JP5793005B2 - 電力変換装置及びその制御装置 - Google Patents
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Description
(1)電力変換装置には、ダイオード素子を含み商用周波数の交流系統電圧を整流して直流母線に出力する整流回路と、半導体スイッチング素子を含み直流母線の電圧を交流に変換して負荷に電力を供給するインバータ回路とが設けられている。
(2)直流母線には直流母線の電圧値を検出する電圧検出手段が設けられている。
(3)電圧検出手段には積分手段が接続されている。積分手段は、電圧検出手段の検出した電圧値を取り入れ、インバータ回路の周波数に同期してリセットすることで、インバータ周波数1サイクル毎の電圧積分値を求めるように構成されている。
(4)積分手段には、pwm信号生成手段が接続され、pwm信号生成手段には計算手段が接続されている。計算手段は、予め設定された負荷の有効電力基準とインバータ回路の周波数を取り込み、有効電力基準を周波数で除してインバータ周波数1サイクル毎の電圧基準を計算するように構成されている。
(5)pwm信号生成手段は、計算手段の求めたインバータ周波数1サイクル毎の電圧基準と積分手段の求めた電圧積分値とを比較して、インバータ回路を駆動させるpwm信号を生成するように構成されている。
以下、代表的な実施形態である電力変換装置とその制御装置について、図1〜図3を参照して具体的に説明する。
図1に示すように、電力変換装置Aは、整流回路を含むコンバータ部と、これに接続されたインバータ部とを含み、コンバータ部の受電端側に商用周波数の三相の交流電源1が接続され、インバータ部の送電端側に負荷であるオゾン発生装置14が接続されている。
上記の電力変換装置Aの制御装置Bは、3つの部分から構成される。第1の部分は電力変換装置Aのコンバータ部の出力取込手段、第2の部分はインバータ部の出力取込手段、第3の部分はインバータ部に対する制御信号の生成手段である。
コンバータ部の出力取込手段は、電圧検出器6と、積分回路55と、リセット回路56とを含む。電圧検出器6は、ダイオードブリッジ51、52が出力する直流電圧を検出する手段であって、直流電圧値VDを小容量コンデンサ53から取り込み、積分回路55に送るようになっている。
インバータ部の出力取込手段として、変流器15、変圧器16、掛算器17、18、ローパスフィルタ19、20、無効電力設定器21及び無効電力検出用信号発生器25、有効電力制御回路63、計算回路64及び有効電力設定器66が設けられている。
インバータの制御信号の生成手段は、コンパレータ58と、pwm回路59と、位相シフトpwm回路60とからなる。これらの回路は、積分回路55の出力側に順次接続されている。
上記の構成要素からなる制御装置Bは、次のように動作する。ダイオードブリッジ51、52の出力側では、電圧検出器6は小容量コンデンサ53の直流電圧値VDを検出して、これを積分回路55に送る。
P=i・Vz・F…(1)
i=k・(Vm/Vz)…(2)
P=k・Vm・F…(3)
図2を参照して、pwm回路59におけるpwm信号の生成について、より具体的に説明する。図2において、上段から順に、aがインバータ周波数Fの動作波形、bがリセット回路56から出力されるリセット信号の動作波形、cが積分回路55から出力される電圧積分値∫Vdtの波形、dが電圧基準Vm*の電圧値である。
以上のような本実施形態は、次のような作用効果を発揮する。すなわち、交流電源1の電圧変動やダイオードブリッジ51、52の出力側のリプル電圧等によって、小容量コンデンサ53に流れる直流電圧値VDが変動する。この場合、積分回路55の求める電圧積分値∫Vdtは、電圧基準Vm*に到達する時点t1が変わることになる。
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。すなわち、上記の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
2a、2b、2c…電流検出器
3a、3b、3c、13…リアクトル
5…コンデンサ
6…電圧検出器
7…直流母線
11…インバータブリッジ
12、16、50…変圧器
14…オゾン発生装置
15…変流器
17、18、68…掛算器
19、20…ローパスフィルタ
21…無効電力設定器
22…有効電力設定器
23…無効電力制御回路
24、63…有効電力制御回路
25…無効電力検出用信号発生器
51、52…ダイオードブリッジ
53…小容量コンデンサ
54…サージエネルギー吸収回路
55…積分回路
56…リセット回路
58…コンパレータ
59…pwm回路
60…位相シフトpwm回路
64…計算回路
A、C…電力変換装置
B、D…電力変換装置の制御装置
F…インバータ周波数
P…有効電力
P*…有効電力基準
Vm*…インバータ周波数1サイクル毎の電圧基準
Claims (6)
- ダイオード素子を含み商用周波数の交流系統電圧を整流して直流母線に出力する整流回路と、半導体スイッチング素子を含み前記直流母線の電圧を交流に変換して負荷に電力を供給するインバータ回路とを備えた電力変換装置に用いられる制御装置であって、
前記直流母線の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記直流電圧検出手段の検出した直流電圧を前記インバータ回路の出力周波数に同期してリセットすることでインバータ周波数1サイクル毎の電圧積分値を求める積分手段と、
前記負荷の有効電力基準を設定する有効電力設定手段と、
前記有効電力設定手段の設定した有効電力基準を前記インバータ回路の周波数で除してインバータ周波数1サイクル毎の電圧基準を計算する計算手段と、
前記積分手段の求めた電圧積分値と、前記計算回路の計算した電圧基準とを比較して、前記インバータ回路を駆動させるpwm信号を生成するpwm回路、を具備したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - ダイオード素子を含み商用周波数の交流系統電圧を整流して直流母線に出力する整流回路と、半導体スイッチング素子を含み前記直流母線の電圧を交流に変換して負荷に電力を供給するインバータ回路とを備えた電力変換装置に用いられる制御装置であって、
前記直流母線の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記直流電圧検出手段の検出した直流電圧を前記インバータ回路の出力周波数に同期してリセットすることでインバータ周波数1サイクル毎の電圧積分値を求める積分手段と、
前記負荷の有効電力基準を設定する有効電力設定手段と、
前記積分手段の求めた電圧積分値と前記インバータ回路の出力周波数との積を求める掛け算手段と、
前記有効電力設定手段の設定した負荷の有効電力基準と、前記掛け算手段の求めた積とを比較して、前記インバータ回路を駆動させるpwm信号を生成するpwm回路、を具備したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - pwm回路の生成したpwm信号を位相シフトpwm信号に変換する位相シフトpwm回路を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置の制御装置。
- 前記負荷の有効電力を取り込む有効電力制御手段を備え、この有効電力制御手段により前記計算回路の計算した電圧基準を負荷の有効電力に基づいて補正することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置の制御装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の制御装置を組み込んだことを特徴とする電力変換装置。
- 前記整流回路は、多相整流回路からなることを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
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