JPH06225458A - 電力変換装置及び制御方法 - Google Patents
電力変換装置及び制御方法Info
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- JPH06225458A JPH06225458A JP5007793A JP779393A JPH06225458A JP H06225458 A JPH06225458 A JP H06225458A JP 5007793 A JP5007793 A JP 5007793A JP 779393 A JP779393 A JP 779393A JP H06225458 A JPH06225458 A JP H06225458A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回生運転を伴う逆変換器に直流を供給する電
池の充電状態を制御する電力変換装置及び制御方法 【構成】 順変換器１と逆変換器２を接続する直流回路
に電池４を接続し、逆変換器２の運転時、電池の電圧検
出値５が電圧指令器６の設定値（電圧下限値）になるま
で逆変換器２へ放電する。電池４の放電電流を制御する
ために放電電流を検出器８で検出し、その値を順変換器
１の電流調節器９へ入力し、順変換器１の電流を制御す
る。このように電池電圧を予め設定した下限値に保持す
るので、回生電力を最大限に電池に吸収できる。回生用
逆変換器を不要とし構成を簡単にできる。
池の充電状態を制御する電力変換装置及び制御方法 【構成】 順変換器１と逆変換器２を接続する直流回路
に電池４を接続し、逆変換器２の運転時、電池の電圧検
出値５が電圧指令器６の設定値（電圧下限値）になるま
で逆変換器２へ放電する。電池４の放電電流を制御する
ために放電電流を検出器８で検出し、その値を順変換器
１の電流調節器９へ入力し、順変換器１の電流を制御す
る。このように電池電圧を予め設定した下限値に保持す
るので、回生電力を最大限に電池に吸収できる。回生用
逆変換器を不要とし構成を簡単にできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、逆変換器を備えた電力
供給装置に係り、特に負荷より電力の回生を伴う場合に
適した電力変換装置及び制御方法に関する。
供給装置に係り、特に負荷より電力の回生を伴う場合に
適した電力変換装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧延機やエレベータなどの駆動システム
には、最近では逆変換器により交流電動機を制御する方
式が広く用いられている。これらの用途では、電動機を
急加減速制御する上で、減速時において逆変換器は電力
の回生動作を行うため、回生電力を吸収するための電力
吸収要素が直流回路に必要となる。また、電力吸収要素
を設置しないときは、逆変換器に直流電力を供給するた
めの順変換器は、この回生電力を交流電源に返還できる
ように順変換用のサイリスタ変換器と回生用のサイリス
タ変換器を並列接続する方式が用いられている。
には、最近では逆変換器により交流電動機を制御する方
式が広く用いられている。これらの用途では、電動機を
急加減速制御する上で、減速時において逆変換器は電力
の回生動作を行うため、回生電力を吸収するための電力
吸収要素が直流回路に必要となる。また、電力吸収要素
を設置しないときは、逆変換器に直流電力を供給するた
めの順変換器は、この回生電力を交流電源に返還できる
ように順変換用のサイリスタ変換器と回生用のサイリス
タ変換器を並列接続する方式が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来方式においては、
回生電力を交流電源へ返還するための逆変換器が必要と
なり、電力変換装置の全体構成が複雑かつ大型化する。
近年二次電池に充電特性のすぐれたものが製造されるよ
うになったので、回生電力を直流回路に設けた充電可能
な電池に充電して、その充電電力を電動運転時に逆変換
器に供給し放電することも可能となってきた。そこで、
回生電力を最大限に吸収できるように電池の充電量を制
御することが必要になる。本発明の目的は、回生電力を
電池で吸収する電力変換装置及び制御方法を提供するこ
とである。
回生電力を交流電源へ返還するための逆変換器が必要と
なり、電力変換装置の全体構成が複雑かつ大型化する。
近年二次電池に充電特性のすぐれたものが製造されるよ
うになったので、回生電力を直流回路に設けた充電可能
な電池に充電して、その充電電力を電動運転時に逆変換
器に供給し放電することも可能となってきた。そこで、
回生電力を最大限に吸収できるように電池の充電量を制
御することが必要になる。本発明の目的は、回生電力を
電池で吸収する電力変換装置及び制御方法を提供するこ
とである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、交流電源を可変電圧の直流に変換する順変換器と、
交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換器と前記順
変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な電池
とを備えた電力変換装置の制御方法において、前記電池
の電圧を下限値に保持するように前記順変換器の出力電
