, 횡류의 위상차에 기인하는 성분을 0으로 하도록 출력 전압의 위상을 세미 조정한다.
더우기, 전압 주파수 변환 회로(408m)는 제7도에 표시하는 구성으로 해도 좋다. 즉, 입력 VfB의 절대치와 극성(정부)를 (408m4), (408m5)로서 검출하고, 그 절대치에 따른 주파수 fB를 전압 주파수 변환기(408m2)에서 구하고, 주파수 가감산 회로(408m7)로서 발진기(408m6)의 주파수 f0와 가감산을 한다.
이 회로구성은, 고정도의 발진기를 사용함으로서, 출력 전압의 주파수 정도를 용이하게 높게할 수 있는점이 특징이다.
(실시예 2)
다음에, 제8도는 제3과 제4발명에 관계하는 것으로, 실시예 1의 출력 모선에, 새롭게 타의 전원(7)을 개폐기(8)를 통해서 접속하고, 1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2)가 전원(7)과 동위상으로 운전하도록 구성하고, 1호 인버터 장치(1) 또는 2호 인버터 장치(2)가 고장일 경우, 혹은 점검시에, 출력 개폐기(103a,103b)를 off, 개폐기(8)을 on하여, 전원(7)이 무순단(無瞬斷)으로 부하(4)에 급전하는 시스템이다.
실시예 1의 인버터 장치와의 차이는 좌표 변환 기준 발생기(409)의 구성이다.
제9도는, 좌표 변환 기준 발생기(409)의 구성을 표시하는 블록도다.
실시예 1로 표시한 좌표 변환 기준 발생기(409)에, 전압 검출기(409q), 위상 비교기(409r), 정전검출회로(409s), 스위치(409t), 증폭기(409v)가 추가되어 있어, 기타는 (408)의 알파벳의 첨자있는 글자와 동일한 첨자있는 글자와 동일 구성 요소이다.
여기서, 상기 전압 검출기(409q)에 의해, 전원(7)의 전압 컵 Vs를 검출하고, 정전검출회로(409s)는 전원(7)의 정상시는 스위치(409t)를 on으로, 정전하면 off로 한다.
따라서, 전원(7) 정상시는, 위상 비교기(409r), 증폭기(409v), 전압 주파수 변환회로(409m), 카운터(409n)로 된 우상 동기 제어 루프에 의해, 출력 모선 전압의 위상은 전원(7)과 동위상이 된다.
스위치(409k)로부터의 신호는, 위상 비교기(409r)의 출력과 가산기(409u)로서 가산되어, 위상동기 제어 루프에 대해서 보조 신호적으로 부여되어, 실시예 1과 같이, 병입전에는, 모선 전압과 동위상의 출력전압을 발생하고, 병입후에는, 횡류의 위상차에 기인하는 성분을 0으로 하도록 출력전압의 위상을 세미 조정한다.
(실시예 3)
또다시, 제10도는, 실시예 2에 있어서, 1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2)를 전원(7)과 동위상으로 운전시키기 위해서 동기 맞추기 회로(9)를 설치한 것이다. 제11도는 동기 맞추기 회로(9)의 구성을 표시하는 블록도이다.
출력 모션 전압 컵 VB, 전원(7)의 전압 Vs를 전압 검출기 9d, 9e로 각각 검출하고, 위상 비교기(9f)로서 그 위상차를 구하여, 증폭기(9h)로서 증폭된 신호 Vfs는, 스위치(9j)를 통해서 1호 인버터 장치(1)과 2호 인버터 장치(2)에 부여한다.
정전 검출 회로(9g)는 전원(7)이 정상시는 스위치(9j)를 on으로, 정전하면 Off한다. 실시예 2의 인버터 장치와의 차이는 좌표 변환 기준 발생기(410)의 구성이다.
제12도는 그 좌표 변환 기준 발생기(410)의 구성을 표시하는 블록도다.
가산기(410ml)이 3입력으로 되어 있는 이외는, 실시예 1에 표시한 좌표 변환 기준 발생기(408)의 알파벳의 곁들여넣은 글자와 동일한 겹들여 넣은 글자와 동일 구성 요소이다.
전술의 동기 맞추기 회로(9)의 출력 Vfs가, 전압 주파수 변환회로(410m)에 입력되어 있어 실시예 2와 같은 동작을 기대할 수 있다.
제11도와 제12도에서 표시한 동기 맞추기 회로와 좌표 변환 기준 발생기는 Vfs를 아나로그 신호로 주고 받고 있지만, 제7도에서 설명한 것 같이, Vfs의 절대치에 응한 주파수와 극성 신호를 사용하여, 동기 맞추기 회로를 제13도, 좌표 교환 기준 발생기(408)중의 전압 주파수 변환회로(410m)를 제14도에 표시한 구성으로 해도 좋다.
(실시예 4)
다음에 제15도는 제5의 제6발명에 관계된 것으로, 실시예 2에 있어서 전류 검출 회로를, 전류 검출기(200c)로서 검출한 전원(7)의 전류 바 Is를 사용하여(수 9),
[수학식 39]
[수학식 40]
를 구하는 전류 검출 회로(411)로 한 것이다.
이와 같이 구성함으로서, 1호의 인버터 장치(1), 2호 인버터 장치(2)는 전원(7)과의 사이에 흐르는 횡류를 순시로 제한할 수가 있어, 개폐기(8)를 상시 on으로 하여, 부하(4)에 대해서 병렬 운전할 수가 있다.
(실시예 5)
제16도는, 실시예 3에 있어서 전류 검출 회로를 전류 검출기(200c)로서 검출한 전원(7)의 전류 바 Is를 사용하여(수 10),
[수학식 41]
[수학식 42]
를 구하는 전류 검출 회로(411)로 한 것이다.
이와 같이 구성함으로서, 실시예 4와 같이, 1호 인버터 장치(1), 2호 인버터 장치(2)는 전원(7)과의 사이에 흐르는 횡류를 병렬 운전할 수가 있다.
이상, 제1도, 제8도, 제15도, 제16도에의 설명한 각 실시예에서는, 전류 마이너 루프의 지령치에, 인버터의 출력 필터의 병렬 콘덴서(102)에 흘러야 할 전류치를 부여함으로서, 제어성을 향상시키고 있지만, 제1도, 제8도, 제15도, 제16도에 있어서 콘덴서 전류 기준 발생 회로(404)는 생략해도 좋다.
이것은 전압 제어 회로(403)이 1호 인버터 장치(1)의 출력전압을 출력전압 기준 컵 V1*에 일치하도록 동작하고, 그 결과, 콘덴서 전류 기준의 신호로 바꾸는 신호를 발생함으로, 정현파 인버터의 제어계로서 지장없이 동작하기 때문이다.
이 경우는, 전압 제어 회로(403)의 종폭율이 충분히 큰 편이 전압 제어에 편차를 적게 한다.
또, 이상의 설명에서는, 제어 회로의 구성이 전류 마이너 루프를 가진 순시 전압 제어계로 되어있는 경우에 관해서 설명했지만, 전류 마이너 루프를 가지고 있지 않아도 고속으로 출력전압을 제어할 수 있는 전압 제어계이면은, 횡류 제한용 가상 임피이던스 회로에 의해, 안정하게 교류 출력 변환기를 병렬 운전할 수가 있다.
