JPH0731152A - Pwmコンバータにおける力率一定制御方法 - Google Patents
Pwmコンバータにおける力率一定制御方法Info
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- JPH0731152A JPH0731152A JP5195236A JP19523693A JPH0731152A JP H0731152 A JPH0731152 A JP H0731152A JP 5195236 A JP5195236 A JP 5195236A JP 19523693 A JP19523693 A JP 19523693A JP H0731152 A JPH0731152 A JP H0731152A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- current
- input
- signal
- power factor
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷低下による入力力率の低下を抑制できる
PWMコンバータの制御方法。 【構成】 FET16と17、FETの内蔵ダイオード
18と19およびダイオード20と21によって構成し
た混合ブリッジの入力回路に電流検出回路3を設け、こ
の電流検出回路3の電流信号を電流・電圧変換回路7、
電圧周波数変換回路8、キャリア生成回路9に順次入力
させることによって搬送波のスイッチング周波数fs を
変更させる。電流信号の減少はスイッチング周波数fs
を上昇させることになるので、負荷減少に伴う入力力率
の低下はスイッチング周波数fs の上昇によって抑制さ
れる。なお、出力回路に電流検出回路25を設け、この
検出電流信号を電流・電圧変換回路7に入力させる方法
もある。
PWMコンバータの制御方法。 【構成】 FET16と17、FETの内蔵ダイオード
18と19およびダイオード20と21によって構成し
た混合ブリッジの入力回路に電流検出回路3を設け、こ
の電流検出回路3の電流信号を電流・電圧変換回路7、
電圧周波数変換回路8、キャリア生成回路9に順次入力
させることによって搬送波のスイッチング周波数fs を
変更させる。電流信号の減少はスイッチング周波数fs
を上昇させることになるので、負荷減少に伴う入力力率
の低下はスイッチング周波数fs の上昇によって抑制さ
れる。なお、出力回路に電流検出回路25を設け、この
検出電流信号を電流・電圧変換回路7に入力させる方法
もある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、PWMコンバータの
入力力率制御方法であって、入力力率を常に一定制御す
る方法に関するものである。
入力力率制御方法であって、入力力率を常に一定制御す
る方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のPWMコンバータの回路構成は図
3に示す通りである。図3において、商用交流電源10
1は昇圧用リアクタ102を介してFET106と10
7、FETの内蔵ダイオード108と109、ダイオー
ド110と111より成る混合ブリッジに接続されてお
り、この混合ブリッジの直流出力側にはコンデンサ11
2と負荷115が並列接続されている。また、交流入力
回路に設けられた電流検出回路116の検出電流信号は
制御回路104に入力される。分圧抵抗113と114
から検出された出力電圧信号V0 は比較増幅回路105
において目標電圧信号Vref と比較され、その差信号は
制御回路104に入力し、信号波(操作量)uとなって
制御回路104からPWM駆動回路103に入力する。
このPWM駆動回路103に入力している搬送波fs は
前記信号波uによって変調され、PWMコンバータを制
御する駆動パルスのパルス幅が調整される。
3に示す通りである。図3において、商用交流電源10
1は昇圧用リアクタ102を介してFET106と10
7、FETの内蔵ダイオード108と109、ダイオー
ド110と111より成る混合ブリッジに接続されてお
り、この混合ブリッジの直流出力側にはコンデンサ11
2と負荷115が並列接続されている。また、交流入力
回路に設けられた電流検出回路116の検出電流信号は
制御回路104に入力される。分圧抵抗113と114
から検出された出力電圧信号V0 は比較増幅回路105
において目標電圧信号Vref と比較され、その差信号は
制御回路104に入力し、信号波(操作量)uとなって
制御回路104からPWM駆動回路103に入力する。
このPWM駆動回路103に入力している搬送波fs は
前記信号波uによって変調され、PWMコンバータを制
御する駆動パルスのパルス幅が調整される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般にPWMコンバー
タの動作特性として、負荷の減少に伴って入力力率が低
下することが知られている。これは、負荷減少に伴って
入力電流の基本波成分は小さくなるが、スイッチング動
作によって生ずる入力電流の高調波成分は殆ど変化しな