流を零または正の範囲に制御することを特徴とする電力
変換装置の制御方法としたのである。
に、交流電源を可変電圧の直流に変換する順変換器と、
交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換器と前記順
変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な電池
とを備えた電力変換装置の制御方法において、前記電池
の電圧を下限値に保持するように前記順変換器の出力電
流を零または正の範囲に制御することを特徴とする電力
変換装置の制御方法としたのである。
【０００５】上記制御方法を実施する電力変換装置とし
ては、交流電源を可変電圧の直流に変換する順変換器
と、交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換器と前
記順変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な
電池とを備えた電力変換装置において、前記電池の電圧
検出値から予め設定される該電池の電圧下限値を減算す
る減算手段と、該減算手段の出力に応じて前記順変換器
の出力電流を制御するための出力電流指令を発生する手
段とを備えていることを特徴とする電力変換装置とした
のである。
ては、交流電源を可変電圧の直流に変換する順変換器
と、交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換器と前
記順変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な
電池とを備えた電力変換装置において、前記電池の電圧
検出値から予め設定される該電池の電圧下限値を減算す
る減算手段と、該減算手段の出力に応じて前記順変換器
の出力電流を制御するための出力電流指令を発生する手
段とを備えていることを特徴とする電力変換装置とした
のである。
【０００６】また順変換器に整流器を用いるときは、電
池と直流回路との間に直流チョッパを挿入し、直流チョ
ッパから前記直流回路に流れる電流を制御することが望
ましい。
池と直流回路との間に直流チョッパを挿入し、直流チョ
ッパから前記直流回路に流れる電流を制御することが望
ましい。
【０００７】
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。交流電圧を
順変換器を用いて可変電圧の直流に変換し、その直流を
逆変換器により交流に変換して交流負荷へ電力を供給す
る装置で、充電可能な電池が直流回路に並列接続されて
いる。このような構成の電力変換装置において、逆変換
器が交流負荷へ電力を供給するとき、その逆変換器への
入力直流電流は、順変換器と電池から供給される。電池
電圧が計測されていて、その電圧が予め設定した下限値
を超えているときは、順変換器の出力電流を制御して電
池の放電電流を逆変換器の入力電流値以内に制御する。
このために電池電圧とその下限指令値の偏差に応じてま
た電池電流に応じて順変換器の出力電流指令値を決定
し、この指令値に応じて順変換器の出力電流を制御す
る。このようにして電池は電圧が下限値に達するまで放
電する。
ば次の作用により上記の目的が達成される。交流電圧を
順変換器を用いて可変電圧の直流に変換し、その直流を
逆変換器により交流に変換して交流負荷へ電力を供給す
る装置で、充電可能な電池が直流回路に並列接続されて
いる。このような構成の電力変換装置において、逆変換
器が交流負荷へ電力を供給するとき、その逆変換器への
入力直流電流は、順変換器と電池から供給される。電池
電圧が計測されていて、その電圧が予め設定した下限値
を超えているときは、順変換器の出力電流を制御して電
池の放電電流を逆変換器の入力電流値以内に制御する。
このために電池電圧とその下限指令値の偏差に応じてま
た電池電流に応じて順変換器の出力電流指令値を決定
し、この指令値に応じて順変換器の出力電流を制御す
る。このようにして電池は電圧が下限値に達するまで放
電する。
【０００８】そして、電池電圧が下限値に達した後は、
すべての逆変換器の入力電流はすべて順変換器から供給
されることになる。このようにして電池電圧を予め設定
した下限値に保持するのである。そのあと負荷が回生運
転をすると、逆変換器を介して直流回路へ回生電力が流
入するが、それらの電力は電池へ充電される。このため
順変換器に逆変換機能を併置しなくてよい。電池容量は
予め、運転パターンから設定しておくので回生電力はす
べてこの電池へ充電される。
すべての逆変換器の入力電流はすべて順変換器から供給
されることになる。このようにして電池電圧を予め設定
した下限値に保持するのである。そのあと負荷が回生運
転をすると、逆変換器を介して直流回路へ回生電力が流
入するが、それらの電力は電池へ充電される。このため
順変換器に逆変換機能を併置しなくてよい。電池容量は
予め、運転パターンから設定しておくので回生電力はす
べてこの電池へ充電される。
【０００９】また順変換器に整流器を用いるときは、整
流器の出力電圧の制御ができない。したがって電池の放
電電流の制御ができないので、直流回路と電池との間に
直流チョッパを挿入し、直流チョッパによる直流電圧制
御により、電池から直流回路へ流れる電流を制御する。
これにより上述した電池電圧を予め設定した下限値へ保
