JPH04121059A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力変換装置に係り、特に、三相交流電力を直
流電力に変換するコンバータの出力電力に従って負荷を
駆動するに好適な電力変換装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電圧型インバータの直流電源として、三相全波整
流方式のコンバータを用いた場合、このコンバータにパ
ルス状の電源電流が流れるため。

電力系統に障害を及ぼすと共に、電源の力率が０．６〜
０．７と小さくなっている。そこで、従来、電源の力率
を改善する方式として、例えば、平成２年電気学会全国
大会４７９　（５−２７頁〜５−２８頁）において論じ
られているように、電圧型ＰＷＭインバータと同等の装
置をコンバータ側に設け、電源力率１で正弦波状の電源
電流が流れるように、コンバータをＰＷＭ制御するもの
が提案されている。この方式によれば、電源回生ができ
、三相の電源電流をほぼ力率１で正弦波状に制御できる
という反面、コンバータ装置の価格が非常に高くなると
いう問題があった。

一方、力率改善コンバータを用いて電源の力率を改善す
るようにしたものとしては、特開昭５９−１９８８７号
公報に記載されているように、３台の三相整流回路と平
滑コンデンサとの間に３台の昇圧チョッパ回路を設け、
力率１で正弦波状の電源電流を流すようにしたものが提
案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、正弦波の電源電流を流し、三相の電源
電流をほぼ力率１で正弦波状に制限できるという反面、
電源電圧を検出する手段や電源電圧の位相検出手段が必
要になると共に、三相受電の場合、単相の整流回路と昇
圧チョッパを３組設けなければならない。このため、低
価格なものが要求される汎用電力変換装置には、主回路
や制御回路が複雑になることから適用が困難であった。

本発明の目的は、単一の三相整流回路と単一の昇圧チョ
ッパ回路を用いて電源の力率を高めることができる電力
変換装置を捉供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、第１の装置とし
て、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電圧指令と電圧
検出器の検出出力との偏差を零に抑制するための直流電
流指令を生成する直流電流指令生成回路と、三相整流回
路の出力電流を検出する直流電流検出器と、直流電流指
令と直流電流検出器の検出力との偏差を零に抑制するた
めのパルス信号を生成するパルス信号生成回路とを有し
、前記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積
するリアクトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の
充放電をパルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッ
チング素子とを備えて構成されている電力変換装置を構
成したものである。

第２の装置として、三相交流電圧を整流する三相整流回
路と、三相整流回路の出力電圧をチョッピングにより昇
圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信
号を平滑する平滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、平滑素子の出力電力を交流電力に変換
して交流電動機を駆動するインバータと、交流電動機に
対する周波数指令に従ってパルス信号を生成し、このパ
ルス信号をインバータに与えてインバータの出力電圧を
制御するインバータ制御手段と、インバータの出力電流
を検出する交流電流検出器と、交流電流検出器の検出出
力に基づいてインバータのキャリア半周期の整数倍区間
におけるインバータの入力平均電流を算出する平均電流
算出手段と、平均電流算出手段の算出電流と前記電圧検
出器の検出出力からインバータの入力平均電力を算出す
る電力算出手段と、電力算出手段の算出電力を三相交流
電圧で除算してインバータ入力電流指令を生成するイン
バータ入力電流指令生成手段と、昇圧チョッパ回路の出
力電圧に対する電圧指令と電圧検出器の検出出力との偏
差を零に抑制するための直流電流指令を生成する直流電
流指令生成回路と、直流電流指令とインバータ入力電流
指令との偏差に応じた最終直流電流指令を生成する最終
直流電流指令生成回路と、三相整流回路の出力電流を検
出する直流電流検出器と、最終直流電流指令と直流電流
検出器の検出出力との偏差を零に抑制するためのパルス
信号を生成するパルス信号生成回路とを有し、前記昇圧
チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積するリアク
トルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充放電をパ
ルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッチング素子
とを備えて構成されている電力変換装置を構成したもの
である。