이상의 설명에서는, 3상 인버터의 병렬 운전에 사용하는 경우에 관해서 설명했지만, 타의 변환기에서도 예를 들면, 제17도에 표시한 것 같은, 고주파의 인버터의 사이클로 콘버터를 조합시켜, 직류에서 고주파 구형파 또다시 저주파 정현파에 변환하는 고주파 링크 변환기등의 순시 전압 제어의 가능한 변환기에도 같은 원리를 적용할 수 있다.
제17도에 표시하는 변환기에서는, 트랜지스터 Q1로부터 Q4의 스위칭에 의해 트랜스 TR의 2차에 제18도(a)에 표시한 것 같은 구형파를 구한다.
다음에 동도면(b)에 표시한 것 같이 인버터의 스위칭과 동기한 톱니상과를 만들어, 그것과 도면중 선 X1-X2로 표시하는 출력전압 지령 신호와의 교점을 동도면(c)와 같이 구한다.
이 신호와 인버터의 전압 R2S2의 극성에 근거해서, 동도면(e)와 같이 사이클로 콘버터의 스위치를 선택함으로서 동도(d)도면과 같이 신호 X1-X2에 대응한 전압을 제17도의 NU간에 구할 수가 있다. 똑같이, NU간, NW간도 제어하여, 3상의 출력을 얻을 수가 있다. 제1도, 제8도, 제15도, 제16도에 표시한 원리을 실현하는데 있어서, 아나로그 연산 증폭기등을 사용한 디스크리트 회로라도 좋고, 마이크로 프로세서나 디지털 시그널 프로세서에 의한 디지털 제어로 소프트 웨어 처리에 의해 실현할 수도 있다.
또, 이상의 설명에서는 간단하게 하기 위해서 같은 용량의 2대의 인버터로 설명했지만, 다른 용량의 n대의 변환기의 병렬 운전에도 적용할 수 있다.
이 경우는 제5도의 CT-1, CT-2, CT-3 등과 저항 R11, R21, R31등을 용량에 따라서 바꾸어, 정격 정류의 경우에 R11, R21, R31등의 단자에 같은 전압을 얻도록 하면, 모든 변환기가 용량에 비례하여 부담을 분담한다.
(실시예 6)
이하, 본 발명의 실시예 6를 도면에 의해서 설명한다.
제19도는 제17발명에 관계하는 실시예의 구성도로서, 제19도에 있어서, 1호의 인버터 장치(1)는 도시간략케한 같은 구성의 2호 인버터 장치(2)와 출력모선(3)을 통해서 병렬운전 하면서, 부하(4)에 전략을 공급하고 있다.
(5)는 1호 인버터 장치(1)에 접속되어 있는 직류전원, (6)은 2호 인버터 장치(2)에 접속되어 있는 직류전원이다.
그외에, 전술의 제22도와 대응하는 기능을 대해서는 같은 번호를 붙이고 있지만, 제22도는 출력전압의 평균치를 제어하는 형식의 인버터 장치인 것에 대해서, 제19도는 출력전압의 순시치 및 평균치를 제어하는 형식의 인버터 장치이므로, 동일 번호일지라도 반드시 동일 기능의 회로는 아니다.
100번 이후의 번호는, 인버터 장치의 구성요소이며, 첨구글자가 b의 번호는 2호 인버터 장치(2)의 구성요소이다.
(100)은 인버터 본체이며, 예를들면 고주파 스위칭의 가능한 트랜지스터나 MOSFET등의 자기소고형 소자에 의해 구성되어, 제2도의(a)와 같은 3상의 브리지 인버터나 (b)와 같은 단상브리지 인버터의 각각의 암이 출력주파수(예를들면 60Hz)의 10배로부터 수 100배정도의 고주파로 스위칭하는 것으로서, 직류전압을 정현파의 기본파를 포함한 구형파상의 고주파 교류전압으로 변환한다.
(101),(102)는 저역통과 필터를 구성하는 리액터와 콘덴서이며, 인버터 본체(100)의 발생한 구형파상의 고주파 교류 전압으로부터 고주파를 제거하고, 정현파의 출력전압을 얻어, 출력개폐기(103a)를 통해서 출력모선(3)에 접속되어 있다.
(200a)는 1호 인버터 장치(1)의 출력전류 I1을, (201)은 인버터 본체(100)의 출력전류 IA1을 검출하는 전류센서이다.
(300)은 콘덴서(102)의 전압(병렬운전시는 출력모선 전압이 된다)를 검출하는 전압센서이다.
또, (400)은 인버터 본체(100)의 스위칭의 타이밍을 결정하는 PWM회이며, 예를들면 인버터 본체(100)가 출력해야할 기본파분의 전압지령 신호와 삼각파커리어의 교점으로 교점 인버터 본체(100)를 스위칭시키는 삼각파 비교형 PWM회로이다.
(401)은 인버터 본체(100)의 출력전류 IA1을 제어하는 순시 전류 제어회로, (402)는 인버터 본체(100)의 출력전류 지령치를 제한하는 리미터회로, (403)은 콘덴서(102)의 전압을 제어하는 순시전압 제어회로, (404)는 소망의 출력전압을 발생하기 위한 콘덴서(102)에 흐르게 할 전류치를 출력하는 콘덴서 전류기준 발생회로, (405)는 1호 인버터 장치(1)와 2호 인버터 장치(2)의 사이에 가상적으로 임피던스 Z를 삽입하고, 횡류를 제한하도록 동작시키기 위한 횡류제한용 가상 임피던스회로, (406)은 1호 인버터 장치(1)가 출력하고 있는 횡류와 분담해야할 부하전류치를 검출하는 부하전류 검출회로이다.
또한, (407)은 1호 인버터 장치(1)의 출력해야 할 순시전압 지령치를 작성하는 곱셈기, (408)은 1호 인버터(1)의 출력전압의 평균치를 제어하는 평균치 전압제어회로, (409)는 전압제어회로에 평균치의 지령치를 부여하는 전압설정기, (410)은 전압 검출기(200)의 출력에서 콘덴서(102)의 전압의 평균치를 도출하는 평균치회로, (8)은 곱셈기(407)에 클록 신호를 부여하는 발진기이며, 1호 인버터 장치 1, 2호 인버터 장치(2)에 공통의 클록신호를 공급한다.
더우기, (500), (501), (502), (503), (504), (505)는 가감산기이다.
한편, 2호의 인버터 장치(2)는, 1호 인버터 장치(1)와 동일한 구조로, 출력이 출력모선(3)을 통해서 1호의 인버터 장치(1)와 병렬접속되어 있고, (103b)는 2호 인버터 장치(2)의 출력개폐기, (200b)는 2호 인버터 장치(2)의 출력전류 I2를 검출하는 전류센서이다.
여기서, 상기 전류검출회로(406)로서는, 제3도(b)의 블록도에 표시한 것같이 구성되어 있다.
제3도(b)에 있어서, (406s), (406t)는 가감산기, (406u)는 인버터 장치의 병렬대수를 n로 했을때 1/n의 게인(gain)을 가진 증폭회로이며, 가산기(406s)로 1호 인버터 장치(1)의 출력전류 I1과 2호 인버터 장치(2)의 출력전류 I2를 가산하여 부하전류 I1을 구하고, 이 신호를 증폭회로(406u)에 입력하여 부하전류 I1를 병렬대수 n(이 경우는 n=2)로 나눈값 IL/n을 연산하고, 이것을 1호 인버터 장치(1)가 분담해야할 부하전류 I*1.1로서 출력한다.