持することができる。
流器の出力電圧の制御ができない。したがって電池の放
電電流の制御ができないので、直流回路と電池との間に
直流チョッパを挿入し、直流チョッパによる直流電圧制
御により、電池から直流回路へ流れる電流を制御する。
これにより上述した電池電圧を予め設定した下限値へ保
持することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図において、交流電源は、順変換器１により直流に
変換される。ここでは点弧位相制御方式のサイリスタ順
変換器を採用しているので、直流電圧は可変である。こ
の直流は逆変換器２により可変周波数・可変電圧の交流
に変換され、交流電動機３を駆動する。順変換器１と逆
変換器２を接続する直流中間回路には充電可能な電池４
が接続され、その電池電圧は電圧検出器５により検出さ
れる。この電池４は電圧が電圧指令器６の指令値に従う
ように充電され、この指令値と電圧検出器５の検出値の
差に基づいて電圧調節器７から電池の電流指令値が出力
される。この電流指令値と、電流検出器８により検出さ
れる電池電流の差に基づいて電流調節器９から順変換器
１の出力電流指令値が電流調節器１１へ出力される。
る。図において、交流電源は、順変換器１により直流に
変換される。ここでは点弧位相制御方式のサイリスタ順
変換器を採用しているので、直流電圧は可変である。こ
の直流は逆変換器２により可変周波数・可変電圧の交流
に変換され、交流電動機３を駆動する。順変換器１と逆
変換器２を接続する直流中間回路には充電可能な電池４
が接続され、その電池電圧は電圧検出器５により検出さ
れる。この電池４は電圧が電圧指令器６の指令値に従う
ように充電され、この指令値と電圧検出器５の検出値の
差に基づいて電圧調節器７から電池の電流指令値が出力
される。この電流指令値と、電流検出器８により検出さ
れる電池電流の差に基づいて電流調節器９から順変換器
１の出力電流指令値が電流調節器１１へ出力される。
【００１１】順変換器１の交流電流は、交流電流検出器
１０で検出され、この電流検出値と前記出力電流指令値
との差に基づいて電流調節器１１から順変換器１の出力
電圧指令値が出力され、これに応じて順変換器１の点弧
位相を制御する点弧パルス移相器１２が制御される。
１０で検出され、この電流検出値と前記出力電流指令値
との差に基づいて電流調節器１１から順変換器１の出力
電圧指令値が出力され、これに応じて順変換器１の点弧
位相を制御する点弧パルス移相器１２が制御される。
【００１２】他方、電動機３の回転速度は速度検出器１
３で検出され、速度指令器１４から出力される指令値と
検出値の速度偏差に基づいて電動機電流の指令値が速度
調節器１５から出力される。電動機３の電流が交流電流
検出器１６で検出され、この検出値と前記電動機電流の
指令値との差に基づいて逆変換器２の出力電圧指令値が
電流調節器１７から出力され、該電圧指令値に応じて逆
変換器２の出力電圧をパルス幅変調器１８によりパルス
幅制御する。
３で検出され、速度指令器１４から出力される指令値と
検出値の速度偏差に基づいて電動機電流の指令値が速度
調節器１５から出力される。電動機３の電流が交流電流
検出器１６で検出され、この検出値と前記電動機電流の
指令値との差に基づいて逆変換器２の出力電圧指令値が
電流調節器１７から出力され、該電圧指令値に応じて逆
変換器２の出力電圧をパルス幅変調器１８によりパルス
幅制御する。
【００１３】次に動作を説明する。交流電動機３の速度
を速度検出器１３で検出し、パルス幅変調（以降、ＰＷ
Ｍと略記する。）の逆変換器２による交流電動機の速度
制御装置は周知のものであるので詳細は省くが、速度偏
差に応じてトルク電流指令値を演算し、さらに該指令値
と電動機電流の検出値との差に応じて逆変換器の出力電
圧をＰＷＭ制御することにより、電動機電流を、そし
て、電動機速度を指令値に従い制御するものである。
を速度検出器１３で検出し、パルス幅変調（以降、ＰＷ
Ｍと略記する。）の逆変換器２による交流電動機の速度
制御装置は周知のものであるので詳細は省くが、速度偏
差に応じてトルク電流指令値を演算し、さらに該指令値
と電動機電流の検出値との差に応じて逆変換器の出力電
圧をＰＷＭ制御することにより、電動機電流を、そし
て、電動機速度を指令値に従い制御するものである。
【００１４】ここで、逆変換器２は、電動機３が電動運
転の場合、逆変換動作を行い、直流入力電流ｉ2は順変
換器から逆順変換器の向きに流れる。これを正方向とす
る。電動機３が回生運転の場合は、順変換動作を行い、
ｉ2は負の向きに流れる。
転の場合、逆変換動作を行い、直流入力電流ｉ2は順変
換器から逆順変換器の向きに流れる。これを正方向とす
る。電動機３が回生運転の場合は、順変換動作を行い、
ｉ2は負の向きに流れる。
【００１５】次に、順変換器１側の動作について図２及
び図３で説明する。図２は、電池４の充電電荷量Ｑに対
する電池電圧ＶBの概略特性を示す。電池は一般に、充
電が進むにつれ電池電圧が上昇することから、Ｑに対し
てＶBは図示のような右上り特性となる。また、過放電
と過充電は電池の充電可能容量と寿命の減少を招くので
避けなければならない。そのために、電池はＱの下限値
Ｑminと上限値Ｑmaxの間で使用しなければならない。し
たがって、逆変換器２からの回生電流を最大限に吸収す
るためには、回生動作以前においてＱを下限値Ｑminに