第３の装置として、三相交流電圧を整流する三相整流回
路と、三相整流回路の出力電圧をチョッピングにより昇
圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信
号を平滑する平滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、平滑素子の出力電力を交流電力に変換
して交流電動機を駆動するインバータと、交流電動機に
対する周波数指令に従ってパルス信号を生成し、このパ
ルス信号をインバータに与えてインバータの出力電圧を
制御するインバータ制御手段と、インバータの出力電流
を検出する交流電流検出器と、交流電流検出器の検出出
力に基づいてインバータのキャリア半周期の整数倍区間
におけるインバータの入力平均電流を算出する平均電流
算出手段と、平均電流算出手段の算出電流と前記電圧検
出器の検出出力からインバータの入力平均電力を算出す
る電力算出手段と、平滑素子の出力電圧に対する電圧指
令と電圧検出器の検出出力との偏差を零に抑制するため
の電力指令を生成する電力指令生成回路と、電力指令を
電力算出手段の算出電力で補正する電力指令補正回路と
、電力指令補正回路の出力電力を三相交流電圧で除算し
て直流電流指令を生成する直流電流指令回路と、直流電
流指令と直流電流検出器の検出出力との偏差を零に抑制
するためのパルス信号を生成するパルス信号生成回路と
を有し、前記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷
を蓄積するリアクトルと、このリアクトルに蓄積された
電荷の充放電をパルス信号のパルス幅に応じて制御する
スイッチング素子とを備えて構成されている電力変換装
置を構成したものである。

第４の装置として、三相交流電圧を整流する三相整流回
路と、三相整流回路の出力電圧をチョッピングにより昇
圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信
号を平滑する平滑素子と。

平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と、平滑素子
の出力電力を交流電力に変換して交流電動機を駆動する
インバータと、交流電動機に対する周波数指令に従って
パルス信号を生成し、このパルス信号をインバータに与
えてインバータの出力電圧を制御するインバータ制御手
段と、インバータの出力電流を検出する交流電流検出器
と、交流電流検出器の検出出力とインバータの１次電圧
指令および１次電圧ベクトル位相に従ってインバータの
入力電力を算出する入力電力算出手段と、入力電力算出
手段の算出電力を三相交流電圧で除算してインバータ入
力電流指令を生成するインバータ入力電流指令生成手段
と、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電圧指令と電
圧検出器の検出出力との偏差を零に抑制するための直流
電流指令を生成する直流電流指令生成回路と、直流電流
指令とインバータ入力電流指令との偏差に応した最終直
流電流指令生成回路と、三相整流回路の出力電流を検出
する直流電流検出器と、最終直流電流指令と直流電流検
出器の検出出力との偏差を零に抑制するためのパルス信
号を生成するパルス信号生成回路とを有し、前記昇圧チ
ョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積するリアクト
ルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充放電をパル
ス信号のパルス幅に応して制御するスイッチング素子と
を備えて構成されている電力変換装置を構成したもので
ある。

第５の装置として、三相交流電圧を整流する三相整流回
路と、三相整流回路の出力電圧をチョッピングにより昇
圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信
号を平滑する平滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、平滑素子°の出力電力を交流電力に変
換して交流電動機を能動するインバータと、交流電動機
に対する周波数指令に従ってパルス信号を生成し、この
パルス信号をインバータに与えてインバータの出力電圧
を制御するインバータ制御手段と、インバータの出力電
流を検出する交流電流検出器と、交流電流検出器の検出
出力とインバータの１次電圧指令および１次電圧ベクト
ル位相に従ってインバータの入力電力を算出する入力電
力算出手段と、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電
圧指令と電圧検出器との偏差を零に抑制するための電力
指令を生成する電力指令生成回路と、この電力指令を入
力電力算出手段の算出電力で補正する電力指令補正回路
と、電力指令補正回路の出力電力を三相交流電圧で除算
して直流電流指令を生成する直流電流指令生成回路と、
直流電流指令と直流電流検出器の検出出力との偏差を零
に抑制するためのパルス信号を生成するパルス信号生成
回路とを有し。

前記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積す
るリアクトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充
放電をパルス信号のパルス幅に応して制御するスイッチ
ング素子とを備えて構成されている電力変換装置を構成
したものである。

