JPH02299471A - Ｐｗｍコンバータ装置の制御方法 - Google Patents

Ｐｗｍコンバータ装置の制御方法

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JPH02299471A
JPH02299471A JP1119416A JP11941689A JPH02299471A JP H02299471 A JPH02299471 A JP H02299471A JP 1119416 A JP1119416 A JP 1119416A JP 11941689 A JP11941689 A JP 11941689A JP H02299471 A JPH02299471 A JP H02299471A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明ばＰＷＭコンバータ装置の制御方法の債良に関
するものであるつ 〔従来の技術〕 交直変換装置に怜ける無効′１力を制御するものさして
、特公昭６１−３７１１６４号公報があるっこれは電圧
形パルス幅変調形インバータを使用した交流電動機の制
智装竜であるが、交流電源側の無効電力と交直変換器の
＠光出力電圧を検出し。
無効電力が設定値となるように電源電圧に対して同相成
分電圧の大きさを制御するき共に直流（圧が設定値とな
るように電源電圧に対して９０°位相差成分電圧の大き
さに制御している。
これにより１ｔＩＩＩｈ機の電動運転と回生制動が可能
で、かつ交流１源の力率を高くできる。
又ｐｗＭインバータ装電において電圧信号を補正するも
のとしてｉｌｌえば特開昭６０−２２９６７８号公報等
がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のＰＷＭコンバータのような交直変換装置は以上の
ように構成されているので電源電圧が上昇するとか特に
回生時１回生電流が増加すると直交電圧設定値Ｖｄ　及
び同相電圧設定＃ＬＶｑ　が太き（なりこのため三相交
流の電圧指令＠　Ｖ’ｕ　ｒ　Ｖｖ及びｖｗが太き（な
る。
このような問題を第３図のベクトル図で説明する。
図に於て電源電圧Ｅを基準として、無効電施工ｄ＝ｏ　
　の条件で有効電施工ｑが流れたとするき出力１！流工
は有効電施工ｑ　と等しくなす、＊源電圧Ｆ、お同相と
なる。また、交流電源き電力変換器との間に挿入された
＋１アクドルの電圧降下７Ｐ考えるとＷＬ工　となる。
従って電圧指令値Ｖ　はＶ＝Ｅ−ＷＬ工　に従い図の様
になり′１圧指令値＊ ■＊の電源電圧ＫＩＣ対し直交する成分が直交電圧設定
値Ｖ（１で表され同相な成分が同相電圧設定値ｖｑ　　
で表わされる。
すなわち力率が良好な状態でＶ　が非常に大きくなる。
この結果出力可能な三相交流電力は直流電圧斑　によっ
て限定されるため、電圧飽和を起し側倒が不安定になる
という問題点があった。
また直流電圧Ｋｄ　を充分余裕をもって大きくできるも
のにすると耐圧を確保するため装置が大がかりになると
いう問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので電圧飽和を起こさない、又精度の高い安定な制
匍ができるとともに、直流′直圧Ｅｄ　を充分余裕をも
って太き（し耐圧を確保する心安がない安価でコンパク
トなＰＷＭコンバータ装置を得るこきを目的とする。
〔課題７＆−解決するための手段〕 この発明に係るＰＷＭコンバータ装置の制御方＊ 法は同相電圧設定値Ｖｑ　の制限値を設定し・同相電圧
設定値が制限値に達したらこれをこえないように無効電
流を流すようにＰＷＭコンバータを制匍する。
〔作用〕
この発明に粘ける無効ｑ流の設定は同相電圧設定値が同