近い値に予め制御しておく必要がある。
び図３で説明する。図２は、電池４の充電電荷量Ｑに対
する電池電圧ＶBの概略特性を示す。電池は一般に、充
電が進むにつれ電池電圧が上昇することから、Ｑに対し
てＶBは図示のような右上り特性となる。また、過放電
と過充電は電池の充電可能容量と寿命の減少を招くので
避けなければならない。そのために、電池はＱの下限値
Ｑminと上限値Ｑmaxの間で使用しなければならない。し
たがって、逆変換器２からの回生電流を最大限に吸収す
るためには、回生動作以前においてＱを下限値Ｑminに
近い値に予め制御しておく必要がある。
【００１６】図３は、電力変換装置の運転中における、
逆変換器電流ｉ2と電池電流ｉ4および充電電荷量Ｑと電
池電圧ＶBの関係を示す。図は、電動機が加速・減速運
転される場合を示すもので、ｉ2が正の場合が加速およ
び一定速運転の電動運転、ｉ2が負の場合が減速回生運
転の状態を示している。ハッチングして示す電流ｉ4は
電池電流であり、正の場合が放電、負の場合が充電方向
である。回生運転では、ｉ4はｉ2に一致する。
逆変換器電流ｉ2と電池電流ｉ4および充電電荷量Ｑと電
池電圧ＶBの関係を示す。図は、電動機が加速・減速運
転される場合を示すもので、ｉ2が正の場合が加速およ
び一定速運転の電動運転、ｉ2が負の場合が減速回生運
転の状態を示している。ハッチングして示す電流ｉ4は
電池電流であり、正の場合が放電、負の場合が充電方向
である。回生運転では、ｉ4はｉ2に一致する。
【００１７】一方、電動運転ではｉ4はｉ2以下の、かつ
設定された上限値以下の値に制御される。なお、この上
限値は、ある値を超えた大きい放電電流は電池へ悪影響
を与えるので設けられたのである。逆変換器電流ｉ
2は、電池電流ｉ4と順変換器出力電流ｉ1の和であるこ
とから、ｉ4＝ｉ2−ｉ1となる。したがって、ｉ1を負値
をとらないように制御をすれば、ｉ4を前述したような
所定値に制御することができる。
設定された上限値以下の値に制御される。なお、この上
限値は、ある値を超えた大きい放電電流は電池へ悪影響
を与えるので設けられたのである。逆変換器電流ｉ
2は、電池電流ｉ4と順変換器出力電流ｉ1の和であるこ
とから、ｉ4＝ｉ2−ｉ1となる。したがって、ｉ1を負値
をとらないように制御をすれば、ｉ4を前述したような
所定値に制御することができる。
【００１８】また、図３の充電電荷量Ｑは電池電流ｉ4
の積分量に相当し、図示のように変化する。Ｑは回生運
転時に増加するため、逆変換器２からの回生電流を最大
限に吸収するために、次の回生運転に備えて電動運転中
にＱminまで減少させる必要がある。Ｑの値は電池電圧
ＶBと対応関係があるので、ＶBを測定すればＱを推定で
きる。そこで、電動運転中にＶBがＱminに相当する指令
値ＶB＊まで低下するように、ＶBとＶB＊の差に応じて
電池電流ｉ4を制御する。以上が基本概念であるが、以
下、ｉ4およびｉ1の制御方法について述べる。
の積分量に相当し、図示のように変化する。Ｑは回生運
転時に増加するため、逆変換器２からの回生電流を最大
限に吸収するために、次の回生運転に備えて電動運転中
にＱminまで減少させる必要がある。Ｑの値は電池電圧
ＶBと対応関係があるので、ＶBを測定すればＱを推定で
きる。そこで、電動運転中にＶBがＱminに相当する指令
値ＶB＊まで低下するように、ＶBとＶB＊の差に応じて
電池電流ｉ4を制御する。以上が基本概念であるが、以
下、ｉ4およびｉ1の制御方法について述べる。
【００１９】ｉ4の制御については、電圧検出器５によ
り電池電圧ＶBが検出され、電圧指令器６からの指令値
ＶB＊との差に基づいて電圧調節器７よりｉ4の指令値ｉ
4＊が出力される。このときＶBがＶB＊より大の場合は
電流指令値ｉ4＊が正の値となり、ｉ4を正の値に制御し
てＶBがＶB＊となるまで電池を放電させる。このとき、
電圧調節器７には前記したようにｉ4が上限値以下に制
限されるよう、ｉ4＊を制限するための電流制限器が備
えられている。
り電池電圧ＶBが検出され、電圧指令器６からの指令値
ＶB＊との差に基づいて電圧調節器７よりｉ4の指令値ｉ
4＊が出力される。このときＶBがＶB＊より大の場合は
電流指令値ｉ4＊が正の値となり、ｉ4を正の値に制御し
てＶBがＶB＊となるまで電池を放電させる。このとき、
電圧調節器７には前記したようにｉ4が上限値以下に制
限されるよう、ｉ4＊を制限するための電流制限器が備
えられている。
【００２０】電流検出器８によりｉ4が検出され、ｉ4＊
との偏差の比例積分制御によりｉ1の指令値ｉ1＊が電流
調節器９より出力される。電流調節器９は要は積分機能
を有する制御器であればよい。ｉ4がｉ4＊より小の場合
は、ｉ1＊は低下し、ｉ1は減少方向に制御される。これ
に応じてｉ4は増加するから、ｉ4はｉ4＊に一致するよ
う制御される。また、ｉ4がｉ4＊より大の場合は、上述
と逆の動作が行われ、同様にｉ4＊ に従い制御される。
ｉ1は正値のみに制限されているから、ｉ1＊についても
予め負値とならないよう下限値として零が設定されてい
る。
との偏差の比例積分制御によりｉ1の指令値ｉ1＊が電流
調節器９より出力される。電流調節器９は要は積分機能
を有する制御器であればよい。ｉ4がｉ4＊より小の場合
は、ｉ1＊は低下し、ｉ1は減少方向に制御される。これ
に応じてｉ4は増加するから、ｉ4はｉ4＊に一致するよ
