JPH02276475A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電力変換装置及びその制御方法に係り、特に、
平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との間に
挿入されたスイッチング素子群をパルス幅変調信号によ
って制御するに好適な電力変換装置及びその制御方法に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof, and in particular,
The present invention relates to a power conversion device suitable for controlling a switching element group inserted between a DC signal system and an AC signal system including a smoothing capacitor using a pulse width modulation signal, and a control method thereof.
トランジスタ、サイリスタなどのスイッチング素子で構
成された電力変換装置として各種のものが知られており
、これらの電力変換装置のうちスイッチング素子群をパ
ルス幅変調信号によって制御するようにしたものは順変
換による電動運転及び逆変換による回生運転が可能とな
っている。従来のこの種の装置としては、例えば日立評
論６５巻第４号（１９８３年）第１３頁〜第１４頁に記
載されているように、ＰＷＭ変換器に並列接続された平
滑コンデンサの目標端子電圧を示す目標電圧指令と平滑
コンデンサの出力電圧との偏差により電流指令を生成し
、この電流指令とＰＷＭ変換器入力側の交流電圧信号と
を乗算して三相交流電流指令を生成し、この三相交流電
流指令とＰＷＭ変換器入力側の３相交流電流との偏差を
基に３相交流電圧指令を生成し、三相交流電圧指令と一
定振幅の搬送波信号とを比較し、この比較結果に応じた
パルス幅変調信号によってＰＷＭ変換器のスイツチング
素子を制御するように構成されている。Various types of power conversion devices are known that are composed of switching elements such as transistors and thyristors. Among these power conversion devices, those in which the switching elements are controlled by pulse width modulation signals are based on forward conversion. Electric operation and regenerative operation through reverse conversion are possible. Conventional devices of this type include, for example, the target terminal voltage of a smoothing capacitor connected in parallel to a PWM converter, as described in Hitachi Review Vol. 65, No. 4 (1983), pages 13 to 14. A current command is generated based on the deviation between the target voltage command indicating the output voltage of the smoothing capacitor, and this current command is multiplied by the AC voltage signal on the input side of the PWM converter to generate a three-phase AC current command. A 3-phase AC voltage command is generated based on the deviation between the phase AC current command and the 3-phase AC current on the input side of the PWM converter, and the 3-phase AC voltage command is compared with a carrier wave signal of constant amplitude. The switching element of the PWM converter is configured to be controlled by a corresponding pulse width modulation signal.
尚、この種の装置としては、特開昭５７−５２３８４号
公報、特開昭６１−１１６９７４号及び特開昭６２−２
１０８６６号公報が挙げられる。This type of device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 57-52384, 116974-1982 and 62-2.
No. 10866 is mentioned.
しかし、上記従来技術においては、三相交流電圧指令を
生成するための信号系の応答遅れについて配慮されてお
らず、パルス幅変調信号によってＰＷＭ変換器の出力電
圧を設定電圧に維持するには平滑コンデンサの容量を大
きくしなければならない。すなわち、平滑コンデンサの
容量を小さくすると、特に回生運転によって平滑コンデ
ンサの端子電圧が上昇した際、三相交流電圧指令を生成
する信号系に応答遅れがあるため、平滑コンデンサの端
子電圧を一定電圧に抑制することができず、ＰＷＭ変換
器やＰＷＭ変換器に接続されるインバータのスイッチン
グ素子に過大な電圧が印加される恐れがある。However, in the above conventional technology, no consideration is given to the response delay of the signal system for generating the three-phase AC voltage command, and it is difficult to maintain the output voltage of the PWM converter at the set voltage using the pulse width modulation signal. The capacitance of the capacitor must be increased. In other words, if the capacity of the smoothing capacitor is reduced, there will be a response delay in the signal system that generates the three-phase AC voltage command, especially when the terminal voltage of the smoothing capacitor increases due to regenerative operation. There is a risk that excessive voltage may be applied to the PWM converter or the switching elements of the inverter connected to the PWM converter.
本発明の目的は、平滑コンデンサの端子電圧の変動を抑
制することができる電力変換装置及びその制御方法を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a power conversion device and a control method thereof that can suppress fluctuations in the terminal voltage of a smoothing capacitor.
前記目的を達成するために１本発明は、第１の装置とし
て、平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との
間に挿入されたスイッチング素子群を有し、パルス幅変
調信号を受けてスイッチング素子群を作動して交流電力
を直流電力に変換する電力変換手段と、平滑コンデンサ
の端子電圧を検出する電圧検出手段と、交流信号系の電
気量を検出する交流信号検出手段と、平滑コンデンサの
目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧検出手段の検出
出力とを受け、これらの偏差を零に抑制するための交流
電圧指令信号を交流信号検出手段の検出出力に応じて生
成する指令信号生成手段と。To achieve the above object, the present invention has a first device including a switching element group inserted between a DC signal system and an AC signal system including a smoothing capacitor, and receives a pulse width modulated signal. A power conversion means that converts AC power into DC power by operating a switching element group, a voltage detection means that detects the terminal voltage of the smoothing capacitor, an AC signal detection means that detects the amount of electricity in the AC signal system, and a smoothing capacitor. a command signal generation unit that receives a target voltage command indicating a target terminal voltage of the target terminal voltage and a detection output of the voltage detection means, and generates an AC voltage command signal for suppressing these deviations to zero according to the detection output of the AC signal detection means; With means.