또, 감산기(406t)에 의해, 1호 인버터 장치(1)의 출력전류 I1과 분담해야 할 전류 I*1.1의 차, 즉, 횡류ΔI1(=I1-I*1.1)을 연산출력한다.
다음에 상기 구성에 관한 구체적인 동작에 관해서 설명한다.
1호 인버터 장치(1)에는 전류마이너루프가 설치되어 있고, 순시전류 제어회로(401)는, 전류센서(201)에 의해 피드백된 인버터 본체(100)의 출력전류 IA1이 리미터회로(402)로부터의 전류지령 I*A1과 일치하도록 리액터(101)에 인가할 전압의 지령치를 출력한다.
또, 출력모선(3)에는 콘덴서(102) 및 2호 인버터 장치(2)에 의해 전압이 있어서, 리액터(101)에 원하는 전압을 인가하려면, 인버터 본체(100)는 출력모선(3)의 전압과 리액터(101)에 인가해야할 전압과의 화를 발생할 필요가 있다.
따라서, 전압 검출기(200)로 검출한 콘덴서(102)의 전압과 전류제어회로(401)의 출력과의 가산기(500)으로 가산하여, 이 신호를 전압지령으로서 삼각파 비교형 PWM회로(400)에 부여한다.
또, 콘덴서 전류기준 발생회로(404)는, 콘덴서에 흘러야할 전류로서, 콘덴서(102)의 전압지령 V1*보다 90도위상이 앞선 정현파 전류기준을 콘덴서(102)의 용량에 응해서 발생한다.
콘덴서(102)의 전압지령 V1*는 감산기(504)의 출력으로부터 얻어지는 것은 후술한다.
또다시, 순시전압 제어회로(403)는, 콘덴서(102)의 전압지령 V1*과 전압 검출기(200)로 검출한 콘덴서(102)의 전압과의 편차를 감산기(503)로 연산한 신호를 입력으로 하고, 이 편차를 적게하기 위해서 인버터 본체(100)가 출력해야할 보정전류신호를 출력한다.
인버터 본체(100)에의 출력전류 지령치 I*A1은, 콘덴서전류 기준발생회로(404), 순시전압 제어회로(403)의 출력과, 전류검출회로(406)가 출력하는 1호 인버터 장치(1)의 부하전류 분담지령치 I*A1을 가산기(502)로 연산하고, 그 결과를 리미터회로(402)로 제한한 신호이다.
따라서, 무부하상태에 있어서, 인버터 본체(100)는 콘덴서(102)에 흘러야할 전류를 공급함으로서 무부하 전압을 확립한다.
이 경우, 순시전압 제어회로(403)는 전류제어의 오차나 콘덴서(102)의 용량의 설계치와 실제지치와의 오차에 의해 발생하는 콘덴서 전류기준 발생회로(404)의 출력의 과부족은 분을 보정한다.
다음에, 부하(4)에 투입되면, 부하전류 IL의 1/2을 분담하도록 전류검출회로(406)로부터 전류마이너 루프에 지령 I*L1이 부여되어, 각각의 인버터가 부하전류를 1/2식 분담하게 된다.
여기서, 리미터회로(402)는 부하기동시에 있어서 돌입전류등의 과전류를 인버터 본체(100)가 공급하지 않도록, 전류제어회로(401)에의 지령치를 인버터 본체(100)의 전류허용치 이하로 제한하는 것이다.
이와같이 구성하므로서, 인버터는 그 자신의 전류마이너루프와 리미터(402)로 과전류에 대해서 보호되어, 또, 부하전류의 일그러짐이나 급변에 관해서 신속하게 추종하므로서, 출력전압을 항상 정현파로 유지할 수가 있다.
이 방식의 특징은 이와같은 제어가 인버터의 구주파 PWM의 스위칭을 위해서 이루워짐으로, 응답이 극히 빠른 것이다.
예를들면, 10kHz의 스위칭 주파수를 사용하면 100μsec마다 제어가 이루워짐으로 부하의 급변등의 외란에 대한 과도현상은 대략 100μsec의 10배정도로 완료하여 우수한 제어성능을 구할 수가 있다.
1호 인버터 장치(1)와 2호 인버터 장치(2)의 전압제어형의 응답과 정도가 거의 같을 경우는, 이상의 제어계 구성으로 횡류는 흐르지 않지만, 실제에서는 구성부품의 정도, 제어게인, 주회로정수등의 흔들림에 의해, 그대로는 횡류가 적은 안정한 병렬운전은 곤란하다.
예를들면, 1호 인버터 장치(1)와 2호 인버터 장치(2)의 전압 검출기가, 각각 -0, 5%, +0.5%의 오차를 가지고 있었다고 하면, 단독운전시의 출력전압차 ΔV가 1%가 되어, 가령 인버터간의 배선 임피던스가 1%이하라고 하면, 횡류가 100% 이상 흐르는 것으로 된다.
본 실시예는, 다음과 같이하여, 인버터간에 흐르는 횡류에 관해서만이 임피던스가 마치 존재하는 것같이 제어회로를 구성하므로서, 횡류를 억제한다.
횡류제한용 가상임피던스회로(405)는, ΔI1×Z(ΔI1-I*L1,Z는 가상적인 임피던스의 전달관수)를 연산하고, 이 신호를 감산기(504)에 의해 곱셈기(407)에서 출력되는 전압지령치 V*로부터 감하고, 이것을 콘덴서(102)의 전압지령 V1*로 한다.
콘덴서(102)의 전압은 전술의 전압제어계에 의해, 전압지령 V1*로 순시에 추종한다.
여기서 제20도를 사용해서, 횡제한용 가상임피던스회로(405)에 의해 인버터가 횡류에 관해서만이 출력 임피던스를 가지고, 횡류이외의 전류성분에는 저임피던스의 전압원으로서 동작하는 것을 설명한다.
제20도는 제19도의 순시횡류 제어부를 간략화한 블록도이며, 도면에서, (700a), (700b)는 각각 1호 인버터 장치(1), 2호 인버터 장치(2)의 전압지령치 V1* 및 V2*로부터 출력전압까지의 전달관수를 표시하고, (701a), (701b)는 각각 1호 인버터 장치(1), 2호 인버터 장치(2)의 출력전압 기준 V*를 작성하는 부분의 블록을 표시한다.
기타의 번호는 전술의 제19도로 이미 설명이 끝나고, 동일기능에 관해서는 동일번호를 붙이고 있다.
이미 사용하고 있는 기호도 있지만, 기타의 기호들에 대해서는 제4도를 참고하면 된다.
그런데, 1호 및 2호 인버터 장치가 가상임피던스 Z만에 의해서 병렬운전하고 있다고 하면, 전술과 같이 양자의 사이에는, 양자의 전압차 ΔV에 대해서, ΔI=ΔV/(2×V)의 횡류가 흐른다.
이 횡류의 유효전력성분은, 인버터에 의해 가역변환되기 위해서, 예를들면 2대의 인버터가 무부하로 병렬운전하고 있는 경우에는, 한편의 인버터의 직류전원으로부터 타방의 인버터의 직류전원에 대해서 유효전력이 흐르게 된다.
이 유효전력 횡류분이 인버터의 손실보다도 커져서, 또한 직류전원(5)이 다이리스터 정류기와 같은 전력희생할 수 없는 경우, 이 유효전력의 유압에 의해 직류전압이 상승하고 말며, 과전압이 되는 우려가 있다.