第６の装置として、三相交流電圧を整流する三相整流回
路と、三相整流回路の出力電圧をチョッピングにより昇
圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信
号を平滑する複数の平滑素子と、平滑素子の出力電圧を
検出する電圧検出器と、平滑素子の出力電力を交流電力
に変換して複数の交流電動機をそれぞれ駆動する複数の
インバータと、各交流電動機に対する周波数指令に従っ
てパルス信号を生成し、このパルス信号を各インバータ
に与えてインバータの出力電圧を制御する複数のインバ
ータ制御手段と、各インバータの出力電流を検出する複
数の交流電流検出器とを有すると共に、各交流電流検出
器の検出出力と昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電
圧指令に基づいて昇圧チョッパ回路を制御するものとし
て第１〜第５の装置のうちいずれか１つの装置を含む電
力変換装置を構成したものである。

第１〜第６の装置のうちいずれか１つの装置を含む第７
の装置として、三相整流回路の入力側に昇圧チョッパ用
スイッチング素子のスイッチングに伴うリプル電流を除
去するフィルタを設けてなる電力変換装置を構成したも
のである。

〔作用〕

平滑素子の出力電圧が定常状態にあるときには平滑素子
の入力電力は一定となる。そこで、平滑素子の出力電圧
が一定となるように昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御
すれば、整流回路に対する直流電流指令もほぼ一定の直
流量の指令となる。

そこで、この電流指令に実際の電流が追従するように昇
圧チョッパ回路のスイッチング素子の通流率を制御する
と整流回路の出力電流がほぼ一定の直流電流となる。こ
の結果、三相電源の瞬時相電圧が最大、最小付近の１２
０°区間で各相に電流が流れる。すなわち１２０°方形
波状の電源電流が流れ、電源力率がほぼ０．９６となる
。

また同様に、電動機の負荷が一定の定常状態ではインバ
ータの入力電力は一定となる。このとき平滑素子の出力
電圧が一定となるように昇圧チョッパ回路を制御すると
、整流回路に対する出力電力指令もほぼ一定の直流量の
指令となる。そこで、この直流電流指令に実際の電流が
追従するように、昇圧チョッパの通流率を制御すれば、
整流回路の出力電流はほぼ一定の直流電流となる。この
結果。

三相電源の瞬時相電圧が最大、最小付近の１２０゜区間
で各相に電流が流れる。すなわち１２０゜方形波状の電
源電流が流れ、電源力率をほぼ０．９６と大幅に向上さ
せることができる。

また、インバータの出力電流を検出し、この検出電流に
基づいて直流電流指令を補正しているため、電動機の負
荷が急激に変動しても平滑素子の出力電圧が変動するの
を抑制することができ、電動機のトルク変動を少くする
ことが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、電力変換装置は三相余波整流回路２．
昇圧チョッパ回路７、平滑コンデンサ３を備え、三相全
波整流回路２の入力側か三相交流電源１に接続され、コ
ンデンサ３が電圧型インバータ９を介して誘導電動機１
０に接続されている。

昇圧チョッパ回路７は直流リアクトル４とスイッチング
パワー素子５とブロックダイオード６を備えており、整
流回路２の出力電荷を直流リアクトル４で蓄積し、リア
クトル４に蓄積された電荷の充放電をスイッチングパワ
ー素子５のスイッチングによって制御し、昇圧された直
流信号をブロックダイオード６を介してコンデンサ３へ
出力するようになっている。そしてスイッチングパワー
素子５のスイッチングを制御するために、電圧検出器１
１、減算器１３．直流電圧制御回路１４、直流電流検出
器１５．減算器１６、電流整流回路１７が設けられてお
り、電流制御回路１７の出力がスイッチングパワー素子
５に接続さ九でいる。

またインバータ９の入力電圧を可変周波数の交流電圧に
変換して誘導電動機１０を可変速制御するためのインバ
ータ制御装置８が設けられている。

減算器１３は昇圧チョッパ回路７の出力電圧に対する電
圧指令Ｖｄｃ本と電圧検出器１１の検出８力との偏差に
応じた信号を直流電圧制御回路１４へ出力する。そして
直流電圧制御回路１４は比例積分要素及びリミッタ回路
を備え、減算器１３からの信号を零に抑制するための直
流電流指令Ｉｘ本を生成するようになっている。すなわ
ち減算器１３と直流電圧制御回路１４は直流電流指令生
成回路として構成されている。この直流電流指令Ｉｘ木
は減算器１６に入力されており、減算器１６は直流電流
指令Ｉｘ木と電流検出器１５の検出出力Ｉｘとの偏差に
応じた信号を出力するようになっている。そして電流制
御回路１７は減算器１６からの信号を零に抑制するため
のパルス信号を生成するようになっている。すなわち減
算器１６と電流制御回路１７はパルス信号生成回路とし
て構成されている。そして、このパルス信号がスイッチ
ングパワー素子５のベースに入力されている。