いことに起因している。従来、PWMコンバータの動作
特性は定格時の力率によって規定されており、低負荷運
転時における力率の悪化は無視されていた。しかし乍
ら、PWMコンバータは常に定格出力において運転され
るものではなく、長時間に亙る低負荷運転を余儀なくさ
れることもあり、エネルギー効率の観点からも負荷の変
化に影響を受けることなく、常に高力率で運転できるよ
うにすることが望まれる。この発明は上述した課題を解
決するためになされたものであって、負荷減少に伴う入
力力率の低下を入力電流の高調波成分を減少させること
によって抑制し、常に高力率で運転できるPWMコンバ
ータの制御方法を実現できることを目的とするものであ
る。
タの動作特性として、負荷の減少に伴って入力力率が低
下することが知られている。これは、負荷減少に伴って
入力電流の基本波成分は小さくなるが、スイッチング動
作によって生ずる入力電流の高調波成分は殆ど変化しな
いことに起因している。従来、PWMコンバータの動作
特性は定格時の力率によって規定されており、低負荷運
転時における力率の悪化は無視されていた。しかし乍
ら、PWMコンバータは常に定格出力において運転され
るものではなく、長時間に亙る低負荷運転を余儀なくさ
れることもあり、エネルギー効率の観点からも負荷の変
化に影響を受けることなく、常に高力率で運転できるよ
うにすることが望まれる。この発明は上述した課題を解
決するためになされたものであって、負荷減少に伴う入
力力率の低下を入力電流の高調波成分を減少させること
によって抑制し、常に高力率で運転できるPWMコンバ
ータの制御方法を実現できることを目的とするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明によるPWMコンバータにおける力率
一定制御方法は、PWMコンバータの入力回路または出
力回路に設けた電流検出回路から検出した電流信号を電
流・電圧変換および電圧・周波数変換を行って前記電流
信号に反比例して変化する周波数信号に変換し、この変
換された周波数信号をキャリア生成回路において予め設
定してある搬送波に重畳させて搬送波周波数を変更さ
せ、この変更された搬送波周波数をPWM駆動回路に入
力させることによって駆動パルスを調整し、負荷減少に
伴う入力力率の低下を抑制するものである。
ために、この発明によるPWMコンバータにおける力率
一定制御方法は、PWMコンバータの入力回路または出
力回路に設けた電流検出回路から検出した電流信号を電
流・電圧変換および電圧・周波数変換を行って前記電流
信号に反比例して変化する周波数信号に変換し、この変
換された周波数信号をキャリア生成回路において予め設
定してある搬送波に重畳させて搬送波周波数を変更さ
せ、この変更された搬送波周波数をPWM駆動回路に入
力させることによって駆動パルスを調整し、負荷減少に
伴う入力力率の低下を抑制するものである。
【0005】
【作用】PWMコンバータの負荷が減少すると入力電流
および出力電流も減少する。交流入力回路または出力回
路に設けられた電流検出回路によって検出された電流信
号の低下は、電流・電圧変換回路と電圧・周波数変換回
路を介して周波数信号の上昇となってキャリア生成回路
に入力する。この結果、キャリア生成回路に予め設定し
てある搬送波の周波数は電圧・周波数変換回路から入力
した周波数信号が加算されるので周波数が上昇する。入
力力率は搬送波周波数と比例関係にあるので、搬送波周
波数を上昇させることによって負荷減少による入力力率
の低下を抑制することができる。
および出力電流も減少する。交流入力回路または出力回
路に設けられた電流検出回路によって検出された電流信
号の低下は、電流・電圧変換回路と電圧・周波数変換回
路を介して周波数信号の上昇となってキャリア生成回路
に入力する。この結果、キャリア生成回路に予め設定し
てある搬送波の周波数は電圧・周波数変換回路から入力
した周波数信号が加算されるので周波数が上昇する。入
力力率は搬送波周波数と比例関係にあるので、搬送波周
波数を上昇させることによって負荷減少による入力力率
の低下を抑制することができる。
【0006】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1はこの発明によるPWMコンバータの
回路構成を示すブロック図であり、交流入力回路に設け
られた昇圧用リアクタ2、混合ブリッジを構成するFE
T16と17、FETの内蔵ダイオード18と19およ
びダイオード20と21、分圧抵抗23と24から検出
した電圧信号V0 を目標値Vref と比較してその差信号
を出力する比較・増幅回路6、前記差信号を入力してP
WM駆動回路4に信号波(操作量)uを出力する制御回
路5は従来技術におけるPWMコンバータと同一であ
る。
ら説明する。図1はこの発明によるPWMコンバータの
回路構成を示すブロック図であり、交流入力回路に設け
られた昇圧用リアクタ2、混合ブリッジを構成するFE
T16と17、FETの内蔵ダイオード18と19およ
びダイオード20と21、分圧抵抗23と24から検出
した電圧信号V0 を目標値Vref と比較してその差信号
を出力する比較・増幅回路6、前記差信号を入力してP