다음은, 이와같은 유효전력의 유입을 억제하여 직류과전압이 되지 않는 안전한 병렬운전하기 위한 각 장치에 공통의 발진기를 가진 공통의 클록신호에 의한 제어에 관해서 설명한다.
(36)식에서 횡류 ΔI1은, ΔI1≒ΔV(2×Z)이다.
제21도는 V1* 및 V1*의 위상이 완전하게 일치하고 있어, V2*의 절대치가 V2*의 절대치 보다도 적을 경우에 관해서의 백터도를 표시한다.
여기서 가상임피던스 Z의 저항분을 R, 리액턴스분을 X라 하면, Z=R+jX라 표시할 수가 있고, 그 이피던스각 α를
[수학식 43]
로 한다.
Z가 리액턴스분만을 가지는 것으로 하면, R=0, α=90o가 된다.
이 벡터도에서 횡류벡터 ΔI1및 ΔI2는, 모선전압 벡터 VB보다도 α=30o만 늦어진 가상전압 벡터 Er에 평행한 성분만을 갖는다.
제21도에서, 양전압지령치1* 및 V2*의 위상이 일치하고 있어 전압절대치차만이 있는 경우에는, 이들의 횡류벡터 ΔI1및ΔI2는, 부하모선 전압벡터 VB와 α=30o만큼만 위상차를 가지고 있어, 무효분만으로, 유효분이 없는 것을 알 수 있다.
제19도에 돌아와서 설명을 계속한다.
인버터 장치의 출력전압은, 전압 검출기(300), 평균치회로(410), 를 통해서 평균치의 피드백 전압으로서 가감산기(505)에 의해 전압설정기(409)에서 출력되는 기준전압에서 감산된다.
각 인버터장치에 공통의 발진기(8)는, 출력전압의 위상기준이 되는 전형파신호 Sinwt를 발생한다.
이 공통클록신호에 의해 각 인버터장치의 출력전압위상은 항상 일치한 상태로 운전되므로, 횡류의 유효분은 실질적으로 영이된다.
곱셈기(407)에는 평균치 전압제어회로(408)에서 출력되는 출력 전압기준의 절대치V* 와 발진기(8)에서 출력되는 정형파 신호 sinwt가 입력되어, 출력전압지령치 V*=V*ㆍsinwt가 출력된다.
이 신호 V*가 지령치로서 감산기(504)에 입력된다. 이상 설명한 제1도의 제어방식은 단상 인버터의 예이지만, 각상마다 또는 2상분에 같은 제어회로를 설치하므로서 3상 인버터에도 적용된다.
(실시예 7)
다음은, 제19도에 표시하는 실시예6에 더해서, 횡류의 전압차에 기인하는 성분에 의해 출력전압을 제어하는 제8발명에 관한 실시예를 제22도에 의해 설명한다.
제22도에 있어서, 제19도와 동일부분은 동일부호를 붙혀서 그 설명을 생략한다.
새로운 구성으로서 (411)은 전류검출회로(406)로 검출된 횡류 ΔI1을 가상전압 벡터 Er에 평행한 성분(유효분)ΔI1P(직류신호)로 변환하는 변환기이며, 동기 정류회로 또는 곱셈과 평활필터에 의해 구성된다.
또, (506)은 설정기(409)의 전압지령치로부터 상기 성분 ΔI1P를 감산하는 가감산기이다.
다음은, 실시예6과 같이, 유효전력의 유입을 억제하여 직류과전압이 되지 않고 안정하게 병렬운전하기 위한, 각 장치에 공통의 발진기를 가진 공통의 클록신호와 ΔI1P에 의한 제어에 대해서 설명한다.
횡류 ΔI1은 식(14)에 표시한 것과 같다.
제23도는 전압지령치 V1* 및 V2*의 위상이 완전하게 일치하고 있어, V2*의 절대치가 V1*의 절대치보다도 적을 경우에 대해서 벡터도를 표시한다.
여기서, 가상임피던스 Z의 저항분을 R, 리액턴스분을 X라 하면, Z=R+jX로 표시할 수가 있어, 그 임피던스각 α는 식(17)에 표시하는 것이 된다.
제23도에 표시하는 벡터도에서 횡류벡터 ΔI1및 ΔI2는, 모선전압벡터 VB보다도 α만큼 늦어진 가상전압 벡터 Er에 평행한 성분만을 가진다.
그리고, 이 제23도로부터, 각 횡류성분 ΔI1및 ΔI2중 양전압지령치 V1* 및 V2*의 전압절대치차에 기인하는 성분은, 부하모선 전압벡터 VB를 α만큼 위상을 늦혀서 얻은 가상전압벡터 Er를 기준으로한 각 횡류성분 ΔI1, ΔI2의 유효분에 같음을 알 수 있다.
제22도에 있어서, 변화기(411)는 전류검출회로(406)에 의해 검출된 횡류 ΔI1을 가상전압벡터 Er에 평행한 성분 ΔI1P로 변환하고, ΔI1P는 가감산기(506)에 의해 설정기(409)로 부터의 전압지령치에서 감산되어, 기준전압으로서 평균치전압 제어회로(408)에 입력된다.
한편 인버터장치의 출력전압은, 전압검출기(300), 평균치회로(410)을 통해서 평균치의 피드백 전압으로서 가감산기(505)에 의해 전압설정기(409)로부터 출력되는 기준전압에 감산된다. 각 인버터장치에 공통의 발진기(8)는, 출력전압의 위상기준이 되는 전형파신호 Sinwt를 발생한다.
이 공통클록신호에 의해 각 인버터장치의 출력전압위상은 항상 일치한 상태로 운전된다.
곱셈기(407)에는 평균치 전압제어회로(408)에서 출력되는 출력 전압기준의 절대치V*와 발진기(8)에서 출력되는 정현파 신호 sinwt가 입력되어, 출력전압지령치 V*=V*ㆍsinwt가 출력된다.
이 신호 V*가 지령치로서 감산기(504)에 입력된다.
이상과 같이, 횡류 ΔI1의 인버터 상호간의 전압절대치차에 기인하는 성분 ΔI1P에 의해 출력전압이 제어하고, 공통클록 신호에 의해 전압위상을 일치시킴으로서, 횡류가 적어지도록 제어한다.
더우기, 이 제어는 횡류분이 유해가 되지 않는 범위에서 비교적 천천히 제어하면 좋다.
(실시예 8)
다음에, 횡류를 2개의 직교성분으로 분리하여 제어하는 제9발명에 관계하는 실시예를 제24도에 의해 설명한다. 제24도에 있어서, 제22도에 표시하는 실시예7와 동일부분은 동일부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
새로운 구성으로서, 이 실시예8의 변환기(411)는 전류검출회로(406)에 의해 검출된 횡류 ΔI1을 2개의 직교성분 ΔI1P,ΔI1Q(직류성분)으로 변환하도록되어, 동기정류회로 또는 곱셈기와 평활필터에 의해 구성된다.
여기서, 상기 성분ΔI1P는 전류 ΔI1의 전압 Er를 기준으로 하여 유효분이며, ΔI1Q는 전류 ΔI1의 전압 Er를 기준으로 한 무효분이다.
ΔI1Q는 위상조정기(412)의 입력단에 안내된다.
위상조정기(412)로부터 출력된 위상신호는, 이상기(413)에 의해 발진기(8)의 출력위상을 조정하여, 출력 전압의 위상 기준이 되는 제한파신호 sinwt를 작성한다.