次に動作を説明する。まず電動機１０の出力電力が一定
の場合、インバータ９の入力電力ＰＬも一定となる。そ
こで、コンデンサ３の直流電圧Ｖｄｃを一定に制御した
場合、インバータ９の入力電流の平均値Ｉｄｃもほぼ一
定の直流電流となる。ここで、昇圧チョッパ回路７の損
失は比較的小さいので無視すると、電力ＰＬ相当の負荷
電力を電源１から供給する必要があり、例えばＰＬ＝２
７００Ｗの場合、整流器２の出力電圧の平均値ＶＲＣは
２０ＯＶ受電の場合、１．３５Ｘ２００Ｖ二２７０Ｖと
なる。また整流回路２の出力電流ＩｘはＰＬ／ＶＲＣか
らＩＯＡの平均電流となる。このように、負荷が一定の
場合、直流電圧をほぼ一定に制御すると、整流回路２の
出力電流指令Ｉｘ木もほぼ一定の直流量となり、Ｉｘ本
に電流検出器１５の検出電流Ｉｘが追従するので、整流
回路２の出力電流Ｉｘも直流電流が流れる。

すなわち、第２図に示されるように、整流回路２の出力
電流Ｉｘを一定の振幅ＩＸＯの直流量の電流で流した場
合、電源１の最大、最小の二相間で整流回路２の出力電
流Ｉｘｏが流れるため、三相の電源電流ＩＲ＋　ｌｓ＋
　　ＩＴは振幅１ｘｏの１２ｏ°方形波電流が流れるこ
とになる。

電源電流として１２ｏ°方形波電流が流れると、電源力
率ｃｏｓψは次の（１）式で表わされる。

■□は瞬時の電源電圧で■□＝Ｊ−Ｅ−５１ｎｏとなる
。また、■は高調波電流を含む１２０°方形波電源電流
の実効値で、１１は瞬時の基本波電源電流である。次に
、１２０°方形波電流の高調波成分の実効値は（２）式
で与えられる。

ここでｎは奇数であり、（１）式の有効パワーをＰとす
ると 式で与えられる。

次に、皮相パワーＳは（４）式で与えられる。

＝０．８１　　・Ｅ−ＴＸＯ・・・・・・・・（４）こ
の結果、電源力率ｃｏｓψはＰ／Ｓなのでｃｏｓψ−０
，９６となる。このように、電源力率が比較的大きくな
るのは、１２０６方形波電流の場合、３次の高調波電流
が生じないからである。

次に電動機１０の負荷が急激に増加した場合には、イン
バータ９の入力電流ｉｄｃが増加するので、コンデンサ
電流ｉｃが放電することから、電流ｉｃが負となり、直
流電圧Ｖｄｃが減少する。

この結果直流電流指令Ｉｘ木が増加し、スイッチングパ
ワー素子５のゲートオン期間が長くなる。

これにより、電流検出器１５の検出値Ｉｘが増加するこ
とから直流リアクトル４に蓄積されるエネルギーが増加
する。このエネルギーはスイッチングパワー素子５のゲ
ートオフ期間、ブロックダイオード６を介して平滑コン
デンサ３へ転送される。

この結果直流電圧Ｖｄｃが上昇し、この電圧が電圧指令
Ｖｄｃ＊にほぼ一致するようにフィードバック系が動作
し、ダイオード電流の平均値Ｉｄｉとインバータ９の入
力電流の平均値Ｉｄｃが一致する。また負荷が減少した
場合には、前述した動作と逆の動作が行われ、直流電流
指令ＩＸ本が減少し、スイッチングパワー素子５のゲー
トオン期間が短くなり、ダイオード電流の平均値Ｉｄｉ
が減少する。このため、電動機の負荷が急激に変化して
もチョッパ回路７の出力電圧及び出力電流を一定の状態
に維持することができる。

このように、本実施例によれば、単一の整流回路２と昇
圧チョッパ回路７を設け、整流回路２の出力電流に直流
電流が流れるように制御することで、１２００の方形波
電流が電１ｌｊＸ１に流れるようにしたため、簡単な回
路構成によっても、電源力率を０．９６と大幅に向上さ
せることができる。