目標電圧指令と電圧検出手段の検出出力とを比較して両
者の偏差に反比例した補正値を出力する補正値出力手段
と、基準搬送波信号に前記補正値を加えた搬送波信号を
出力する搬送波出力手段と、搬送波信号と交流電圧指令
信号とを比較し、この比較結果に応じたパルス幅変調信
号をスイッチング素子群へ出力するパルス幅変調信号発
生手段を備えている電力変換装置を構成したものである
。A correction value output means that compares the target voltage command and the detection output of the voltage detection means and outputs a correction value that is inversely proportional to the deviation between the two; and a carrier wave output means that outputs a carrier signal obtained by adding the correction value to a reference carrier signal. The power converter is configured with a pulse width modulation signal generating means that compares the carrier wave signal and the AC voltage command signal and outputs a pulse width modulation signal to the switching element group according to the comparison result. .
第２の装置として、平滑コンデンサを含む直流信号系と
交流信号系との間に挿入されたスイッチング素子群を有
し、パルス幅変調信号を受けてスイッチング素子群を作
動して交流電力を直流電力に変換する電力変換手段と、
平滑コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
交流信号系の電気量を検出する交流信号検出手段と、平
滑コンデンサの目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧
検出手段の検出出力を受け、これらの偏差を零に抑制す
るための交流電圧指令信号を交流信号検出手段の検出出
力に応じて生成する指令信号生成手段と、目標電圧指令
と電圧検出手段の検出出力とを比較して両者の偏差に比
例した補正値を出力する補正値出力手段と、補正値を基
に交流電圧指令信号を修正する指令信号修正手段と、基
準搬送波信号を出力する搬送波出力手段と、基準搬送波
信号と指令信号修正手段の出力信号とを比較し、この比
較結果に応じたパルス幅変調信号をスイッチング素子群
へ出力するパルス幅変調信号発生手段と、を備えている
電力変換装置を構成したものである。The second device has a switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, and operates the switching element group in response to a pulse width modulation signal to convert AC power into DC power. a power conversion means for converting into
Voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor;
AC signal detection means for detecting the amount of electricity in the AC signal system, and an AC voltage command signal for receiving the target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor and the detection output of the voltage detection means and suppressing the deviation thereof to zero. a command signal generation means for generating the voltage according to the detection output of the AC signal detection means; and a correction value output means for comparing the target voltage command and the detection output of the voltage detection means and outputting a correction value proportional to the deviation between the two. , the command signal modification means for modifying the AC voltage command signal based on the correction value, the carrier wave output means for outputting the reference carrier signal, and the output signal of the reference carrier wave signal and the command signal modification means are compared, and based on the comparison result. A power conversion device is configured, comprising pulse width modulation signal generation means for outputting a corresponding pulse width modulation signal to a switching element group.
第３の装置として、平滑コンデンサを含む直流信号系と
交流信号系との間に挿入されたスイッチング素子群を有
し、パルス幅変調信号を受けてスイッチング素子群を作
動して交流電力を直流電力に変換する電力変換手段と、
平滑コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
交流信号系の電気量を検出する交流信号検出手段と、平
滑コンデンサの目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧
検出手段の検出出力を受け、これらの偏差を零に抑制す
るための交流電圧指令信号を交流信号検出手段の検出出
力に応じて生成する指令信号生成手段と、搬送波信号の
基準値と電圧検出手段の検出出力とを比較して両者の偏
差に反比例した補正値。The third device has a switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, and operates the switching element group in response to a pulse width modulation signal to convert AC power into DC power. a power conversion means for converting into
Voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor;
AC signal detection means for detecting the amount of electricity in the AC signal system, and an AC voltage command signal for receiving the target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor and the detection output of the voltage detection means and suppressing the deviation thereof to zero. a command signal generating means that generates a command signal according to the detected output of the AC signal detecting means, and a correction value that is inversely proportional to the deviation between the two by comparing a reference value of the carrier wave signal and the detected output of the voltage detecting means.
を出力する補正値出力手段と、基準搬送波信号に前記補
正値を加えた搬送波信号を出力する搬送波出力手段と、
搬送波信号と指令信号修正手段の出力信号とを比較し、
その比較結果に応じたパルス幅変調信号をスイッチング
素子群へ出力するパルス幅変調信号発生手段と、を備え
ている電力変換装置を構成したものである。a correction value output means for outputting the correction value; and a carrier wave output means for outputting a carrier signal obtained by adding the correction value to a reference carrier signal;
Comparing the carrier signal and the output signal of the command signal modification means,
The present invention constitutes a power conversion device including pulse width modulation signal generating means for outputting a pulse width modulation signal to a switching element group in accordance with the comparison result.
第１の方法として、平滑コンデンサを含む直流信号系と
交流信号系との間に挿入されたスイッチング素子群に対
するパルス幅変調信号を生成するに際して、平滑コンデ
ンサの目標端子電圧を示す目標電圧指令と平滑コンデン
サの端子電圧との偏差を零に抑制するための交流電圧指
令信号を交流信号系の電気量に基づいて生成し、交流電
圧指令信号と搬送波信号の振幅の大きさを比較し、この
比較結果からパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅
変調信号によりスイッチング素子群の作動を制御し、平
滑コンデンサの端子電圧が変動したときには平滑コンデ
ンサの端子電圧と目標端子電圧との差に反比例した補正
値で搬送波信号の振幅を変える電力変換装置の制御方法
を採用したものである。As a first method, when generating a pulse width modulation signal for a switching element group inserted between a DC signal system and an AC signal system including a smoothing capacitor, a target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor An AC voltage command signal to suppress the deviation from the terminal voltage of the capacitor to zero is generated based on the electrical quantity of the AC signal system, and the magnitude of the amplitude of the AC voltage command signal and carrier wave signal is compared, and the comparison result is A pulse width modulation signal is generated from , the operation of the switching element group is controlled by this pulse width modulation signal, and when the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, a correction value inversely proportional to the difference between the terminal voltage of the smoothing capacitor and the target terminal voltage is generated. This method employs a power converter control method that changes the amplitude of the carrier signal.