이 신호에 의해 곱셈기(407)에서 출력전압지령치 V*=V*ㆍsinwt가 작성되는 것은 실시예2와 같다.
제25도는 V1* 및 V2*의 절대치가 일치하고 있어 V2*가 V1*보다도 위상각 θ만큼 늦는 경우에 대해서는 벡터도를 표시한다.
이 벡터도에서, 횡류벡터 ΔI1및 ΔI2는, 모선전압벡터 VB보다도 α만큼 늦어진 가상전압벡터 Er에 평행한 성분을 갖지 않고, 이 가상전압 벡터보다도 90 앞선 별도의 가상 전압벡터 Ex에 평행한 성분만큼만 가지고 있지 않다. 즉, 각 횡류성분 ΔI1및 ΔI2중 양전압지령치 V1* 및 V2*의 위상차에 기인하는 성분은 부하모선 전압벡터 VB를 α만큼 늦추어서 얻은 가상전압 벡터Er를 기준으로한 각 횡류성분 ΔI1, ΔI2의 무효분에 간은 것을 안다.
따라서, 제24도의 실시예에서는 1호의 인버터장치(1)와 (2)호 인버터장치(2)의 곱셈기(407) 이후의 회로의 얼마만큼의 흔들림에 의해 생기는 출력전압의 위상차에 의해 발생하는 횡류의 성분 ΔI1Q에 의해 전압위상을 제어하는 회로를 설치한 것으로, 횡류를 적게하도록 제어할 수가 있다.
더우기, 이 제어도 비교적 천천히 하는 것이 좋다.
(실시예 9)
다음은 변환기와 타의 전원계통과를 병렬운전하는 시스템에 적용한 제10발명에 관계한 실시예를 제26도에 의해 설명한다.
제26도는 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)의 출력모선(3)을 통해서 병렬운전하면서 부하(4)에 전력을 공급하는 있는 구성을 표시하는 블록도이다.
더우기, 인버터장치(1)의 내부에서 제19도 또는 제20도와 거의 같은 부분은 간략화하여 표현하고 있다.
도면중, (103s)는 교류전원계통측의 개폐기, (200s)는 교류 전원계통(9)의 전류 Is를 검출하는 전류센서, (415)는 인버터장치(1)의 분담하는 전류를 결정하는 전류분담회로, (415s), (415t)는 가감산기, (415u)는 인버터장치의 분담하는 전류를 분담을 β(0≤β≤1)을 결정하는 게인 β를 가진 증폭회로, (416)은 출력모선(3)에 동기하는 PLL(패이스 클록드루프)회로, (417)은 PLL회로의 출력에 근거해서 정현파신호 sinwt를 발생하는 발진기이다.
상기 전류분담회로(415)에서는 인버터장치(1)의 출력전류 I1과 교류전원계통(9)의 전류 IS를 가산기(415s)로 가산하여 부하전류 IL을 구하고, 이 신호를 증폭회로(415u)로 β배하여 인버터장치(1)의 분담해야할 부하전류 IL1*으로서 출력한다.
인버터장치(1)는 제19도의 실시예와 같이 전류분담회로(415)의 출력하는 지령치 IL1*을 공급하도록 동작한다.
β는 인버터장치의 용량과 부하의 용량과의 비율로 부터 결정하면 되고, 또, 외부로 부터의 지령에 의해 연속적으로 변화시키면, 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)와의 사이에서 부하전류의 분담을 느긋하게 이행시킬 수도 있다.
이 실시예에서도 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)의 전압의 위상차가 없도록 동작하므로, 횡류 ΔI1의 유효분은 실질적으로 영이되어, 가상임피던스 Z에 의해 제어된다.
이상 설명한 실시예에서는, 전류마이너루프의 지령치에, 인버터의 출력필터의 병렬콘덴서(102)에 흘러야할 전류치를 부여하므로서, 제어성을 향상시키고 있지만, 제19도에 있어서 콘덴서 전류기준 발생회로(404)는 생략해도 좋다.
이것은 전압제어회로(403)가 1호 인버터장치(1)의 출력전압을 출력전압기준 V1*에 일치하도록 동작하여, 그 결과, 콘덴서 전류기준의 신호로 바꾸는 신호를 발생하므로, 정현파 인버터의 제어계로서 지장없이 동작하기 때문이다.
이 경우는, 전압제어회로(403)의 증폭율이 충분히 큰편이 전압제어에 편차가 적게된다.
또, 이상의 설명에서는 가상임피던스 Z를 리액턴스분만을 했지만, 횡류의 유효분이 유해가 되지 않는 범위에서 α를 설정하면 좋다.
또, 주회로의 병렬부분에 임피던스가 있는 경우에는, 이것을 포함하여 횡류의 유효분이 적어지도록 Z를 선택하면 좋다.
(실시예 10)
다음에, 제26도에 표시하는 실시예9에 더해서, 횡류의 전압차에 기인하는 성분에 의해 출력전압을 제어하는 동시에, 위상차에 기인하는 성분에 의해 위상제어하는 제11와 제12발명에 관계하는 실시예를 제27도에의해서 설명한다.
제27도는 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)이 출력모선(3)을 통해서 병렬운전하면서 부하(4)에 전력을 공급하고 있는 구성을 표시하는 블록도이다.
더우기, 인버터(1)의 내부로 제22도 혹은 제24도와 거의 같은 부분은 간략화하여 표현하고 있다.
제27도에 있어서, 제26도와 동일부분은 동일부호를 붙혀서 그 설명을 생략한다.
새로운 구성으로서는, 이 실시예5의 변환기(11)는, 전류분담회로(415)로 부터의 횡류 ΔI1을 2개의 직교성분 ΔI1P, ΔI1Q(직류성분)에 변환하도록 되어서, 동기정류회로 또는 곱셈기와 평활필터에 의해 구성된다.
여기서, 상기 성분ΔI1P는 전류 ΔI1의 전압 Er를 기준으로한 유효분이며, ΔI1Q는 전류 ΔI1의 전압 Er를 기준으로한 무효분이다.
ΔI1Q는 위상조정기(412)의 입력단에 안내된다.
위상조정기(412)에서 출력된 위상신호는, 이상기(413)에 의해 발진기(8)의 출력위상을 조정하여, 출력전압의 위상기준이 되는 제한과신호 sinwt를 작성한다.
이 신호에 의해 곱셈기(407)에 의해 출력전압 지령치 V*=V*ㆍsinwt가 작성되는 것은 실시예8과 같다. 따라서, 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)의 병렬운전 시스템에 있어서, 횡류 ΔI1의 위상차에 기인하는 성분 ΔI1Q에 의해 출력전압위상을 제어하고, 전압절대치차에 기인하는 성분 ΔI1P에 의해 전압을 제어하므로서, 횡류가 적어지도록 제어할 수가 있다.
더우기, 이 제어는, 횡류분이 유해되지 않은 범위에서 천천히 제어하면 좋다.
더구나, 이상의 설명에서는, 제어회로의 구성이 전류마이너루프를 가진 순시전압 제어형으로 되어 있는 경우에 관해서 설명했지만, 전류마이너루프를 갖지 않더라도, 고속으로 출력전압을 제어할 수 있는 전압제어계이면, 횡류제한용 가상임피던스회로를 추가하므로서, 인정하게 교류출력 변환기를 병렬운전할 수가 있다.