この結果電源電力が一定の場合電源電流を小さくするこ
とができる。

また整流口＄２の出力電流が直流電流となるように制御
することで、電源電圧又は電源電圧位相の検出が不要に
なると共に、三相受電の場合でも、単一の整流回路２と
単一の昇圧チョッパ回路７を設けるだけで、電力変換装
置を構成することができ、小型で低価格な電力変換装置
を構成することができる。更に、昇圧チョッパ回路７か
らコンデンサ３に流れ込む電流１ｄｌは振幅一定でリプ
ル電流を殆ど含まないので、平滑コンデンサ３の許容リ
プル電流を小さくできる。この結果平滑コンデンサ３の
容量を低減することが可能となる。

次に、本発明の他の実施例を第３図に示す。

本実施例は、電動機１０の負荷が急激に変化した場合で
もコンデンサ３の直流電圧の変動を大幅に抑制すると共
に電源力率を向上させるようにしたものであり、第１図
に示すものと異なるところは、インバータ９の出力電流
を検出する交流電流検出器１８と、交流電流検出器１８
の検出電流に基づいてインバータ９のキャリア半周期の
整数倍区間におけるインバータ９の入力平均電流を算出
する平均電流算出手段としてのインバータ入力電流演算
器１９と、演算器１９の算出電流と電圧検出器１１の出
力からインバータ９の入力平均電力を算出する電力算出
手段としての電力算出器２０と、電力算出器２０の出力
電力を交流電源１の三相交流電圧で除算してインバータ
入力電流指令Ｉｚを生成するインバータ入力電流指令生
成手段としてのインバータ入力電流指令生成器２１を設
けると共に、直流電圧制御回路１４と減算器１６との間
に加算器２２を設け、インバータ入力電流生成器２１の
出力を加算器２２に入力するようにしたものである。

インバータ入力電流の平均値Ｉｄｃは次の（５）式から
求められる。

１　ｄ　ｃ　＝　−（ｉｕ−Ｔｕ＋　１ｖ−Ｔｖ＋ｉｗ
−Ｔｗ）　−−−（５）Ｔに こで、Ｔｃはインバータのキャリア周期で、Ｔ　ｕ　。

Ｔｖ、Ｔｗは、Ｔｃ区間における各相ＰＷＭ信号のパル
ス幅である。

また、ｉｕ、ｉｖ、ｉｔは電流検出器１８で検出した瞬
時のモータ電流検出値である。なお、ゲインに１は昇圧
チョッパ回路７の損失を無視して、１／ＶＲＣの定数と
しており、２００Ｖ受電の場合、整流回路２の出力電圧
の平均値ＶＲＣは２７０　ＶＲＣは２７０■なので、Ｋ
１＝１／２７０としている。

そこで、コンデンサ３の負荷となるインバ〜り９の入力
電力ＰＬをキャリア周期Ｔｃ毎に瞬時に検出し、またイ
ンバータ９の入力電流の平均値Ｉｄｃを（５）式から求
めれば、定常的には直流電流指令Ｉｘ本＝ＩＬとなる。

この結果直流電流制御回路１４の出力ΔＩｘ木はほぼ零
となり、ＩＬ検出誤差を補正するのみとなる。このよう
なことから、電動機１０の負荷が急激に変化しても、素
早く直流量でＩｔ、を検出して直流電流指令Ｉｘ木を変
えるようにしているため、直流電圧制御回路１４の動作
遅れの影響を受けることがない。この結果負荷に対応し
た電源電流が瞬時に流れ、負荷の外乱によっても直流電
圧Ｖｄｃの変動を大幅に低減することができる。更に整
流回路２の出力電流Ｉｘは直流電流であるため、１２０
°方形波の電源電流が流れ、電源力率も０．９６と大幅
に向上させることができる。

次に、本発明の第３実施例を第４図に示す。

本実施例は、第３図に示す演算器１９と電力算出器２０
の代りに、電流検出器１８の検出出力とインバータ９の
１次電圧指令ｖ１本と１次電圧ベクトル位相θＶ□及び
インバータ９の入力電力を算出する人力電力算出手段と
してのインバータ出力電力演算器２３を設けたものであ
り、その他のものは第３図と同様である。すなわち、本
実施例では、インバータ９の損失を省略して、近似的に
コンデンサ３の負荷となるインバータ９の入力電力を検
出するようにしたものである。