第２の方法として、平滑コンデンサを含む直流信号系と
交流信号系との間に挿入されたスイッチング素子群に対
するパルス幅変調信号を生成するに際して、平滑コンデ
ンサの目標端子電圧を示す目標電圧指令と平滑コンデン
サの端子電圧との偏差を零に抑制するための交流電圧指
令信号を交流信号系の電気量に基づいて生成し、交流電
圧指令信号と搬送波信号の振幅の大きさを比較し、この
比較結果からパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅
変調信号によりスイッチング素子群の作動を制御し、平
滑コンデンサの端子電圧が変動したときには、平滑コン
デンサの端子電圧と目標端子電圧との差に比例した補正
値で交流電圧指令信号の振幅を変える電力変換装置の制
御方法を採用したものである。As a second method, when generating a pulse width modulation signal for a switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, a target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor and a smoothing An AC voltage command signal to suppress the deviation from the terminal voltage of the capacitor to zero is generated based on the electrical quantity of the AC signal system, and the magnitude of the amplitude of the AC voltage command signal and carrier wave signal is compared, and the comparison result is A pulse width modulation signal is generated from , the operation of the switching element group is controlled by this pulse width modulation signal, and when the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, a correction is made in proportion to the difference between the terminal voltage of the smoothing capacitor and the target terminal voltage. This method employs a power converter control method that changes the amplitude of the AC voltage command signal depending on the value.
定常時には交流電圧指令信号と搬送波信号との比較結果
を基にパルス幅変調信号を生成して平滑コンデンサの端
子電圧を一定電圧に制御する。−方、平滑コンデンサの
端子電圧が変動したときには、交流電圧指令信号を生成
するに先立って、平滑コンデンサの端子電圧の変動に応
じて搬送波信号の大きさを変えてパルス幅変調信号を生
成する。During steady state, a pulse width modulation signal is generated based on the comparison result between the AC voltage command signal and the carrier wave signal to control the terminal voltage of the smoothing capacitor to a constant voltage. - On the other hand, when the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, before generating the AC voltage command signal, a pulse width modulation signal is generated by changing the magnitude of the carrier signal according to the fluctuation of the smoothing capacitor terminal voltage.
すなわち平滑コンデンサの端子電圧の急激な変化を搬送
波信号の大きさを変えることによって抑制し、端子電圧
が定常値に維持された時点から搬送波信号をもとの大き
さに戻す、これにより交流電圧指令信号を生成する系に
応答遅れがあっても。In other words, the sudden change in the terminal voltage of the smoothing capacitor is suppressed by changing the magnitude of the carrier signal, and the carrier signal is returned to its original magnitude from the point when the terminal voltage is maintained at a steady value. Even if there is a response delay in the system that generates the signal.
端子電圧の変動に応じて搬送波信号の大きさを変えるこ
とによって端子電圧を一定電圧に維持することができ、
平滑コンデンサの小容量化が可能となる。また端子電圧
が変動した場合、搬送波信号の大きさは一定にした状態
で、交流電圧指令信号の大きさを強制的に変えてパルス
幅変調信号を生成しても、端子電圧の変動に応じて即座
に端子電圧を一定電圧に維持することも可能である。The terminal voltage can be maintained at a constant voltage by changing the magnitude of the carrier wave signal according to fluctuations in the terminal voltage.
It becomes possible to reduce the capacity of the smoothing capacitor. Furthermore, when the terminal voltage fluctuates, even if the magnitude of the AC voltage command signal is forcibly changed to generate a pulse width modulation signal while the magnitude of the carrier wave signal is kept constant, It is also possible to immediately maintain the terminal voltage at a constant voltage.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図において、ＰＷＭ変換器４はトランジスタなどの
スイッチング素子とダイオードなどを有し、平滑コンデ
ンサ５を含む直流信号系と変圧器１、リアクトル２を含
む交流信号系との間に挿入され、ＰＷＭ信号を受けてト
ランジスタを作動し交流電力を直流電力に変換する電力
変換手段として構成されている。このＰＷＭ変換器４は
ＰＷＭ信号によって電力を変換するため、電源周波数の
高調波成分を抑制することができ、ＰＷＭ信号によって
順変換による電動運転及び逆変換による回生運転が可能
となって４する。そしてＰＷＭｍ換器４の出力電力は平
滑コンデンサ５を介してインバータ６に供給されている
。また交流信号系には、交流信号系の電気量を検出する
交流信号検出手段として、交流電圧検出器１９と三相交
流電流検出器３が設けられており、交流電圧検出器１９
の出力が乗算塁９に供給され、三相交流電流検出器３の
出力が自動電流調節器１０に供給されている。In FIG. 1, a PWM converter 4 has a switching element such as a transistor, a diode, etc., and is inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor 5 and an AC signal system including a transformer 1 and a reactor 2. It is configured as a power conversion means that receives a signal and operates a transistor to convert AC power to DC power. Since this PWM converter 4 converts power using a PWM signal, harmonic components of the power supply frequency can be suppressed, and the PWM signal enables electric operation by forward conversion and regenerative operation by inverse conversion. The output power of the PWMm converter 4 is supplied to an inverter 6 via a smoothing capacitor 5. The AC signal system is also provided with an AC voltage detector 19 and a three-phase AC current detector 3 as AC signal detection means for detecting the amount of electricity in the AC signal system.
The output of the three-phase alternating current detector 3 is supplied to the automatic current regulator 10.
直流信号系には平滑コンデンサ５の端子電圧を検出する
電圧検出手段としての電圧検出器２０が設けられており
、電圧検出器２０の検出出力が自動電圧調節器８及び減
算器１３に供給されている。The DC signal system is provided with a voltage detector 20 as a voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor 5, and the detection output of the voltage detector 20 is supplied to the automatic voltage regulator 8 and the subtracter 13. There is.