(실시예 11)
다음에, 변환기 상호간에 흐르는 전류를 횡류분을 주로 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로 변환 기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 제13과 제14발명에 관계하는 병렬운전 제어장치의 실시예를 28도에 근거해서 설명한다.
제28도에 있어서, 제19도와 동일부분은 동일부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
새로운 구성으로서, (411)은 전류검출회로(406)에서 검출된 횡류를 인버터의 출력전압벡터에 평행한 성분과 수직한 성분과로 분리하는 변환기, (412)는 위상조정기, (413)는 위상기, (414)는 발진기이며, 제19도는 공통클록을 공급하고 있던 발진기(8)는 없고, 1호 인버터장치, 2호 인버터 장치 각각에 별도의 발진기를 가지고 있다. 또, 전류검출회로(406)는 제3도(b)에 표시한 것과 동일구성을 가진다.
다음은 제28도에 관계하는 동작에 관해서 설명한다.
이 실시예에 있어서는 제19도에 표시하는 실시예와 같은 동작을 하고, 인버터는 그 자신의 전류마이너루프로 과전류에 대해서 보호되어, 또 부하전류의 일그러짐과 급변에 대해서 신속하게 추종하므로서, 출력전압을 항상 정현파로 유지할 수가 있으며, 이와같은 제어가 인버터의 고주파 PWM의 스위칭을 위해서 이루워지므로, 응답이 극히 빠르고, 뛰어난 제어성능을 얻을 수가 있다.
그런데 1호 및 2호 인번터장치(1), (2)가 가상임피던스 Z만에 의해서 병렬운전하고 있다고 하면, 양자간에는, 양자의 전압차 ΔV에 대해서, ΔI=ΔV/(2×Z)의 횡류가 흐른다. 이 횡류의 유효전력성분은 인버터에 의해 가역변환됨으로, 예를들면 2대의 인버터가 무부하로 병렬운전하고 있는 경우에는, 한편의 인버터의 직류전원으로 부터 타방의 인버터의 직류전원에 대해서 유효전력이 흐르는 것이 된다.
직류전원(5)이 다이리스터 정류기와 같이 전력회생할 수 없는 경우, 이 유효전력의 유입에 의해, 직류전압은 상승하고, 과전압이 될 우려가 있다.
다음에, 각 장치에 개별의 전압기준 발생회로를 가진 제28도의 실시예에 있어서, 이와같은 유효전력의 유입을 억제하여, 직류과전압이 되지 않고 안정하게 병렬운전하기 위한 ΔI1P,ΔI1Q에 의한 제19도의 실시예와 다른 제어에 관해서 설명한다.
(14)식에서 횡류ΔI1은 ΔI1≒ΔV(2×Z)이다.
제25도는 전압지령치 V1* 및 V2*의 절대치가 일치하고 있어, V1* 및 V2*의 절대치가 일치하고 있어, V2*가 V1* 보다도 위상각 θ만큼 늦어지고 있는 경우에 관해서의 벡터도를 표시하고, 여기서, 가상임피던스 Z의 저항분을 R, 리액턴스분을 X라 하면, Z=R+jX라 표시할 수가 있으며, 그 임피던스각 α를 (17)식과 같이, α=argZ=arctan(X/R)라한다.
이 벡터도에서 횡류벡터ΔI1및 ΔI2는 모선전압벡터 VB보다도 α만큼 늦어진 가상전압벡터 Er에 평행한 성분을 가지지 않고, 이 가상전압벡터보다도 90o앞선 별개의 가상전압벡터 Ex에 평행한 성분밖에 가지고 있지 않다.
또, 제23도는 전압지령치 V1* 및 V2*에 위상차가 없고, V2*의 절대치가 V1*의 절대치보다도 적을 경우에 대해서의 벡터도를 표시한다.
이 벡터도에서 횡류벡터 ΔI1및 ΔI2는, 모선전압벡터 VB보다도 α만큼 늦어진 가상전압벡터 Er에 평행한 성분만을 가지고, Ex에 평행한 성분을 가지고 있지 않다. 제23도 및 제23도에서, 각 횡류 ΔI1및 ΔI2중 V1* 및 V2*간의 위상차에 기인하는 성분은, 이들의 횡류벡터의 가상전압벡터 Er에 수직인 성분(가상전압벡터 Er에 평행한 성분)임을 안다.
결국, 각 횡류성분 ΔI1및 ΔI2중 양전압지령치 V1* 및 V2*간의 위상차에 기인하는 성분은 부하모선 전압벡터 VB를 90o-α만큼 위상을 앞서게하여 얻은 전압 Ex를 기준으로한 각 횡류성분 ΔI1, ΔI2의 무효분에 같다.
또 똑같이, 각 횡류성분 ΔI1및 ΔI2중 양전압지령치 V1 및 V2*간의 전압절대치차에 기인하는 성분은, 이들의 횡류벡터에 가상전압벡터 Er를 기준으로한 각 횡류성분의 ΔI1, ΔI2의 유효분에 같음을 안다.
제28도에 되돌아와서 설명을 계속한다.
(411)은 전류검출회로(406)에 의해 검출된 횡류 ΔI1을 2개의 직교성분 ΔI1P,ΔI1Q(직류신호)로 변환하는 변환기이며 이들의 변환기는 동기정류회로 또는 곱셈기와 평활필터로 구성된다.
성분 ΔI1P는 전류ΔI1Q의 전압 Er를 기준으로 한 유효분이며, ΔI1Q는 전류ΔI1의 전압 Er를 기준으로한 무효분이다. ΔI1P는 가감산기(506)에 의해 설정기(409)로 부터의 전압 지령치에서 감산되어, 기준전압으로서 평균치 전압제어회로(408)에 입력된다.
한편, 인버터장치의 출력전압은, 전압검출기(300), 평균치회로(410)를 통해서 평균치의 피드백전압으로서 가감산기(506)에 의해 기준전압에서 감산된다.
ΔI1Q는 위상조정기(412)의 입력단에 안내된다.
위상조정기(412)에서 출력된 위상신호는, 이상기(413)에 의해 발진기(414)의 출력위상을 조정하여, 출력 전압의 위상기준이 되는 정현파신호 sinwt를 작성한다.
곱셈기(407)에는 평균치 전압제어회로(408)에서 출력되는 출력전압기준의 절대치V*와 위상기(413)에서 출력되는 정현파 신호 sinwt가 입력되어, 출력전압 지령치 V*=V*ㆍsinwt가 출력된다.
이, 신호 V*가 감산기(504)에 입력된다.
이상과 같이, 횡류 ΔI1의 인버터 상호간의 위상차게 기인하는 성분 ΔI1Q에 의해 출력전압위상을 제어하고, 전압 절대치차에 기인하는 성분 ΔI1P에 의해 전압을 제어하므로서, 횡류가 적어지도록 제어한다.
더우기, 이 제어는, 횡류분이 유해하지 않는 범위로 비교적 천천히 제어하면 좋다.
이상 설명한 제12도의 제어방식은 단상인버터의 예이지만, 각상마다 또는 2상분에 같은 제어회로를 설치하므로서 3상 인버터에도 적용된다.
또, 이상의 설명에서는 간단히 하기 위해서 같은 용량의 2대의 인버터로 설명했지만, 다른 용량의 n대의 변환기의 병렬운전에도 적용된다.
이 경우에는, 모든 변환기가 용량에 비례하여 부하를 분담하도록 구성하면 좋다.