ここで、インバータ９の出力電力を算出するに際して、
正弦波変調ＰＷＭ方式の場合、変調波（正弦波）の振幅
が１次電圧の大きさｖ１本に対応し、変調波の位相がθ
ＶＬとなる。そこで、次の（６）式による１次電圧ベク
トル方向のモータ電流の有効分電流■ツを求めることと
している。

π　　１ そこで、インバータ入力パワーＰｔ、を（７）式から求
め、第３図の実施例と同様に負荷外乱による直流電圧変
動を大幅に低減するものである。

Ｐｔ、”＝ＰｘＮｖ＝Ｋ　ａ　・Ｖ　ｄ　ｃ−Ｖ、　本
・Ｉ　ｑ　　　　−−−（７）ここで、Ｋαは定数であ
りにα・Ｖｄｃ−Ｖ１＊が実際のインバータ出力電圧の
大きさとなり、Ｖｄｃに比例して大きくなる。

次に、第３図の変形例として本発明の第４実施例を第５
図に示す。

本実施例は、定数発生器２１を加算器２１と減算器１６
の間に設け、直流電圧制御回路１４を電圧指令と電圧検
出器１１の出力との偏差を零に抑制するための電力指令
を生成する電力指令生成回路として用い、加算器２２を
電力指令補正回路として用い、定数発生器２１を直流電
流指令生成回路として用いたものであり、他の構成は第
３図のものと同様である。本実施例においても、第３図
のものと同様の効果を得ることができる。

また第４図の変形例として本発明の第５実施例を第６図
に示す。

本実施例は、第５図に示すものと同様に、定数発生器２
１を加算器２２と減算器１６との間に設け、直流電圧制
御回路１４を電力指令生成回路として用い、加算器２２
を電力指令補正回路として用い、定数発生器２１を直流
電流指令生成回路として用いたものであり、他の構成は
第４図のものと同様であり、第４図に示すものと同様な
効果を得ることができる。

前記各実施例において、昇圧チョッパ回路７のスイッチ
ング周波数ｆｃが１ｏＯｋＨｚ等非常に大きいと、整流
回路２の出力電流Ｉｘはほぼ直流になるが、周波数ｆｃ
が、例えば１０ｋＨｚ等と小さくなると、パワー素子５
のスイッチングに伴うリプル電流が生じる。この結果、
１２０’方形波電流にスイッチング周波数ｆｃのりプル
電流が重畳した電源電流が流れ、ラジオノイズ等高調波
が問題となる場合がある。二のような場合には、第７図
及び第８図に示されるように、交流電源１と整流回路２
との間にスイッチング周波数ｆｃに共振してリプル電流
を吸収する共振フィルタ２４又はスイッチング周波数ｆ
ｃのりプル電流のみを吸収するり、Ｃパイプのフィルタ
２５を設ければ、パワー素子５のスイッチングに伴うリ
プル電流を除去し、交流電源１に１２０°方形波の電流
を流すことができると共にラジオノイズ等の高調波電流
障害が生じるのを防止することができる。なお、フィル
タ２４のＬＣの値は　ＬＣ＝１／２π・ｆｃとなるよう
に設定されている。