う制御される。また、ｉ4がｉ4＊より大の場合は、上述
と逆の動作が行われ、同様にｉ4＊ に従い制御される。
ｉ1は正値のみに制限されているから、ｉ1＊についても
予め負値とならないよう下限値として零が設定されてい
る。
【００２１】さらに、ｉ1は電流調節器１１、点弧パル
ス移相器１２および順変換器１によりｉ1＊に従い制御
される。即ち、電流検出器１０によりｉ1が検出され、
ｉ1＊との差に基づいて電流調節器１１より順変換器の
出力電圧指令値Ｖ＊が出力される。さらにパルス移相器
１２による点弧位相制御により、順変換器の出力電圧Ｖ
がＶ＊に比例して制御される。ｉ1がｉ1＊より小の場合
は、Ｖ＊が上昇し、ｉ1が増加することから、ｉ1はｉ1
＊に一致するように制御される。逆の場合も同様にｉ1
はｉ1＊に従い制御される。
ス移相器１２および順変換器１によりｉ1＊に従い制御
される。即ち、電流検出器１０によりｉ1が検出され、
ｉ1＊との差に基づいて電流調節器１１より順変換器の
出力電圧指令値Ｖ＊が出力される。さらにパルス移相器
１２による点弧位相制御により、順変換器の出力電圧Ｖ
がＶ＊に比例して制御される。ｉ1がｉ1＊より小の場合
は、Ｖ＊が上昇し、ｉ1が増加することから、ｉ1はｉ1
＊に一致するように制御される。逆の場合も同様にｉ1
はｉ1＊に従い制御される。
【００２２】以上のようにしてｉ1が制御される結果、
ｉ4＝ｉ2−ｉ1の関係に従いｉ4が前述の関係に従い制御
される。ここで、ｉ1≧０であるから回生運転中は必然
的にｉ4はｉ2に一致する。
ｉ4＝ｉ2−ｉ1の関係に従いｉ4が前述の関係に従い制御
される。ここで、ｉ1≧０であるから回生運転中は必然
的にｉ4はｉ2に一致する。
【００２３】以上のようにして、電流ｉ4 は図３に示す
ように、電流ｉ2 と電圧ＶBに応じて制御される。した
がって本実施例によれば、電流ｉ1 は常に正値に保たれ
ることから、順変換器１は可逆である必要がなく、逆並
列の回生用逆変換器を不要とできる。また、充電電荷量
Ｑを回生運転に先立ち下限値Ｑmin に制御しているた
め、実質的な電池容量を最大限まで増大できる。
ように、電流ｉ2 と電圧ＶBに応じて制御される。した
がって本実施例によれば、電流ｉ1 は常に正値に保たれ
ることから、順変換器１は可逆である必要がなく、逆並
列の回生用逆変換器を不要とできる。また、充電電荷量
Ｑを回生運転に先立ち下限値Ｑmin に制御しているた
め、実質的な電池容量を最大限まで増大できる。
【００２４】図４に本発明の他の一実施例を示す。図１
の実施例との相違点は、順変換器にダイオード整流器１
Ａを用い、直流中間回路にチョッパ回路を介して充電可
能な電池４が接続されるところにある。ダイオード整流
器であるため直流電圧は可変でない。しかし基本概念は
前述と同一であり、また逆変換器２に関しての動作は図
１と同一であるため、これに関する制御回路の図示並び
に説明を省略する。以下、チョッパ回路の構成と動作に
ついて述べる。
の実施例との相違点は、順変換器にダイオード整流器１
Ａを用い、直流中間回路にチョッパ回路を介して充電可
能な電池４が接続されるところにある。ダイオード整流
器であるため直流電圧は可変でない。しかし基本概念は
前述と同一であり、また逆変換器２に関しての動作は図
１と同一であるため、これに関する制御回路の図示並び
に説明を省略する。以下、チョッパ回路の構成と動作に
ついて述べる。
【００２５】図４において、電池４、電圧検出器５、電
圧指令器６は図１における同一符号のものと同一であ。
オン、オフ制御によりチョッパ出力電圧および電池電圧
を制御するゲートターンオフサイリスタ（以降、ＧＴＯ
と略記する。）２１、２２と、ＧＴＯ２１、２２に逆並
列接続されたダイオード２３、２４及び、チョッパの出
力電流を平滑化するためのリアクトル２５、チョッパの
入力電流リプルを吸収するためのコンデンサ２６でチョ
ッパ回路を構成している。チョッパの出力電流ｉcは電
池４から放電する方向を正方向とする。
圧指令器６は図１における同一符号のものと同一であ。
オン、オフ制御によりチョッパ出力電圧および電池電圧
を制御するゲートターンオフサイリスタ（以降、ＧＴＯ
と略記する。）２１、２２と、ＧＴＯ２１、２２に逆並
列接続されたダイオード２３、２４及び、チョッパの出
力電流を平滑化するためのリアクトル２５、チョッパの
入力電流リプルを吸収するためのコンデンサ２６でチョ
ッパ回路を構成している。チョッパの出力電流ｉcは電
池４から放電する方向を正方向とする。
【００２６】逆変換器直流入力電流ｉ2 は電流検出器２
７で検出され電圧調節器２８へ入力される。電圧検出器
５の検出値と、電圧指令器６からの電池電圧指令値との
差に基づいてチョッパ回路の出力電流指令値ｉc＊が、
電圧調節器２８より出力される。ここには指令値ｉc＊
を電流ｉ2 以下に制限するための電流制限器、並びに上
限値以下に制限するための電流制限器が内蔵されてい
る。
７で検出され電圧調節器２８へ入力される。電圧検出器
５の検出値と、電圧指令器６からの電池電圧指令値との
差に基づいてチョッパ回路の出力電流指令値ｉc＊が、
電圧調節器２８より出力される。ここには指令値ｉc＊
を電流ｉ2 以下に制限するための電流制限器、並びに上
限値以下に制限するための電流制限器が内蔵されてい
る。
【００２７】チョッパ出力電流ｉcは電流検出器２９で
検出され、検出値と指令値ｉc＊との差はチョッパ出力