WM駆動回路4に信号波(操作量)uを出力する制御回
路5は従来技術におけるPWMコンバータと同一であ
る。
【0007】入力回路に設けた電流検出回路3から検出
した電流信号は制御回路5に入力されると共に電流・電
圧変換回路7に入力して電圧信号に変換される。負荷が
減少した場合には入力電流ii は減少するので電流検出
回路3から検出した電流信号も減少し、これに伴って電
流・電圧変換回路7から出力される電圧信号も減少す
る。電流・電圧変換回路7から出力される電圧信号は電
圧・周波数変換回路8に入力して周波数信号に変換され
るが、入力した電圧信号に反比例した周波数信号が出力
されるので、電圧信号の減少は周波数信号の増加となっ
て現われる。即ち、負荷減少に伴う入力電流の減少は周
波数信号の増加となってキャリア生成回路9に入力され
る。キャリア生成回路9には予め設定された周波数fs
の搬送波が入力しているが、この搬送波周波数fs は電
圧・周波数変換路8からの周波数信号を加算した周波数
信号(スイッチング周波数f′s )となる。このキャリ
ア生成回路9から出力される周波数信号(スイッチング
周波数f′s)は制御回路5から出力される信号波(操
作量)uと共にPWM駆動回路4に入力し、混合ブリッ
ジを構成するFET16と17を制御する駆動パルスの
パルス幅を変調させる。従って、負荷減少に伴う入力電
流の減少を検出して電流・電圧変換回路7と電圧・周波
数変換回路8を介してキャリア生成回路9に入力させる
と、搬送波の周波数はfs からf′s に上昇する。別に
説明するように、入力力率はスイッチング周波数とは比
例関係にあるので、スイッチング周波数を上昇させるこ
とは入力力率を高めることになり、負荷減少に伴って発
生する入力力率の低下を抑制することになる。
した電流信号は制御回路5に入力されると共に電流・電
圧変換回路7に入力して電圧信号に変換される。負荷が
減少した場合には入力電流ii は減少するので電流検出
回路3から検出した電流信号も減少し、これに伴って電
流・電圧変換回路7から出力される電圧信号も減少す
る。電流・電圧変換回路7から出力される電圧信号は電
圧・周波数変換回路8に入力して周波数信号に変換され
るが、入力した電圧信号に反比例した周波数信号が出力
されるので、電圧信号の減少は周波数信号の増加となっ
て現われる。即ち、負荷減少に伴う入力電流の減少は周
波数信号の増加となってキャリア生成回路9に入力され
る。キャリア生成回路9には予め設定された周波数fs
の搬送波が入力しているが、この搬送波周波数fs は電
圧・周波数変換路8からの周波数信号を加算した周波数
信号(スイッチング周波数f′s )となる。このキャリ
ア生成回路9から出力される周波数信号(スイッチング
周波数f′s)は制御回路5から出力される信号波(操
作量)uと共にPWM駆動回路4に入力し、混合ブリッ
ジを構成するFET16と17を制御する駆動パルスの
パルス幅を変調させる。従って、負荷減少に伴う入力電
流の減少を検出して電流・電圧変換回路7と電圧・周波
数変換回路8を介してキャリア生成回路9に入力させる
と、搬送波の周波数はfs からf′s に上昇する。別に
説明するように、入力力率はスイッチング周波数とは比
例関係にあるので、スイッチング周波数を上昇させるこ
とは入力力率を高めることになり、負荷減少に伴って発
生する入力力率の低下を抑制することになる。
【0008】次に、PWMコンバータにおける入力電流
の力率がスイッチング周波数と比例関係にあることを理
論式に基づいて説明する。高調波成分を含んだ入力電流
の力率は次式によって表わせる。
の力率がスイッチング周波数と比例関係にあることを理
論式に基づいて説明する。高調波成分を含んだ入力電流
の力率は次式によって表わせる。
【0009】
【数1】
【0010】ここに、I1 は基本波成分電流、Irms は
入力電流の実効値、θは入力電圧と電流の位相差を示
す。また、Irms は次式によって表わせる。 Irms ≒IL (1/2+Kr )1/2 ……(2) ここに、IL =I1 ,Kr =Kr2・Kr3であり、 Kr2=(T/L)2 (Ei /2EO IL )2 /3 ……(3) Kr3=(3Ei 2 /8)−(8EO Ei /3π)+(EO 2 /2)……(4) Ei は入力電圧の波高値、EO は出力電圧(直流)、L
は入力回路のインダクタンス、T=1/fs である。
(3)式と(4)式を代入した(2)式を(1)式に代
入すると、
入力電流の実効値、θは入力電圧と電流の位相差を示
す。また、Irms は次式によって表わせる。 Irms ≒IL (1/2+Kr )1/2 ……(2) ここに、IL =I1 ,Kr =Kr2・Kr3であり、 Kr2=(T/L)2 (Ei /2EO IL )2 /3 ……(3) Kr3=(3Ei 2 /8)−(8EO Ei /3π)+(EO 2 /2)……(4) Ei は入力電圧の波高値、EO は出力電圧(直流)、L
は入力回路のインダクタンス、T=1/fs である。
(3)式と(4)式を代入した(2)式を(1)式に代
入すると、
【0011】
【数2】
【0012】(5)式より高調波成分を含んだ入力電流
の力率PFは入力回路における昇圧用リアクタのインダ