また、第９図に示されるように、昇圧チョッパ回路７の
出力側に複数の平滑コンデンサ３８〜３ｎと複数のイン
バータ９８〜９ｎと各インバータの出力に複数の誘導電
動機１０　ａ　−１０ｎを備えたシステムにおいても、
前記各実施例を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、単一の三相整流
回路と単一の昇圧チョッパ回路を用いても三相整流回路
の出力電流を一定振幅の直流電流となるように制御した
ため、電源力率を大幅に向上させることができ、装置の
小型軽量化に奇怪することができる。更にインバータの
出力電流を瞬時に検出し、この検出値に従って整流回路
の出力電流を補正するようにしたため、電動機の負荷が
急激に変動してもインバータの入力電圧の変動を十分に
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１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
は本発明の第２実施例を示す構成図、第４図は本発明の
第３実施例を示す構成図、第５図は本発明の第４実施例
を示す構成図、第６図は本発明の第５実施例を示す構成
図、第７図は本発明の第６実施例を示す構成図、第８図
は本発明の第７実施例を示す構成図、第９図は本発明の
第８実施例を示す構成図である。 １・・・交流電源、　　　　　２・・三相余波整流回路
、３・・・平滑コンデンサ、　４・・・直流リアクトル
、５・・・スイッチングパワー素子、 ６・・ブロックダイオード、 ７　・昇圧チョッパ回路、 ８・・・インバータ制御装置、 ９・・インバータ、　　　１０・・・誘導電動機。 １・・電圧検出器、　　　１３・・・減算器、４・・直
流電圧制御回路、 ５・・・直流電流検出器。 ６・・・減算器、　　　　　１７・・電流制御回路、８
・・・交流電流検出器、 ９・インバータ入力電流演算器、 Ｏ・・・電力算出器、　　２１・・・定数発生器、２・
・・加算器。 ３・・・インバータ出力電流演算器。 代理人　　鵜　　沼　　辰　　之 マ 図 三十目交流１ｒ源 濃；たリアクトル スイッチンク°パフー粟子 ７０・・ツクタイす−Ｆ 昇圧干３ツバ回路 電圧形インへ−タ 話嶌１電譬力摺 ！浜電圧制ｆｔｐ手しλ ’ｔ；ＦＬ隋工葛 １ｒ普たネリｆＪｐチＬ２ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
   滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
   、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電圧指令と電圧
   検出器の検出出力との偏差を零に抑制するための直流電
   流指令を生成する直流電流指令生成回路と、三相整流回
   路の出力電流を検出する直流電流検出器と、直流電流指
   令と直流電流検出器の検出力との偏差を零に抑制するた
   めのパルス信号を生成するパルス信号生成回路とを有し
   、前記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積
   するリアクトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の
   充放電をパルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッ
   チング素子とを備えて構成されている電力変換装置。 ２、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
   滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
   、平滑素子の出力電力を交流電力に変換して交流電動機
   を駆動するインバータと、交流電動機に対する周波数指
   令に従ってパルス信号を生成し、このパルス信号をイン
   バータに与えてインバータの出力電圧を制御するインバ
   ータ制御手段と、インバータの出力電流を検出する交流
   電流検出器と、交流電流検出器の検出出力に基づいてイ
   ンバータのキャリア半周期の整数倍区間におけるインバ
   ータの入力平均電流を算出する平均電流算出手段と、平
   均電流算出手段の算出電流と前記電圧検出器の検出出力
   からインバータの入力平均電力を算出する電力算出手段
   と、電力算出手段の算出電力を三相交流電圧で除算して
   インバータ入力電流指令を生成するインバータ入力電流
   指令生成手段と、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する
   電圧指令と電圧検出器の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための直流電流指令を生成する直流電流指令生成回路
   と、直流電流指令とインバータ入力電流指令との偏差に
   応じた最終直流電流指令を生成する最終直流電流指令生
   成回路と、三相整流回路の出力電流を検出する直流電流
   検出器と、最終直流電流指令と直流電流検出器の検出出
   力との偏差を零に抑制するためのパルス信号を生成する
   パルス信号生成回路とを有し、前記昇圧チョッパ回路は
   、整流回路の出力電荷を蓄積するリアクトルと、このリ
   アクトルに蓄積された電荷の充放電をパルス信号のパル
   ス幅に応じて制御するスイッチング素子とを備えて構成
   されている電力変換装置。 ３、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
   滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
   、平滑素子の出力電力を交流電力に変換して交流電動機
   を駆動するインバータと、交流電動機に対する周波数指
   令に従ってパルス信号を生成し、このパルス信号をイン
   バータに与えてインバータの出力電圧を制御するインバ
   ータ制御手段と、インバータの出力電流を検出する交流
   電流検出器と、交流電流検出器の検出出力に基づいてイ