相電圧設定値の制嘩値に達したらその同相電圧設定値が
その制限値を一火ないようそれに見合った無効電流を流
す。
〔実唯列〕
以下この発明の一実施例を第１図のｐｗＭコンバータ装
竜のブロック図で説明する。
図において１１）は交流電源でありＵ相、Ｖ相及びＷ相
の三相交流電力を供給しており各相の供給端子にはそれ
ぞれリアクトル（２）が接続されている。
（３）は電力変換器であり、複数のトランジスタ（スイ
ッチング素子）（３−１）〜（３ｆ）及びダイオード（
整流素子）（３ｇ）〜（３１）からなり、トランジスタ
（３ａ）〜（３ｆ）及びダイオード（３ｇ）〜（３ｊ）
の各一対の接続点は、リアク゛トル（２）を介して交流
電源ｆ１）の供給端子に接続されているうそして、後述
するＰＷＭ信号作成回路からのＰＷＭ信号により。
交流電源（１）から供給される交流電力を所望の直流電
力に変換しているう（４）は電力変換器（３）のトラン
ジスタ対及びダイオード対の両端間における直流電圧Ｋ
ｄ　を平均化する平滑コンデンサでありこの平滑コンデ
ンサ（４）の両端間には電圧検出器（５）及び負荷１６
）が接続されている。
（７）はりアクドル（２）と電力変換器（３）との間に
設けられ交ａｍ源！１）と電力変換器（３）との間を流
れる三相交流の出力１流工ｕｅ工Ｖ及び工Ｗを検出する
ための電流検出器、（８）は交流電源（１）の供給端子
に接続され三相の交流電圧”ｕ　ｅ　”Ｖ及びＫｗの各
電圧位相θ訊、θＺＶ及びθＥＷを検出する位相検出器
。
（９）は座標変換器であり電圧位相θｚｕ　ＩθＦＮ及
びθＥｗＫ基づいて出力１！流工Ｕ、ＴＶ及び工ｗＰ直
交二軸の交流電源を基準とした出力電流の直交成分電施
工ｄ　（以後無効電施工ｄと呼ぶ）及び同相成分Ｍ施工
ｑ　（以後有効ｌｔ流施工呼ぶ）に変換しているう αυは減算器であり無効成流設定値工ｄ　から無効￥を
流１ｄ　を減篤している。　１１３は電流制御器であり
減’ＶｉＢｎ＋１からの差峨流信号に基づいて交流電源
を基準とした三相交流の電圧指令の直交成分電圧設定値
（以後直交電圧設定値と呼ぶ）　Ｖａ　を出力している
う ａ３は直流電圧設定回路であり直流電圧Ｅｄ　に相当す
る電圧役定堕略を出力している。α４は減算器であり電
圧設定値Ｂｄ　から直流１圧紀を減算している。０９は
暇田制＠器であり：＠、貫器α４からの差１ｖ！圧信号
に基づいて、有効シ施工ｑ　Ｋ相当する有効？を流没定
値工ｑ　を出力している。０［９は減算器であり有効電
流設定値工ｑから有効（施工ｑを減算している。口ηは
電流制御器であり減算器αｅからの差電流信号に基づい
て交流電源を基準とした三相交流の電圧指令の同相成分
電圧設定値（以後同相電圧設定値と呼ぶ）ｖｑ）Ｐ出力
しているつ０■（流制匈器α２及びαηに接続された座
標変換器で、［正位相θＫｕ　ＩθＫＶ　及びθＺＷＫ
基づいて。
直交二軸の直交電圧設定値’Ｖｄ　及び同相電圧設定値
Ｖｑ　を、三相の電圧指令値ｖｕ、ｖｖ　　及びｖｗ＊
に変換している。
０９〜ｌ′！ｎは３つのＰＷＭ信号作成回路でそれぞれ
＊　　　　＊ 同−嘴成要素からなり、各電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶ
ｗ　に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号信号−Ｐｆを
出力している。
例えば、Ｗ相用のＰＷＭ信号作成回路２Ｄは、出力電施
工Ｗの極性を判別する比較器のと、比較器匈の出力信号
に応じて矩形波状の電圧補正信号ΔＶを出力する調節器
鴨と、電圧指令値Ｖｗ　に電圧補正信号△Ｖを加電する
加算器−と、三角波状の搬送波ｖｃ　を出力する搬送波
発生器Ｉ２！９と、加算器１２４１Ｋより補正された電