すなわち各検出器の検出出力はＰＷＭ変換器４を制御す
るための制御装置に供給されている。That is, the detection output of each detector is supplied to a control device for controlling the PWM converter 4.
この制御装置は、電圧指令器７、自動電圧調節器８１乗
算器９、自動電流調節器１０、比較器１１、Ｍ動回路１
２．減算器１３、増幅器１４、基準電圧発生器１５、加
算器１６１乗算器１７゜搬送波発生器１８から構成され
ており、駆動回路１２の出力信号がＰＷＭ信号としてＰ
ＷＭ変換器４の各トランジスタに供給されるようになっ
ている。This control device includes a voltage command unit 7, an automatic voltage regulator 81, a multiplier 9, an automatic current regulator 10, a comparator 11, and an M dynamic circuit 1.
2. It consists of a subtracter 13, an amplifier 14, a reference voltage generator 15, an adder 161, a multiplier 17, and a carrier wave generator 18, and the output signal of the drive circuit 12 is converted into a PWM signal.
The signal is supplied to each transistor of the WM converter 4.
電圧指令器７は、平滑コンデンサ５の目標端子電圧を示
す直流の目標電圧指令を出力するように構成されており
、目標電圧指令が自動電圧調節器８と減算器１３に供給
されている。自動電圧調節器８は目標電圧指令と電圧検
出器２０の検出出力との偏差に応じた電流指令を生成し
、この電流指令を乗算器９へ出力するようになっている
。この電流指令は直流の信号であり、その極性と大きさ
によりＰＷＭ変換器４に対する電動運転または回生運転
を指令するようになっている。例えば電流指令の極性が
プラスのときにはＰＷＭ変換器４に対して回生運転が指
令されるようになっている。The voltage command unit 7 is configured to output a DC target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor 5, and the target voltage command is supplied to the automatic voltage regulator 8 and the subtractor 13. The automatic voltage regulator 8 generates a current command according to the deviation between the target voltage command and the detection output of the voltage detector 20, and outputs this current command to the multiplier 9. This current command is a direct current signal, and depending on its polarity and magnitude, it commands the PWM converter 4 to perform electric operation or regenerative operation. For example, when the polarity of the current command is positive, the PWM converter 4 is commanded to perform regenerative operation.
乗算器９は電流指令と交流電圧検出器１９の検出出力と
を乗算して電流の瞬時値を示す三相交流指令を生成し、
との三相交流指令を自動電流調節器１０へ出力するよう
になっている。自動電流調節器１０は三相交流指令と三
相交流電流検出器３の検出出力との偏差を零に抑制する
ための三相の交流電圧指令信号を生成し、交流電圧指令
信号を比較器１１へ出力するようになっている。二の交
流電圧指令はＰＷＭ変換器４の入力端子を指定するため
の指令値として生成されている０例えばＰＷＭ変換器４
の入力電圧を変圧器１の入力側の電圧よりも高めに指令
すると、ＰＷＭ変換器４から変圧器１側へ電流が流れ１
回生運転が実行される。The multiplier 9 multiplies the current command and the detection output of the AC voltage detector 19 to generate a three-phase AC command indicating the instantaneous value of the current,
A three-phase AC command is output to the automatic current regulator 10. The automatic current regulator 10 generates a three-phase AC voltage command signal for suppressing the deviation between the three-phase AC command and the detection output of the three-phase AC current detector 3 to zero, and converts the AC voltage command signal into a comparator 11. It is designed to output to. The second AC voltage command is generated as a command value for specifying the input terminal of the PWM converter 4. For example, the PWM converter 4
When the input voltage of the transformer 1 is commanded to be higher than the voltage on the input side of the transformer 1, a current flows from the PWM converter 4 to the transformer 1 side.
Regenerative operation is performed.
逆に、ＰＷＭ変換器４の入力電圧を変圧器１の入力側の
電圧よりも低くする指令とすると、変圧器１からＰＷＭ
変換器４側へ電流が流れ、ＰＷＭ変換器４が電動運転さ
れる。すなわち、自動電圧調節器８１乗算器９、自動電
流調節器１ｏは指令信号生成手段として構成されている
。Conversely, if the command is to make the input voltage of the PWM converter 4 lower than the voltage on the input side of the transformer 1, the PWM
A current flows to the converter 4 side, and the PWM converter 4 is operated electrically. That is, the automatic voltage regulator 81, multiplier 9, and automatic current regulator 1o are configured as command signal generating means.
比較器１１は、第２図の（Ａ）に示されるように１乗算
器１７からの搬送波信号（ＩＫＨ２）の信号と交流電圧
指令とを比較し、この比較結果に応じたＰＷＭ信号を生
成し、このＰＷＭ信号を駆動回路１２を介してＰＷＭ変
換器４の各トランジスタへ供給するようになっている。The comparator 11 compares the carrier wave signal (IKH2) from the 1 multiplier 17 with the AC voltage command, as shown in FIG. 2(A), and generates a PWM signal according to the comparison result. , this PWM signal is supplied to each transistor of the PWM converter 4 via the drive circuit 12.
すなわち、比較器１１．駆動回路１２はパルス輻変調信
号発生手段として構成されている。That is, comparator 11. The drive circuit 12 is configured as a pulse radiation modulation signal generating means.
乗算器１７には、搬送波発生器１８からの搬送波信号が
供給されているとともに、加算器１６を介して基準電圧
発生器１５からの直流電圧及び増幅器１４．減算器１３
からの直流電圧が供給されるようになっている。減算器
１３は目標端子電圧と電圧検出器２０の検出出力との偏
差に反比例した補正値を出力する補正値出力手段として
構成されており、この補正値を増幅器１４を介して加算
器１６へ出力するようになっている。すなわち。The multiplier 17 is supplied with the carrier wave signal from the carrier wave generator 18, and is also supplied with the DC voltage from the reference voltage generator 15 and the amplifier 14 through the adder 16. Subtractor 13
DC voltage is supplied from the The subtracter 13 is configured as a correction value output means that outputs a correction value that is inversely proportional to the deviation between the target terminal voltage and the detection output of the voltage detector 20, and outputs this correction value to the adder 16 via the amplifier 14. It is supposed to be done. Namely.