クタンスLとスイッチング周波数fs に略比例関係にあ
ることが判る。即ち、 力率PF∝L・fs ……(6) 入力回路のインダクタンスLを変更させることは容易で
はないがスイッチング周波数fs は容易に変更できるの
で、負荷低下に伴って減少する入力電流から検出した電
流信号をこの電流信号に反比例して変化する周波数信号
に変換し、この周波数信号によって搬送波のスイッチン
グ周波数fs を高くすることによって負荷減少に伴う入
力力率の低下を抑制することが可能となる。なお、以上
の説明は単相のPWMコンバータに関するものである
が、3相のPWMコンバータについても適用できる。
の力率PFは入力回路における昇圧用リアクタのインダ
クタンスLとスイッチング周波数fs に略比例関係にあ
ることが判る。即ち、 力率PF∝L・fs ……(6) 入力回路のインダクタンスLを変更させることは容易で
はないがスイッチング周波数fs は容易に変更できるの
で、負荷低下に伴って減少する入力電流から検出した電
流信号をこの電流信号に反比例して変化する周波数信号
に変換し、この周波数信号によって搬送波のスイッチン
グ周波数fs を高くすることによって負荷減少に伴う入
力力率の低下を抑制することが可能となる。なお、以上
の説明は単相のPWMコンバータに関するものである
が、3相のPWMコンバータについても適用できる。
【0013】図2は、この発明によるもう1つの実施例
を示すPWMコンバータのブロック図である。図2にお
いては、交流入力回路に設けた電流検出器3から検出し
た電流信号は制御回路5のみに入力されており、出力回
路に設けた電流検出器25から検出した電流信号を電流
・電圧変換回路に入力させている。入力電流ii と出力
電流IL は比例関係にあるので、負荷低下に伴って減少
する出力電流IL から検出した電流信号をこの電流信号
に反比例して変化する周波数信号に変換し、この周波数
信号によって搬送波のスイッチング周波数fs を高くす
ると負荷減少に伴う入力力率の低下を抑制できる。
を示すPWMコンバータのブロック図である。図2にお
いては、交流入力回路に設けた電流検出器3から検出し
た電流信号は制御回路5のみに入力されており、出力回
路に設けた電流検出器25から検出した電流信号を電流
・電圧変換回路に入力させている。入力電流ii と出力
電流IL は比例関係にあるので、負荷低下に伴って減少
する出力電流IL から検出した電流信号をこの電流信号
に反比例して変化する周波数信号に変換し、この周波数
信号によって搬送波のスイッチング周波数fs を高くす
ると負荷減少に伴う入力力率の低下を抑制できる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるP
WMコンバータにおける力率一定制御方法は、PWMコ
ンバータの入力回路または出力回路に設けた電流検出回
路から検出した電流信号を電流・電圧変換回路、電圧・
周波数変換回路を介して前記電流信号に反比例して変化
する周波数信号に変換し、この周波数信号をキャリア生
成回路に予め設定してある搬送波周波数fs に重畳させ
てスイッチング周波数f′s を生成する。負荷が減少す
ると入力電流と出力電流が減少すると共に入力力率も低
下するが、入力電流または出力電流から検出した電流信
号を周波数信号に変換してキャリア生成回路に入力させ
るとスイッチング周波数が上昇するので入力力率の低下
を抑制することができ、入力力率を一定に制御すること
が可能となる。
WMコンバータにおける力率一定制御方法は、PWMコ
ンバータの入力回路または出力回路に設けた電流検出回
路から検出した電流信号を電流・電圧変換回路、電圧・
周波数変換回路を介して前記電流信号に反比例して変化
する周波数信号に変換し、この周波数信号をキャリア生
成回路に予め設定してある搬送波周波数fs に重畳させ
てスイッチング周波数f′s を生成する。負荷が減少す
ると入力電流と出力電流が減少すると共に入力力率も低
下するが、入力電流または出力電流から検出した電流信
号を周波数信号に変換してキャリア生成回路に入力させ
るとスイッチング周波数が上昇するので入力力率の低下
を抑制することができ、入力力率を一定に制御すること
が可能となる。
【図1】この発明による実施例を示すPWMコンバータ
の回路構成を示すブロック図。
の回路構成を示すブロック図。
【図2】この発明によるもう1つの実施例を示すPWM
コンバータのブロック図。
コンバータのブロック図。
【図3】従来のPWMコンバータの回路構成を示すブロ
ック図。
ック図。
1 商用交流電源 2 リアクタ 3,25 電流検出回路 4 PWM駆動回路 5 制御回路 6 比較増幅回路 7 電流・電圧変換回路 8 電圧・周波数変換回路 9 キャリア生成回路 16,17 FET 18,19 FET内蔵ダイオード 20,21 ダイオード 22 コンデンサ 23,24 分圧抵抗 26 負荷
Claims (2)
- 【請求項1】 リアクタを介して入力する商用交流電源
を直流電力に変換して送出する半導体スイッチング素子
より成るPWMコンバータにおいて、 前記PWMコンバータの入力回路に設けた電流検出回路
から検出した電流信号をPWM駆動回路に信号波を出力