圧指令値Ｖｗ　から搬送波Ｖｃ　を減電する減算器（イ
）と、減算器■の出力信号に応じてオン信号Ｑ及びＱを
出力する比較器（５）と。
オン信号Ｑ及びＱの立ち上がりタイミングを電圧補正信
号△ＶＫ比例した時間だけ遅延させてＰＷＭ信号信号−
びＰｆ　として出力する遅延要素■及び１２１々を備え
ている。
ｍ、ａｕは補償器、（イ）は電源電圧を補償する電源電
圧補償器、（至）は直流電圧記　によって限定され。
三相交流電圧ｖｕ　＋　”７　＋　ｖＷ　が電圧飽和を
起こさない様、同相電圧設定値ｖｑ　の制限値ｖｑＬＭ
　を設定する同相電圧制限値設定回路、３４は同相電圧
制限値設定回路（至）の出力である同相電圧制限値Ｖｑ
ＬＭから同相電圧設定値ｖｑ　を減算する減算器、（至
）は上記減算器［有］の出力を例えば積分演算し無効′
（流設定値工ｄ＊を出力する同相電圧制御器である。
次に第１図の動作について説明する。
電流検出器（７）は、出力［施工ｕ　＊　工Ｔ　＋及び
工Ｗを検出して、座標変換器（９１及びＰＷＭ信号作成
回路０９〜１２１１に入力する。又１位相検出器（８）
は、交流電圧Ｅｕ・ＺＶ及びｇｗの電圧位相θＢｕ・θ
ＥＶ　及びθＥ９Ｆを検出し、座標変換器ｆ９）及び０
９に入力する。
各電圧位相θＥｕ、θＫＶ　及びθＫＷは。
θＢｕ　”θ θＥｖ＝θ−（２１５）π θＥｗ＝θ＋（２／３　）π で表わされるう 座標変換器１９）は、交流電圧Ｅｕ　＋　ｘｖ　及びｇ
ｗの直流量に相当する電源電圧Ｅを基準として、出カ電
施工ｕ、工Ｖ　及び工Ｗの直流量に相当する出力電施工
の、電源電圧Ｅに対する直交成分（無効’ｆＪ！ｉ）工
ｄ　と、同相成分（有効電流）工ｑ　きを。
・・・■ から演算する。この演’Ｗ、により、無効１！流工ｄ及
び有効電施工ｑけ直流量に変換される。
一方、後述の方法で求める無効電流設定値工ｄ＊は、減
算器ａυにより無効電施工ｄが減算されて差電流信号と
なり、１！流制仰器＋１２に入力される。電流制御器１
３は、差電流信号を例えば比例積分演算し、１！圧指令
値ｖｕ、ｖｖ　及びＶＷの＋ｉｉ流量に相当する電圧指
令値Ｖ　の、電源電圧ＨＫ対する直交電圧設定値Ｖ（１
を出力する。
又、直流電圧設定回路α３から生成された電圧設定値融
け、減Ｘ器Ｉにより直流電圧記が減算されて差電圧信号
となり、電圧制御器０！９に入力される！！電圧御器０
９け、差電圧信号を例えば比例積分演算し、電源電圧コ
を基準としたききに同相成分となる出力電施工の有効電
流設定値工ｑを出力する。この有効電流設定値工ｑは、
減算器（Ｉ９により有効？４流工ｑが減算され、差′Ｒ
流傷信号なって電流側陶器へηに入力される。電流制御
器側は。
差′Ｒ流傷信号例えば比例積分演算し、電圧指令値Ｖ　
の電源電圧Ｅに対する同相電圧設定Ｍｖｑを出力する。
座標変換器α樽は、直交電圧設定値７６本及び同相電圧
設定値Ｖｑ　Ｖｃ基づいて、三相交流の電圧指令値ｖｕ
　＋　ｖｖ　　及びＶｗを。
から演算する。この演算により、直流量に相当する直交
電圧設定＠Ｖａ　及び同相電圧設定値Ｖｑ　は。
交流量の電圧指令［ｖｕ　＊　ｖｖ　　及びｖｗ＊に変
換され、各ＰＷＭ信号作成回路６９〜Ｑ１１に入力され
る。
ここで、Ｗ相のＰＷＭ信号作成回路２１１に注目し。
電圧補正信号ΔＶが零の場合について説明する。
電圧指令値Ｖ、は、減算器＠により搬送波ｖ０が減算さ
れて比較器＠に入力される。
比較器＠は、減算器■の出力信号に基づいて。
電圧指令値’７ｗ　♂搬送波ｖｃ　　とを比較し。
’ｖｗ’＞Ｖｏ の間はオン信号Ｑを出力し。
Ｖｃ＜　Ｖｃ の間はオン信号Ｑを出力する。これらのオン信号Ｑ及び
Ｑは、遅延要素（至）及び器により立ち上がりタイミン
グが遅延され、トランジスタ（３ｅ）　及び（３ｆ）を