減算器１３は、コンデンサ５の端子電圧が目標端子電圧
よりも高くなったときに負の電圧を出力し。The subtracter 13 outputs a negative voltage when the terminal voltage of the capacitor 5 becomes higher than the target terminal voltage.
逆に端子電圧が目標端子電圧よりも低くなったときには
正の信号を出力するようになっている。そして減算器１
３の出力信号は増幅器１４で増幅された後基準電圧発生
器１５からの直流電圧と加算器１６で加算され、乗算器
１７へ供給される０乗算器１７は、搬送波発生器１８か
ら出力される基準搬送波信号に、加算器１６からの基準
電圧及び補正値を加えた搬送波信号を出力するようにな
っている。すなわち乗算器１７、搬送波発生器１８は搬
送波出力手段として構成されている。Conversely, when the terminal voltage becomes lower than the target terminal voltage, a positive signal is output. and subtractor 1
The output signal of 3 is amplified by an amplifier 14 and then added to the DC voltage from a reference voltage generator 15 by an adder 16, and the output signal of 0 is supplied to a multiplier 17. A carrier wave signal obtained by adding the reference voltage and correction value from the adder 16 to the reference carrier wave signal is output. That is, the multiplier 17 and carrier wave generator 18 are configured as carrier wave output means.
以上の構成において、目標電圧指令に基づいてＰＷＭ変
換器４にＰＷＭ信号が入力されると交流電力が直流電力
に変換され、直流電力が平滑コンデンサ５を介してイン
バータ６に供給される。すなわち電流指令に基づいて電
動運転が指令されたときには直流電力が順次インバータ
６に供給される。In the above configuration, when a PWM signal is input to the PWM converter 4 based on the target voltage command, AC power is converted to DC power, and the DC power is supplied to the inverter 6 via the smoothing capacitor 5. That is, when electric operation is commanded based on the current command, DC power is sequentially supplied to the inverter 6.
一方、インバータ６の負荷の状態が変り、インバータ６
が回生運転されて平滑コンデンサ５の端子電圧が目標端
子電圧よりも高くなると、減算器１３の出力電圧が負と
なり、この信号が増幅器ｌ４を介して加算器１６へ出力
される。この信号が基準電圧発生器１５の基準電圧と加
算されると直流電圧のレベルが低下し、搬送波信号の振
幅が小さくなる。そして、この振幅の小さくなった搬送
波信号が比較器１１に供給されると、第２図の（Ｂ）に
示されるように、ＰＷＭ信号のパルス幅が急激に変り、
ＰＷＭ変換器４の入力電圧を変圧器１の入力側の電圧よ
りも高くする制御がおこなわれ、ＰＷＭ変換器４が回生
運転される。これにより、直流信号系の電力が交流信号
系に戻され、平滑コンデンサ５の端子電圧が低下する。On the other hand, the load condition of the inverter 6 changes, and the inverter 6
When the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 becomes higher than the target terminal voltage due to regenerative operation, the output voltage of the subtracter 13 becomes negative, and this signal is output to the adder 16 via the amplifier l4. When this signal is added to the reference voltage of the reference voltage generator 15, the level of the DC voltage decreases, and the amplitude of the carrier wave signal decreases. When this carrier wave signal with reduced amplitude is supplied to the comparator 11, the pulse width of the PWM signal changes rapidly, as shown in FIG. 2(B).
Control is performed to make the input voltage of the PWM converter 4 higher than the voltage on the input side of the transformer 1, and the PWM converter 4 is operated in a regenerative manner. As a result, the power of the DC signal system is returned to the AC signal system, and the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 decreases.
すなわち、第３図に示されるように、平滑コンデンサ５
の端子電圧が目標電圧指令よりも高くなると搬送波信号
の振幅が小さくなり、ＰＷＭ変換器４の回生運転によっ
て平滑コンデンサ５の端子電圧が低下する。そして平滑
コンデンサ５の端子電圧が目標端子電圧に戻されると減
算器１３の出力が零となり、搬送波信号の振幅がもとの
状態に復帰する。That is, as shown in FIG.
When the terminal voltage becomes higher than the target voltage command, the amplitude of the carrier wave signal becomes smaller, and the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 decreases due to the regenerative operation of the PWM converter 4. When the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 is returned to the target terminal voltage, the output of the subtracter 13 becomes zero, and the amplitude of the carrier wave signal returns to its original state.
このように１本実施例においては、平滑コンデンサ５の
端子電圧が変動した場合、交流電圧指令を生成する制御
に先行して、直流信号系によって搬送波信号の振幅が小
さくなるため、自動電圧調節器８、乗算器９、自動電流
調節器１ｏに応答遅れがあっても、平滑コンデンサ５の
端子電圧の変動を瞬時に抑制することができる。このた
め平滑コンデンサ５の小容量化が可能となる。In this way, in this embodiment, when the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 fluctuates, the amplitude of the carrier signal is reduced by the DC signal system prior to the control to generate the AC voltage command, so that the automatic voltage regulator 8. Even if there is a response delay in the multiplier 9 and the automatic current regulator 1o, fluctuations in the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 can be instantly suppressed. Therefore, the capacity of the smoothing capacitor 5 can be reduced.