電圧の指令値を出力する電流調節器３０へ入力される。
該出力電圧指令値に応じてＧＴＯ２１，２２のオンオフ
制御用のＰＷＭパルス信号が信号発生器３１で生成され
る。以下、動作を述べる。
検出され、検出値と指令値ｉc＊との差はチョッパ出力
電圧の指令値を出力する電流調節器３０へ入力される。
該出力電圧指令値に応じてＧＴＯ２１，２２のオンオフ
制御用のＰＷＭパルス信号が信号発生器３１で生成され
る。以下、動作を述べる。
【００２８】電圧検出器５により電池４の電圧ＶBが検
出され、電圧指令器６からの指令値ＶB＊との差が電圧
調節器２８に入力され、これよりチョッパ回路の出力電
流指令値ｉc＊が出力される。このとき、ＶBがＶB＊よ
り大きい場合はｉc＊が正の値となり、ｉcを正の値に制
御してＶBがＶB＊に一致するまで電池を放電させる。
出され、電圧指令器６からの指令値ＶB＊との差が電圧
調節器２８に入力され、これよりチョッパ回路の出力電
流指令値ｉc＊が出力される。このとき、ＶBがＶB＊よ
り大きい場合はｉc＊が正の値となり、ｉcを正の値に制
御してＶBがＶB＊に一致するまで電池を放電させる。
【００２９】このｉcの制御は、次のようにして行なわ
れる。すなわち、電流検出器２９によりｉcが検出さ
れ、ｉc＊との差に基づいて、電流調節器３０よりチョ
ッパ出力電圧指令値Ｖ＊が出力される。ｉcがｉc＊より
小の場合はＶ＊が低下し、チョッパ出力電圧（電池に接
続される側の電圧）Ｖが減少方向に制御される。すると
チョッパ出力電流ｉcは正方向に増加し、ｉcはｉc＊に
一致するよう制御される。ｉcがｉc＊より大の場合は上
述と逆の動作が行なわれ、同様にｉcは、ｉc＊に従い制
御される。このとき電池電流の大きさと方向はｉcに応
じて同様に変化し、この結果電池電圧が指令値Ｖ＊に一
致するように制御される。
れる。すなわち、電流検出器２９によりｉcが検出さ
れ、ｉc＊との差に基づいて、電流調節器３０よりチョ
ッパ出力電圧指令値Ｖ＊が出力される。ｉcがｉc＊より
小の場合はＶ＊が低下し、チョッパ出力電圧（電池に接
続される側の電圧）Ｖが減少方向に制御される。すると
チョッパ出力電流ｉcは正方向に増加し、ｉcはｉc＊に
一致するよう制御される。ｉcがｉc＊より大の場合は上
述と逆の動作が行なわれ、同様にｉcは、ｉc＊に従い制
御される。このとき電池電流の大きさと方向はｉcに応
じて同様に変化し、この結果電池電圧が指令値Ｖ＊に一
致するように制御される。
【００３０】ここで、ｉc＊は前述した電流制限器の作
用によりｉ2以下に制限されることからｉcはｉ2以下と
なり、この結果、ｉ1は常に正の値に保たれる。したが
って本実施例においても、順変換器１Ａは可逆である必
要がなく、回生用逆変換器を不要とできる。また実質的
な電池容量を最大限まで増大できることも前記実施例と
同様である。なお、回生動作時（ｉ2＜０）は電圧調節
器２８においてｉc＊＝ｉ2＋ｉB（ｉB＝一定負値）の関
係に従いｉc＊を決定しｉcを制御する。
用によりｉ2以下に制限されることからｉcはｉ2以下と
なり、この結果、ｉ1は常に正の値に保たれる。したが
って本実施例においても、順変換器１Ａは可逆である必
要がなく、回生用逆変換器を不要とできる。また実質的
な電池容量を最大限まで増大できることも前記実施例と
同様である。なお、回生動作時（ｉ2＜０）は電圧調節
器２８においてｉc＊＝ｉ2＋ｉB（ｉB＝一定負値）の関
係に従いｉc＊を決定しｉcを制御する。
【００３１】したがって、｜ｉc｜は常に｜ｉ2｜より｜
ｉB｜だけ大きく、この結果、ｉ1は正に保つたままで回
生電流をすべて電池に吸収することができる。なお、ｉ
Bによりｉ1を常に所定値以上に保つことができ順変換器
１Ａの出力電流が零近傍となる場合での種々の不具合を
防止することができる。
ｉB｜だけ大きく、この結果、ｉ1は正に保つたままで回
生電流をすべて電池に吸収することができる。なお、ｉ
Bによりｉ1を常に所定値以上に保つことができ順変換器
１Ａの出力電流が零近傍となる場合での種々の不具合を
防止することができる。
【００３２】本実施例の場合、直流中間回路の電圧を制
御することなく、電池の電流を制御できることから、順
変換器１は出力電圧可制御である必要がなく、サイリス
タ変換器に代えてダイオード整流器を用いることがで
き、順変換器を簡単化できる。
御することなく、電池の電流を制御できることから、順
変換器１は出力電圧可制御である必要がなく、サイリス
タ変換器に代えてダイオード整流器を用いることがで
き、順変換器を簡単化できる。
【００３３】また、順変換器に出力電圧可制御のものを
そのまま用いた場合は、直流回路電圧を交流電源電圧の
変動の影響なしに一定値に制御した状態にて制御できる
ことから逆変換器２は、より好ましい運転を行なうこと
ができる。
そのまま用いた場合は、直流回路電圧を交流電源電圧の
変動の影響なしに一定値に制御した状態にて制御できる
ことから逆変換器２は、より好ましい運転を行なうこと
ができる。
【００３４】なお、図１における電池電流ｉ4および図
４におけるチョッパ入力電流ｉcは、直接に検出する代
りに、逆変換器入力電流ｉ2と順変換器出力電流ｉ1の差
から演算検出することもできる。
４におけるチョッパ入力電流ｉcは、直接に検出する代
りに、逆変換器入力電流ｉ2と順変換器出力電流ｉ1の差
から演算検出することもできる。