する制御回路に入力させると共に、前記電流信号を電流
・電圧変換回路に入力させて前記電流信号に比例する電
圧信号に変換し、さらに、電圧・周波数変換回路に前記
電圧信号を入力させてこの電圧信号に反比例する周波数
信号に変換し、この周波数信号をキャリア生成回路にお
いて予め設定してある搬送波に重畳させて搬送波周波数
を変更させ、この変更された搬送波周波数をPWM駆動
回路に入力させることによってPWMコンバータを制御
する駆動パルスを調整し、負荷減少に伴う入力力率の低
下を抑制することを特徴とするPWMコンバータにおけ
る力率一定制御方法。 - 【請求項2】 PWMコンバータの入力回路に設けた電
流検出回路から検出した電流信号をPWM駆動回路へ信
号波を出力する制御回路に入力させ、かつ、前記PWM
コンバータの出力回路に設けた電流検出回路から検出し
た電流信号を電流・電圧変換回路に入力させることを特
徴とする請求項1に記載のPWMコンバータにおける力
率一定制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5195236A JPH0731152A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Pwmコンバータにおける力率一定制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5195236A JPH0731152A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Pwmコンバータにおける力率一定制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0731152A true JPH0731152A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=16337754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5195236A Pending JPH0731152A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Pwmコンバータにおける力率一定制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0731152A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01219553A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Hitachi Ltd | 空燃比測定用検出器 |
WO2001073933A1 (fr) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Convertisseur a une seule phase, convertisseur et dispositif pour cycle de refrigeration |
KR100376531B1 (ko) * | 1998-11-09 | 2003-05-17 | 주식회사 포스코 | 세미브릿지형단위역률정류장치및방법 |
KR20030050545A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 김동희 | 역률 개선 회로 |
JP2010158087A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Toyota Motor Corp | 電源装置およびその制御方法並びに車両 |
WO2012055232A1 (zh) * | 2010-10-26 | 2012-05-03 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种功率因数校正电路及控制方法 |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP5195236A patent/JPH0731152A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01219553A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Hitachi Ltd | 空燃比測定用検出器 |
KR100376531B1 (ko) * | 1998-11-09 | 2003-05-17 | 주식회사 포스코 | 세미브릿지형단위역률정류장치및방법 |
WO2001073933A1 (fr) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Convertisseur a une seule phase, convertisseur et dispositif pour cycle de refrigeration |
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