また第４図に示されるように、減算器１３、増幅器１４
、基準電圧発生器１５、加算器１６、乗算器１７の代り
に除算器２１を設け、電圧検出器２０の出力信号を除算
器２１の基準電圧で除算し、両者の偏差に反比例した補
正値を生成し、この補正値に、搬送波発生器１８からの
基準搬送波信号に加えて搬送波信号を出力すれば、前記
実施例と同様な効果を得ることができる。この場合、乗
算器２１と搬送波発生器１８は補正値出力手段及び搬送
波出力手段を構成することになる。Further, as shown in FIG. 4, a subtracter 13, an amplifier 14
, a divider 21 is provided in place of the reference voltage generator 15, adder 16, and multiplier 17, and the output signal of the voltage detector 20 is divided by the reference voltage of the divider 21, and a correction value inversely proportional to the deviation between them is obtained. By generating a carrier wave signal and outputting a carrier wave signal in addition to the reference carrier wave signal from the carrier wave generator 18 in addition to the reference carrier wave signal from the carrier wave generator 18, the same effect as in the previous embodiment can be obtained. In this case, the multiplier 21 and carrier wave generator 18 constitute correction value output means and carrier wave output means.
一方、搬送波信号の振幅を一定とし、交流電圧指令の振
幅を変える場合の実施例が第５図に示されている。On the other hand, an embodiment in which the amplitude of the carrier wave signal is constant and the amplitude of the AC voltage command is varied is shown in FIG.
すなわち、第５図においては、自動電流調節器１０と比
較器１１の間に乗算器２２が設けられており、加算器１
６の出力信号が乗算器２２に入力され、搬送波発生器１
８の出力信号が比較器１１に入力されるようになってい
る。さらに減算器１３の出力信号が増幅器１４に入力さ
れるようになっている。この減算器１ｊは電圧検出器２
０の検出出力と目標電圧指令との偏差に比例した補正値
を出力する補正値出力手段として構成されている。すな
わち、減算器１３は平滑コンデンサ５の端子電圧が目標
端子電圧よりも高くなったときに、この偏差に比例した
信号を出力するようになっている。That is, in FIG. 5, a multiplier 22 is provided between the automatic current regulator 10 and the comparator 11, and an adder 1
6 is input to the multiplier 22, and the output signal of the carrier wave generator 1
The output signal of 8 is input to the comparator 11. Furthermore, the output signal of the subtracter 13 is input to an amplifier 14. This subtracter 1j is the voltage detector 2
The correction value output means outputs a correction value proportional to the deviation between the zero detection output and the target voltage command. That is, when the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 becomes higher than the target terminal voltage, the subtracter 13 outputs a signal proportional to this deviation.
乗算器２２は加算器１６からの直流信号と自動電流調節
器１０からの交流電圧指令とを乗算し。Multiplier 22 multiplies the DC signal from adder 16 and the AC voltage command from automatic current regulator 10.
交流電圧指令信号を加算器１６からの補正値を基に修正
する指令信号修正手段として構成されている。なお搬送
波発生器１８は基準搬送波信号を出力する搬送波出力手
段として構成されている。It is configured as a command signal modification means for modifying the AC voltage command signal based on the correction value from the adder 16. Note that the carrier wave generator 18 is configured as a carrier wave output means for outputting a reference carrier wave signal.
本実施例においては、平滑コンデンサ５の端子電圧が目
標端子電圧よりも高くなると正の直流電圧が減算器１３
から出力され、基準電圧発生器１５から出力される基準
電圧のレベルが高くなり。In this embodiment, when the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 becomes higher than the target terminal voltage, the positive DC voltage increases to the subtracter 13.
The level of the reference voltage output from the reference voltage generator 15 increases.
この直流電圧が乗算器２２に供給される。これにより交
流電圧指令に振幅が大きくなり、振幅の大きくなった交
流電圧指令と振幅一定の搬送波信号とが比較器１１によ
って比較され、この比較結果に応じたＰＷＭ信号がＰＷ
Ｍ変換器４へ供給される。この場合、搬送波信号振幅が
一定であっても交流電圧指令の振幅が大きくなるため、
交流電圧指令の振幅が一定で搬送波信号の振幅が小さく
なったときと同様な制御によってＰＷＭ変換器４が回生
運転され、平滑コンデンサ５の端子電圧が低下する。This DC voltage is supplied to the multiplier 22. This increases the amplitude of the AC voltage command, and the comparator 11 compares the AC voltage command with the increased amplitude with the carrier wave signal of constant amplitude, and the PWM signal according to the comparison result is
The signal is supplied to the M converter 4. In this case, even if the carrier wave signal amplitude is constant, the amplitude of the AC voltage command increases, so
The PWM converter 4 is operated regeneratively by the same control as when the amplitude of the AC voltage command is constant and the amplitude of the carrier wave signal is small, and the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 is reduced.
このように１本実施例においては、交流電圧指令を生成
するための系に応答遅れがある場合でも、平滑コンデン
サの端子電圧が変動したときに、この端子電圧の変動に
応じて交流電圧指令の振幅を即座に変えるようにしたた
め、平滑コンデンサ５の端子電圧の変動を即座に抑制す
ることができ、平滑コンデンサ５の小容量化が可能とな
る。In this way, in this embodiment, even if there is a response delay in the system for generating the AC voltage command, when the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, the AC voltage command is adjusted according to the fluctuation of the terminal voltage. Since the amplitude is changed immediately, fluctuations in the terminal voltage of the smoothing capacitor 5 can be suppressed immediately, and the capacity of the smoothing capacitor 5 can be reduced.
また、従来装置と前記各実施例における装置とを比較す
るための実験をおこなったところ、第６図及び第７図に
示されるような実験結果が得られた。Further, when an experiment was conducted to compare the conventional apparatus and the apparatus in each of the above embodiments, experimental results as shown in FIGS. 6 and 7 were obtained.