(실시예 12)
다음에, 변환기와 타의 전원계통과를 병렬운전하는 시스템에 적용한 제15와 제16발명에 관한 실시예를 제29도에 의해 설명한다.
제29도는 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)이 출력모선(3)을 통해서 병렬운전하면서 부하(4)에 전력을 공급하는 있는 구성을 표시하는 블록도이다.
더우기, 인버터장치(1)의 내부에서 제19도 또는 제28도 또는 제20도는 거의 같은 부분을 간략화하여 표현하고 있다.
전류분담회로(415)에서는 인버터장치(1)의 출력전류 I1과 교류전원계통(9)의 전류 IS와를 가산기(415s)로 가산하여 부하전류 IL을 구하고, 이 신호를 증폭회로(415u)를 β배하여 인버터장치(1)의 분담해야할 부하전류 IL1*으로서 출력한다.
인버터장치(1)는 제1도 및 제12도의 실시예와 같이 전류 분담회로(415)의 출력지령치 IL1*을 공급하도록 동작한다.
β는 인버터장치의 용량과 부하의 용량과의 비율에서 결정하면 좋고, 또 외부로 부터의 지령에 의해 연속적으로 변화시키면 인버터장치(1)와 교류전원계통(9)와의 사이에 부하전류의 분담을 느릿하게 이향시킬 수도 있다.
이 실시예에서도 인버터장치(1)의 교류전원계통(9)와의 사이의 횡류 ΔI1은, 가상임피던스 Z와, ΔI1Q의 제어에 의해 실질적으로 영으로 제어된다.
이상, 설명한 실시예에서는, 전류마이너류프의 지령치에, 인버터의 출력필터의 병렬콘덴서(102)에 흘러야할 전류치를 부여하므로서, 제어성을 향상시키고 있지만, 제28도에 있어서 콘덴서 전류기준 발생회로(404)는 생략해도 좋다.
이것은 전압제어회로(403)가 1호 인버터장치(1)의 출력전압을 출력전압기준 V1*에 일치하도록 동작하여, 그 결과 콘덴서 전류기준의 신호로 바꾸는 신호를 발생하므로, 정현파 인버터의 제어계로서 지장없이 동작하기 때문이다.
이 경우는, 전압제어회로(403)의 증폭율이 충분히 큰편이 전압제어에 편차가 적게된다.
또, 이상의 설명에서는, 제어회로의 구성이 전류마이너루프를 가진 순시전압 제어형으로 되어 있는 경우에 관해서 설명했지만, 전류마이너루프를 안가져도 고속으로 출력전압을 제어할 수 있는 전압제어계이면, 횡류제한용 가상임피던스 회로를 추가함으로서, 안정하게 교류출력 변환기를 병렬운전할 수가 있다.
(실시예 13)
이상의 설명에서는 본 발명을 인버터의 병렬운전에 사용하는 경우에 관해서 설명했지만, 타의 변환기라도 좋고, 예를들면 제30도에 표시한 것같이, 고주파의 인버터와 사이클로 콘버터를 조합하여, 직류로부터 고주파 구형파형 또한 저주파 정현파로 변환하는 고주파 링크형 변환기등의 순시전압 제어의 가능한 변환기에도 같은 원리를 적용할 수가 있다.
제30도에 표시하는 변환기에서는, 트랜지스터 Q1로부터 Q4의 스위칭에 의해 트랜스 TR의 2차에 제31도의 (a)에 표시한 것같은 구형파를 얻는다.
다음에, 제31도(b)에 표시한 것같이 인버터의 스위칭과 동기한 톱니상파를 만들어, 그것과 도면중에 선X1-X2로 표시하는 출력전압 지령신호와의 교점을 같은 제31도(c)와 같이 구한다.
이 신호와 인버터의 전압 RS의 극성에 근거해서, 제31도(e)와 같이 사이클로 콘버터의 스위칭을 선택함으로서 제31도(d)와 같이 신호 X1-X2에 대응한 전압을 제30도의 NU간에 얻을 수가 있다.
이상의 설명에서 명백한 것같이, 제30도의 회로는 제2도의 (b)와 동등한 탄상 PWM전압을 얻을 수가 있다.
또한, 3상 출력의 경우에는 제30도의 트랜스 TR의 2차측의 회로를 3조 사용한 3상 고주파 링크변환기를 사용하도록 해도 좋다.
이상의 설명에서는 횡류의 직교성분 ΔI1P, ΔI1Q를 횡류 ΔI1과 분리하여 검출하고 있는 출력전류 I1과 분담해야할 부하전류 IL1*을 각각 직교성분 ΔI1P, ΔI1Q와 IL1*P, IL1*Q로 분리하여 다음식에서 횡류의 직교성분을 검출해도 좋다.
-I1P=I1P-IL1*P
-I1Q=I1Q-IL1*Q
제19도, 제24도 및 제26도 내지 제29도에 표시한 원리를 실현하는데는, 아나로그 연산증폭기등을 사용한 디스크리트 회로라도 좋고, 마이크로 프로세서나 디지털 시그널프로세서등에 의한 디지털제어로 소프트웨어처리에 의해 실현할 수도 있다.
(발명의 효과)
이상과 같이, 제1발명에 의하면, 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 동기 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록 하여, 변환기 상호간에 흐르는 횡류분을 억제함으로서, 간단한 회로 구성으로, 횡류를 신속하게 억제하는 효과가 있다. 또, 제2발명에 의하면, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터에 수직인 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단으로 작용시킴으로서, 제1발명과 같은 효과가 있다. 또, 제3발명에 의하면, 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프로 작용시킴으로서, 제1발명의 효과에 더해, 인버터 장치등의 3상 교류 출력 변환기의 고장 또는 점검시에 전원 무순단으로 부하에 공급할 수가 있다.
또, 제4발명에 의하면, 동기 회전 좌표를 타의 교류 전원과 동기시키는 위상 제어 루프에, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터에 수직한 성분을 작용시켜서, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 억제함으로, 제3발명과 같은 효과가 있다.
또, 제5발명에 의하면, 3상 교류 출력 변환기와 타의 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고 주로 상기 변환기와 상기 교류 전원간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 동기회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시킴으로서 제1발명의 효과에 더해, 3상 교류 출력 변환기와 타의 전원과의 사이에 흐르는 횡류를 순서로 제한할 수 있음으로, 부하에 대해서 병렬 운전할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 제6발명에 의하면, 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터 수직인 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시킴으로서, 제5발명과 같은 효과가 있다.
제7발명에 의하면, 공통의 클록신호에 의해 복수의 변환기를 동기제어하여, 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어회로에, 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분에 응한 신호를 부여함으로서, 간단한 회로구성으로, 변환기의 제어게인이나 회로정수의 흔들림에 의해 횡류가 흘러도 그 횡류를 신속하게 제어하는 효과가 있다.
또, 제8의 발명에 의하면, 제7발명에 변환기간의 횡류의 전압차에 기인하는 성분에 의한 출력전압의 제어를 가하므로서, 제7발명의 효과를 가하여, 유효전력의 횡류에 의한 변환기의 직류측 전압이 상승하는 것을 억제할 수가 있다.
또, 제9의 발명에 의하면, 제8발명에 변환기간의 위상차에 기인하는 성분에 의한 위상제어를 가하므로서, 제8발명의 효과가 가하여, 회로의 약간의 흔들림에 의해 발생하는 위상차에 근거해서 발생하는 횡류를 억제할 수가 있다.