それぞれオン駆動するためのＰＷＭ信号Ｐｅ　及びＰｆ
　となって出力される。遅延要素（至）及び彌は、トラ
ンジスタ（３ｅ）及び（３ｆ）のオフ動作遅れに起因す
るアーム短絡を防止している。
同相電圧制限値設定回路（至）は直流′ぽ圧ｋによって
限定され、三相交流電圧ｖｕ　ｅ　ｖｖ＊　ｖＷが電圧
飽和を起こさない様、同相電圧設定値’７ｑ　の制限値
である同相電圧制限値ｖｑＬＭを出力する。次に上記凶
相電圧制限値ｖｑＬＭけ減算器［有］により同相電圧設
定値Ｖｑ　を減算される。この減算器（至）の出力は同
相電圧制御器（至）で積分演算され、さらに同相電圧制
御器（至）により、同相電圧設定値Ｖｑ　が同相電圧制
限値ＶｑＬＭ以上の場合は上記積分演算の結果を先に述
べ念無効電流設定値工ｄとして出力し同相電圧設定値ｖ
ｑ車が同相電圧制限値ｖｑＬＭよシ小さい場合は零を出
力する。これにより同相電圧設定値ｖｑ＊が同相電圧制
限値ＶｑＬＭ以上になると無効電施工ｄが流れ同相電圧
設定値ｖｑ＊は同相電圧制限＠ＶｑＬＭ　に制限される
。これを第２図のベクトル図で示す。
同相電圧設定＠ｖｑ　が同相電圧制限値ＶｑＬＭ以上に
なると、無効電流制御手段ｄが所定値に設定され無効電
施工ｄが流れる。従って出力電施工は図のように無効電
施工ｄ　と有効Ｒ施工ｑのベクトル和であり力率角はφ
となる。同様にリアクトル（２）の電圧降下ＷＬ工　も
無効′Ｉ１１流工ｄによる電圧降下分ＷＩ、？（１と有
効１！流、ＩＱ＆Ｃよる電圧降下分ＷＬ工ｑのベクトル
和となり、電圧指令値Ｖ＊は図のようになる。
従って電圧指令値いの電源１圧Ｋｖｃ対し直交する成分
である直交電圧設定値ｖｑ＊は同相電圧制限値Ｖｑ膓に
制御される。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば同相電圧設定値が同相電
圧設定値の制限値に達したらその同相電圧設定値がその
制御値を碑えないようそれに見合った無効電流を流すよ
うにしたので安価でコンパクトな、かつ精度の高い安定
な制御が可能なものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例によるＰＷＭコンバータ装
置ヲ示すブロック図、第２図はこの発明のＰＷＭコンバ
ータ装置の動作を示すベクトル図。 第３図は従来のＰＷＭコンバータ装置の動作を示すベク
トル図である。 ［１１は三相交流電源、（２）はインダクタンス、（３
）は電力変換器１１１）、　ｎ２は無効電流制御手段、
　ａｌ、　（１４）。 ＯＳは直流電圧制御手段、　ｎｅ、　（Ｉｎは有効電流
制御手段、（至）は同相電圧制限値設定回路、　０４ｔ
ｉ減ｔ６゜（至）は同相電圧制御器である。 なお１層中、同−奇岩は同一、又は相当部分を示す。 代叩人大岩増雄 第２図 第３図 手続補正帯（自発）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電源からの交流を制御して直流に変換するＰＷＭ制
    御の電力変換器を備えたコンバータ装置において、前記
    電力変換器を制御するための指令電圧の交流電源と同相
    成分の電圧に制限値を設定する第１のステップと、前記
    設定された制限値をこえないように、前記交流電源から
    の無効電流値を設定し、前記電力変換器を制御する第２
    のステップと、を備えたＰＷＭコンバータ装置の制御方
    法。
JP1119416A 1989-05-12 1989-05-12 Ｐｗｍコンバータ装置の制御方法 Pending JPH02299471A (ja)

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