第６図に示されるように、従来のものはコンデンサの端
子電圧Ｖｃの上昇を抑制するのに多くの時間を要するが
、第７図に示されるように１本発明に係る装置の場合に
は、コンデンサの端子電圧Ｖｃの上昇を短時間で抑制で
きることが理解される。As shown in FIG. 6, the conventional device takes a long time to suppress the rise in the terminal voltage Vc of the capacitor, but as shown in FIG. 7, in the case of the device according to the present invention, , it is understood that the increase in the terminal voltage Vc of the capacitor can be suppressed in a short time.
以上説明したように、本発明によれば、直流信号系を基
に生成される補正値に従って搬送波信号の振幅または交
流電圧指令の振幅を変えるようにしたため、交流電圧指
令を生成する系に応答遅れがある場合でも、平滑コンデ
ンサの端子電圧の変動を短時間で抑制することができ、
平滑コンデンサの小容量化が可能となる。As explained above, according to the present invention, since the amplitude of the carrier signal or the amplitude of the AC voltage command is changed according to the correction value generated based on the DC signal system, there is a response delay in the system that generates the AC voltage command. Even if there is a
It becomes possible to reduce the capacity of the smoothing capacitor.
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示す装置の作用を説明するための波形図、第３図は
目標電圧指令と搬送波信号の振幅との関係を示す特性図
、第４図は本発明の他の実施例を示す構成図、第５図は
本発明のさらに他の実施例を示す構成図、第６図は従来
例の実験結果を示す波形図、第７図は本発明に係る装置
の実験結果を示す波形図である。
１・・・変圧器、３・・・三相交流電流検出器。
４・・・ＰＷＭ変換器、５・・・平滑コンデンサ、６・
・・インバータ、７・・・電圧指令器、８・・・自動電
圧調節器、９・・・乗算器、１０・・・自動電流調節器
、１１・・・比較器。
１２・・・駆動回路、１３・・・減算器、１５・・・基
準電圧発生器、１６・・・加算器。
１７・・・乗算器、１８・・・搬送波発生器、１９・・
・交流電圧検出器、２０・・・電圧検出器。
２１・・・除算器、２２・・・乗算器、２３・・・減算
器。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a characteristic diagram showing the relationship between the target voltage command and the amplitude of the carrier wave signal, and FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a waveform diagram showing the experimental results of the conventional example, and FIG. 7 is a waveform diagram showing the experimental results of the apparatus according to the present invention. 1...Transformer, 3...Three-phase AC current detector. 4... PWM converter, 5... Smoothing capacitor, 6...
... Inverter, 7... Voltage command device, 8... Automatic voltage regulator, 9... Multiplier, 10... Automatic current regulator, 11... Comparator. 12...Drive circuit, 13...Subtractor, 15...Reference voltage generator, 16...Adder. 17... Multiplier, 18... Carrier wave generator, 19...
- AC voltage detector, 20... voltage detector. 21... Divider, 22... Multiplier, 23... Subtractor.
Claims (1)
間に挿入されたスイッチング素子群を有し、パルス幅変
調信号を受けてスイッチング素子群を作動して交流電力
を直流電力に変換する電力変換手段と、平滑コンデンサ
の端子電圧を検出する電圧検出手段と、交流信号系の電
気量を検出する交流信号検出手段と、平滑コンデンサの
目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧検出手段の検出
出力とを受け、これらの偏差を零に抑制するための交流
電圧指令信号を交流信号検出手段の検出出力に応じて生
成する指令信号生成手段と、目標電圧指令と電圧検出手
段の検出出力とを比較して両者の偏差に反比例した補正
値を出力する補正値出力手段と、基準搬送波信号に前記
補正値を加えた搬送波信号を出力する搬送波出力手段と
、搬送波信号と交流電圧指令信号とを比較し、この比較
結果に応じたパルス幅変調信号をスイッチング素子群へ
出力するパルス幅変調信号発生手段を備えている電力変
換装置。 ２、平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との
間に挿入されたスイッチング素子群を有し、パルス幅変
調信号を受けてスイッチング素子群を作動して交流電力
を直流電力に変換する電力変換手段と、平滑コンデンサ
の端子電圧を検出する電圧検出手段と、交流信号系の電
気量を検出する交流信号検出手段と、平滑コンデンサの
目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧検出手段の検出
出力を受け、これらの偏差を零に抑制するための交流電
圧指令信号を交流信号検出手段の検出出力に応じて生成
する指令信号生成手段と、目標電圧指令と電圧検出手段
の検出出力とを比較して両者の偏差に比例した補正値を
出力する補正値出力手段と、補正値を基に交流電圧指令
信号を修正する指令信号修正手段と、基準搬送波信号を
出力する搬送波出力手段と、基準搬送波信号と指令信号
修正手段の出力信号とを比較し、この比較結果に応じた
パルス幅変調信号をスイッチング素子群へ出力するパル
ス幅変調信号発生手段と、を備えている電力変換装置。 ３、平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との
間に挿入されたスイッチング素子群を有し、パルス幅変
調信号を受けてスイッチング素子群を作動して交流電力
を直流電力に変換する電力変換手段と、平滑コンデンサ
の端子電圧を検出する電圧検出手段と、交流信号系の電
気量を検出する交流信号検出手段と、平滑コンデンサの
目標端子電圧を示す目標電圧指令と電圧検出手段の検出
出力を受け、これらの偏差を零に抑制するための交流電
圧指令信号を交流信号検出手段の検出出力に応じて生成
する指令信号生成手段と、搬送波信号の基準値と電圧検
出手段の検出出力とを比較して両者の偏差に反比例した
補正値を出力する補正値出力手段と、基準搬送波信号に
前記補正値を加えた搬送波信号を出力する搬送波出力手
段と、搬送波信号と指令信号修正手段の出力信号とを比
較し、その比較結果に応じたパルス幅変調信号をスイッ
チング素子群へ出力するパルス幅変調信号発生手段と、
を備えている電力変換装置。 ４、平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との
間に挿入されたスイッチング素子群に対するパルス幅変
調信号を生成するに際して、平滑コンデンサの目標端子
電圧を示す目標電圧指令と平滑コンデンサの端子電圧と
の偏差を零に抑制するための交流電圧指令信号を交流信
号系の電気量に基づいて生成し、交流電圧指令信号と搬
送波信号の振幅の大きさを比較し、この比較結果からパ
ルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号により
スイッチング素子群の作動を制御し、平滑コンデンサの
端子電圧が変動したときには平滑コンデンサの端子電圧
と目標端子電圧との差に反比例した補正値で搬送波信号
の振幅を変える電力変換装置の制御方法。 ５、平滑コンデンサを含む直流信号系と交流信号系との
間に挿入されたスイッチング素子群に対するパルス幅変
調信号を生成するに際して、平滑コンデンサの目標端子
電圧を示す目標電圧指令と平滑コンデンサの端子電圧と
の偏差を零に抑制するための交流電圧指令信号を交流信
号系の電気量に基づいて生成し、交流電圧指令信号と搬
送波信号の振幅の大きさを比較し、この比較結果からパ
ルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号により
スイッチング素子群の作動を制御し、平滑コンデンサの
端子電圧が変動したときには、平滑コンデンサの端子電
圧と目標端子電圧との差に比例した補正値で交流電圧指
令信号の振幅を変える電力変換装置の制御方法。[Claims] 1. A switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, and receiving a pulse width modulation signal to operate the switching element group to generate AC power. A power conversion means for converting to DC power, a voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor, an AC signal detection means for detecting the quantity of electricity of the AC signal system, and a target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor. a command signal generating means that receives the detected output of the voltage detecting means and generates an AC voltage command signal for suppressing these deviations to zero according to the detected output of the AC signal detecting means; and a target voltage command and the voltage detecting means. a correction value output means for outputting a correction value that is inversely proportional to the deviation between the two by comparing the detection output of the reference carrier signal, a carrier wave output means for outputting a carrier signal obtained by adding the correction value to a reference carrier signal, and a carrier wave signal and an alternating current voltage. A power conversion device comprising pulse width modulation signal generating means for comparing the pulse width modulation signal with a command signal and outputting a pulse width modulation signal to a switching element group according to the comparison result. 