또, 제10발명에 의하면, 변환기와 별도의 전원계통이 공통의 모선에 접속되어서 전원계통에 변환기를 동기제어하는 경우에 횡류를 검출하여 변환기의 출력전압을 제어하는데, 상술한 제7발명과 같이 횡류를 신속하게 억제하는 효과를 나타낸다.
또, 제11발명에 의하면, 제10발명에 전앞차에 기인하는 성분에 의한 출력전압의 제어를 가함으로서, 제10발명의 효과를 가하여, 유효전력의 횡류에 의해 변환기의 직류측 전압이 상승하는 것을 억제할 수가 있다.
또, 제12발명에 의하면 제11발명에 위상차에 기인하는 성분에 의한 위상제어를 가하므로서, 제11발명의 효과에 가해서 회로의 약간의 흔들림에 의해 생기는 위상차에 근거해서 발생하는 횡류를 억제할 수가 있다.
또, 제13발명에 의하면, 복수의 변환기가 병렬운전하는 시스템에 있어서, 변환기간에 흐르는 횡류를 전압 절대치차에 기인하는 성분과 위상차에 기인하는 성분으로서 검출하여, 출력전압을 제어함으로서, 유효전력의 횡류에 의한 인버터 직류측 전압이 상승하는 것을 피할 수가 있으며, 횡류가 적어져, 안정된 부하분담을 할 수가 있다.
또, 제14발명에 의하면, 복수의 변환기가 병렬운전하는 시스템에 있어서, 횡류분에 의해 출력전압을 제어하는 동시에, 횡류의 위상차에 기인하는 성분으로 위상제어를 하고, 횡류의 전압차에 기인하는 성분으로 전압제어하므로서 제13발명의 효과를 가해서 횡류를 신속하게 억제할 수가 있다.
또, 제15발명에 의하면, 변환기와 별도의 전원계통이 공통 모선에 접속되어 있는 시스템의 경우에 상술한 제13발명과 같은 효과를 나타낸다.
또, 제16발명에 의하면, 변환기와 별도의 전원계통이 공통모선에 접속되어 있는 시스템의 경우에 상술한 제14발명과 같은 효과를 나타낸다.

Claims (16)

  1. 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병력 운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클간에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 주로 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생수단에 작용시키도록한 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치.
  2. 복수대 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류 분담하면서 병력운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제시키도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 부하 전류의 모선 전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터에 수직한 성분을, 상기 동기 회로 좌표의 기준 정현파 발생 수단에 작용시키도록한 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치.
  3. 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 행하여 출력전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제시키도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변환시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 주로 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 상기 동기 회전 좌표를 타의 교류전원과 동기시키는 위상 제어 루프에 작용하도록한 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치.
  4. 복수대의 3상 교류 출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병력운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 행하여 출력 전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 부하전류의 모선전압에 대해서 3상 교류 출력 변환기의 출력 임피이던스각만 늦인 벡터에 수직인 성분을 상기 동기 회전 좌표를 타의 교류전원과 동기시키는 위상 제어 루프에 작용시키도록한 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치.
  5. 3상 교류 출력 변환기의 출력을 타의 3상 교류 전원과 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병력운전하는 병렬 변환기 시스템에 있어서, 상기 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수화의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 동기 회전 좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시 전압 제어형 변환기로 하는 동시에, 상기 변환기와 상기 교류전원간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압 제어 수단의 출력을 변환시켜서, 상기 변환기의 출력전압을 제어하고, 주로 상기 변환기와 상기 교류전원간에 흐르는 전류의 횡류분의 위상차에 기인하는 성분을, 상기 동기 회전 좌표의 기준 정현파 발생수단에 작용시키도록 한 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어 장치.
  6. 3상 교류 출력 변환기의 출력을 타의 3상 교류전원과 공통의 모선에 접속하여, 부하 전류를 분담하면서 병렬 운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 동기회전좌표의 2개의 성분에 의해 제어하는 순시전압 제어형 변환기로하는 동시에, 상기 변환기와 상기 교류전원간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해 상기 변환기와 상기 교류전원간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 순시 전압제어수단의 출력을 변화시켜서, 상기 변환기의 출력 전압을 제어하고, 부하전류의 모선전압에 대해서 3상 교류 출력변환기의 출력임피이던스 각만 늦어진 벡터에 수직인 성분을, 상기 동기 회전좌표의 기준 정현파 발생수단에 작용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 출력변환기의 병렬운전 제어장치.
  7. 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하며, 부하전류 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시 전압제어형 변환기로서, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  8. 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시 전압제어형 변환기로하여, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변환시키는 동시에, 상기 횡류분의 변환기간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  9. 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로서, 상기 각각의 변환기는 공통의 신호에 의해 동기를 취하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변환시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로하여 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변환시킴으로서, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  10. 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하고 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로서, 상기 변환기는 상기 전원계통의 주파수에 동기하여 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 억제하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  11. 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 억제하는 순시전압 제어형 변환기로서, 상기 변환기는 상기 전원계통의 주파수에 동기하여 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 횡류분의 변환기 상호간 또는 변환기의 전원계통간의 전압차에 기인하는 성분에 의해 상기 변환기의 출력 전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 억제하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  12. 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클간에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로서, 상기 변환기는 상기 전원 계통의 주파수에 동기해서 운전하는 동시에, 상기 각각의 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하고, 이 검출신호에 의해, 상기 순시전압 제어회로의 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류성분을 주로하여 변환기 상호간 또는 변환기와 전원 계통간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기 상호간 또는 변환기와 전원계통간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에의 상기 변환기의 출력전압의 크기를 변화시킴으로서, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 억제하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  13. 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클의 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압을 순시차를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로서, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 주로하여 변환기의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  14. 복수대의 교류출력 변환기의 출력을 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 각각의 변한기는 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해, 이 검출신호에 의해 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변화시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로하여 변환기의 위상차에 기인하는 제1의 성분과 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력의 절대치와 위상을 변환시키는 것으로, 상기 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  15. 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하고, 부하전류를 분담하면서 병력변환기 시스템에 있어서, 상기의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하여 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분을, 주로하여 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하고, 이 검출 신호에 의해, 상기 변환기 상호간, 변환기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
  16. 1대 또는 복수대의 교류출력 변환기의 출력과 별도의 전원계통과를 공통의 모선에 접속하여, 부하전류를 분담하면서 병렬운전하는 병렬변환기 시스템에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기를 구성하는 각상의 암이 1사이클 사이에 복수회의 스위칭을 하고 출력전압의 순시치를 제어하는 순시전압 제어형 변환기로 하고, 상기 각각의 변환기 상호간에 흐르는 전류의 횡류분을 검출하여, 이 검출신호에 의해 상기 순시전압 제어회로의 출력을 변환시키는 동시에, 상기 횡류분을 주로하여 변환기간의 위상차에 기인하는 제1의 성분과, 주로하여 변환기간의 전압차에 기인하는 제2의 성분으로서 검출하여, 이들의 검출신호에 의해 상기 변환기의 출력의 절대치와 위상을 변화시킴으로서, 상기 변환상호간, 변한기와 전원계통간에 흐르는 전류의 횡류분이 억제되도록 상기 변환기의 출력전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬운전 제어장치.
KR1019920006672A 1991-04-22 1992-04-21 3상 교류 출력 변환기의 병렬 운전 제어장치 KR960000802B1 (ko)

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