   ンバータのキャリア半周期の整数倍区間におけるインバ
   ータの入力平均電流を算出する平均電流算出手段と、平
   均電流算出手段の算出電流と前記電圧検出器の検出出力
   からインバータの入力平均電力を算出する電力算出手段
   と、平滑素子の出力電圧に対する電圧指令と電圧検出器
   の検出出力との偏差を零に抑制するための電力指令を生
   成する電力指令生成回路と、電力指令を電力算出手段の
   算出電力で補正する電力指令補正回路と、電力指令補正
   回路の出力電力を三相交流電圧で除算して直流電流指令
   を生成する直流電流指令回路と、直流電流指令と直流電
   流検出器の検出出力との偏差を零に抑制するためのパル
   ス信号を生成するパルス信号生成回路とを有し、前記昇
   圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積するリア
   クトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充放電を
   パルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッチング素
   子とを備えて構成されている電力変換装置。 ４、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
   滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
   、平滑素子の出力電力を交流電力に変換して交流電動機
   を駆動するインバータと、交流電動機に対する周波数指
   令に従ってパルス信号を生成し、このパルス信号をイン
   バータに与えてインバータの出力電圧を制御するインバ
   ータ制御手段と、インバータの出力電流を検出する交流
   電流検出器と、交流電流検出器の検出出力とインバータ
   の１次電圧指令および１次電圧ベクトル位相に従ってイ
   ンバータの入力電力を算出する入力電力算出手段と、入
   力電力算出手段の算出電力を三相交流電圧で除算してイ
   ンバータ入力電流指令を生成するインバータ入力電流指
   令生成手段と、昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電
   圧指令と電圧検出器の検出出力との偏差を零に抑制する
   ための直流電流指令を生成する直流電流指令生成回路と
   、直流電流指令とインバータ入力電流指令との偏差に応
   じた最終直流電流指令生成回路と、三相整流回路の出力
   電流を検出する直流電流検出器と、最終直流電流指令と
   直流電流検出器の検出出力との偏差を零に抑制するため
   のパルス信号を生成するパルス信号生成回路とを有し、
   前記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積す
   るリアクトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充
   放電をパルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッチ
   ング素子とを備えて構成されている電力変換装置。 ５、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する平
   滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検出器と
   、平滑素子の出力電力を交流電力に変換して交流電動機
   を駆動するインバータと、交流電動機に対する周波数指
   令に従ってパルス信号を生成し、このパルス信号をイン
   バータに与えてインバータの出力電圧を制御するインバ
   ータ制御手段と、インバータの出力電流を検出する交流
   電流検出器と、交流電流検出器の検出出力とインバータ
   の１次電圧指令および１次電圧ベクトル位相に従ってイ
   ンバータの入力電力を算出する入力電力算出手段と、昇
   圧チョッパ回路の出力電圧に対する電圧指令と電圧検出
   器との偏差を零に抑制するための電力指令を生成する電
   力指令生成回路と、この電力指令を入力電力算出手段の
   算出電力で補正する電力指令補正回路と、電力指令補正
   回路の出力電力を三相交流電圧で除算して直流電流指令
   を生成する直流電流指令生成回路と、直流電流指令と直
   流電流検出器の検出出力との偏差を零に抑制するための
   パルス信号を生成するパルス信号生成回路とを有し、前
   記昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力電荷を蓄積する
   リアクトルと、このリアクトルに蓄積された電荷の充放
   電をパルス信号のパルス幅に応じて制御するスイッチン
   グ素子とを備えて構成されている電力変換装置。 ６、三相交流電圧を整流する三相整流回路と、三相整流
   回路の出力電圧をチョッピングにより昇圧する昇圧チョ
   ッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力信号を平滑する複
   数の平滑素子と、平滑素子の出力電圧を検出する電圧検
   出器と、平滑素子の出力電力を交流電力に変換して複数
   の交流電動機をそれぞれ駆動する複数のインバータと、
   各交流電動機に対する周波数指令に従ってパルス信号を
   生成し、このパルス信号を各インバータに与えてインバ
   ータの出力電圧を制御する複数のインバータ制御手段と
   、各インバータの出力電流を検出する複数の交流電流検
   出器とを有すると共に、各交流電流検出器の検出出力と
   昇圧チョッパ回路の出力電圧に対する電圧指令に基づい
   て昇圧チョッパ回路を制御するものとして、請求項１、
   ２、３、４又は５記載のものを有する電力変換装置。 ７、三相整流回路の入力側に昇圧チョッパ用スイッチン
   グ素子のスイッチングに伴うリプル電流を除去するフィ
   ルタを設けてなる請求項１〜６のうちいずれか１つの項
   に記載の電力変換装置。