【００３５】充電池の充電容量は、駆動される電動機の
特性や、運転状況から決定できるので、回生運転に入る
前に、常にある設定された充電状態にあれば、すべての
回生電力を吸収し蓄えることが可能である。
特性や、運転状況から決定できるので、回生運転に入る
前に、常にある設定された充電状態にあれば、すべての
回生電力を吸収し蓄えることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、順変換器と逆変換器を
接続する直流回路に充電可能な電池を並列設置し、電池
の充電電圧を電動運転のときに下限値に保持するよう制
御するので、電池で最大限に回生電力を吸収することが
できる。順変換器と並列設置する回生用逆変換器を省く
ことができるので、電力変換装置の構成を簡単にするこ
とができる。
接続する直流回路に充電可能な電池を並列設置し、電池
の充電電圧を電動運転のときに下限値に保持するよう制
御するので、電池で最大限に回生電力を吸収することが
できる。順変換器と並列設置する回生用逆変換器を省く
ことができるので、電力変換装置の構成を簡単にするこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例の電力変換装置の構成を示す
図である。
図である。
【図２】電池の充電電荷量に対する出力電圧特性の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】運転中における電池の充電電荷量と出力電圧特
性の一例を示す図である。
性の一例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例の電力変換装置の構成を示
す図である。
す図である。
１ 順変換器 １Ａ 順変換器 ２ 逆変換器 ３ 交流電動機 ４ 電池 ５ 電圧検出器 ６ 電圧指令器 ７、２８ 電圧調節器 ８、２７、２９ 直流電流検出器 １０、１６ 交流電流検出器 ９、１１、１７、３０ 電流調節器 １２ 点弧パルス移相器 １３ 速度検出器 １４ 速度指令器 １５ 速度調節器 １８ パルス幅変調器 ２１、２２ ゲートターンオフサイリスタ ２３、２４ ダイオード ２５ リアクトル ２６ コンデンサ ３１ ＰＷＭ制御パルス信号発生器
Claims (4)
- 【請求項１】 交流電源を可変電圧の直流に変換する順
変換器と、交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換
器と前記順変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電
可能な電池とを備えた電力変換装置の制御方法におい
て、前記電池の電圧を下限値に保持するように前記順変
換器の出力電流を零または正の範囲に制御することを特
徴とする電力変換装置の制御方法。 - 【請求項２】 交流電源を可変電圧の直流に変換する順
変換器と、交流負荷が接続される逆変換器と、該逆変換
器と前記順変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電
可能な電池とを備えた電力変換装置において、前記電池
の電圧検出値から予め設定される該電池の電圧下限値を
減算する減算手段と、該減算手段の出力に応じて前記順
変換器の出力電流を制御するための出力電流指令を発生
する手段とを備えていることを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項３】 交流電源を直流に変換する整流器と、交
流負荷が接続される逆変換器と、前記順変換器と前記逆
変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な電池
を備えた電力変換装置の制御方法において、前記電池と
前記直流回路との間に直流チョッパを挿入し、前記電池
の電圧を下限値に保持するように前記直流チョッパの出
力電流を制御することを特徴とする電力変換装置の制御
方法。 - 【請求項４】 交流電源を直流に変換する整流器と、交
流負荷が接続される逆変換器と、前記順変換器と前記逆
変換器を結ぶ直流回路に並列接続された充電可能な電池
とを備えた電力変換装置において、前記電池と前記直流
回路との間に挿入された直流チョッパと、前記電池の電
圧検出値から予め設定される該電池の電圧下限値を減算
する減算手段と、該減算手段の出力を入力し、該出力に
応じ、かつ、前記逆変換器入力電流値を超えない範囲に
前記直流チョッパ出力電流指令値を発生する電圧調節手
段と、前記電流指令値に応じて前記直流チョッパの電流
を制御する電流調節手段を備えていることを特徴とする