2. Power that has a switching element group inserted between a DC signal system and an AC signal system including a smoothing capacitor, and converts AC power into DC power by operating the switching element group in response to a pulse width modulation signal. A conversion means, a voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor, an AC signal detection means for detecting the electrical quantity of the AC signal system, a target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor, and a detection output of the voltage detection means. and a command signal generation means that generates an AC voltage command signal for suppressing these deviations to zero according to the detection output of the AC signal detection means, and compares the target voltage command and the detection output of the voltage detection means. a correction value output means for outputting a correction value proportional to the deviation between the two; a command signal modification means for modifying the AC voltage command signal based on the correction value; a carrier output means for outputting a reference carrier signal; and pulse width modulation signal generation means for comparing the output signal of the command signal modification means and outputting a pulse width modulation signal to a switching element group according to the comparison result. 3. Power that has a switching element group inserted between a DC signal system and an AC signal system including a smoothing capacitor, and converts AC power into DC power by operating the switching element group in response to a pulse width modulation signal. A conversion means, a voltage detection means for detecting the terminal voltage of the smoothing capacitor, an AC signal detection means for detecting the electrical quantity of the AC signal system, a target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor, and a detection output of the voltage detection means. and a command signal generation means for generating an AC voltage command signal for suppressing these deviations to zero according to the detection output of the AC signal detection means, and a reference value of the carrier wave signal and the detection output of the voltage detection means. A correction value output means for comparing and outputting a correction value inversely proportional to the deviation between the two, a carrier wave output means for outputting a carrier wave signal obtained by adding the correction value to a reference carrier wave signal, and an output signal of the carrier wave signal and command signal correction means. and a pulse width modulation signal generating means for outputting a pulse width modulation signal to the switching element group according to the comparison result;
A power converter equipped with 4. When generating a pulse width modulation signal for a switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, the target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor and the terminal voltage of the smoothing capacitor are An AC voltage command signal is generated based on the electrical quantity of the AC signal system to suppress the deviation from This pulse width modulation signal is used to control the operation of the switching element group, and when the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, the carrier wave signal is adjusted with a correction value inversely proportional to the difference between the terminal voltage of the smoothing capacitor and the target terminal voltage. A control method for a power conversion device that changes amplitude. 5. When generating a pulse width modulation signal for a switching element group inserted between a DC signal system including a smoothing capacitor and an AC signal system, the target voltage command indicating the target terminal voltage of the smoothing capacitor and the terminal voltage of the smoothing capacitor are An AC voltage command signal is generated based on the electrical quantity of the AC signal system to suppress the deviation from A signal is generated, and the operation of the switching element group is controlled by this pulse width modulation signal. When the terminal voltage of the smoothing capacitor fluctuates, the AC voltage is adjusted with a correction value proportional to the difference between the terminal voltage of the smoothing capacitor and the target terminal voltage. A method for controlling a power conversion device that changes the amplitude of a command signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9774389A JPH02276475A (en) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9774389A JPH02276475A (en) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Power conversion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276475A true JPH02276475A (en) | 1990-11-13 |
Family
ID=14200373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9774389A Pending JPH02276475A (en) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Power conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02276475A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997003493A1 (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-30 | Hitachi, Ltd. | Electric power converter for ac electric vehicles |
| JP2014236662A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power conversion device |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP9774389A patent/JPH02276475A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997003493A1 (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-30 | Hitachi, Ltd. | Electric power converter for ac electric vehicles |
| JP2014236662A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power conversion device |
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