電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007793A JPH06225458A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 電力変換装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007793A JPH06225458A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 電力変換装置及び制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06225458A true JPH06225458A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11675534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007793A Pending JPH06225458A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 電力変換装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06225458A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002189A (en) * | 1997-06-24 | 1999-12-14 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Stator core and wire winding method for the same |
| JP2009136058A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Aida Eng Ltd | モータ駆動装置の制御方法および装置 |
| WO2010016176A1 (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-11 | エドワーズ株式会社 | モータドライバー回路及び該モータドライバー回路を搭載した真空ポンプ |
| US7868569B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-01-11 | Fanuc Ltd | Motor driving apparatus |
| JP2013021792A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Sanyo Denki Co Ltd | 電力給電システム |
| DE102017006819A1 (de) | 2016-09-22 | 2018-03-22 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | System und Verfahren zum Betreiben eines Systems |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007793A patent/JPH06225458A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002189A (en) * | 1997-06-24 | 1999-12-14 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Stator core and wire winding method for the same |
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| JP5606315B2 (ja) * | 2008-08-05 | 2014-10-15 | エドワーズ株式会社 | 磁気軸受装置及び該磁気軸受装置を搭載した真空ポンプ |
| US9093938B2 (en) | 2008-08-05 | 2015-07-28 | Edwards Japan Limited | Motor driver circuit and vacuum pump having the motor driver circuit |
| JP2013021792A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Sanyo Denki Co Ltd | 電力給電システム |
| DE102017006819A1 (de) | 2016-09-22 | 2018-03-22 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | System und Verfahren zum Betreiben eines Systems |
| WO2018054543A1 (de) | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System und verfahren zum betreiben eines systems |
| US10951126B2 (en) | 2016-09-22 | 2021-03-16 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System and method for operating a system |
| US11362596B2 (en) | 2016-09-22 | 2022-06-14 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | System and method for operating a system |
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