JPH11122936A

JPH11122936A - インバータの並列運転方法

Info

Publication number: JPH11122936A
Application number: JP9303703A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Okada; 靖彦岡田; Teruaki Kawahigashi; 照明川東
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータの並列運転の電流平衡補償動作に於
いて、インバータの出力周波数、駆動信号の周波数、直
流電源電圧により、その平衡精度、電流安定性に違いが
でてくる。本発明は、これらの差の如何に係わりなく常
に同じ補償動作が出来るようにする方法である。【解決手段】インバータの並列運転の電流平衡補償を行
う演算装置を有し、その演算定数をインバータ出力周波
数により変更する手段または、駆動信号周波数により変
更する手段、または、各インバータに供給される直流電
源の差によるあらかじめ予測される電流不平衡量を補償
すべく駆動信号の点孤パルス幅を制御した後、前述の演
算装置による電流平衡補償を行う手段を有する事で、出
力周波数・駆動信号周波数・直流電源電圧値の如何に係
わらず安定した電流平衡補償を可能にするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換スイッチ
ング素子で構成され直流電源を交流電源に変換するイン
バータを複数台並列接続し、１台あるいは複数台の誘導
電動機（以下単に電動機と云う）を運転する装置に於い
て、各インバータ出力電流が平衡するように制御する制
御装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量の電動機をインバータで運転する
場合、複数台のインバータを並列接続し大容量化を実現
する。この場合、インバータを構成する電力変換スイッ
チング素子は共通に設けられた駆動信号の点孤パルス
（以下単に点孤パルスと云う）を複数台同時に供給し駆
動されるのが一般的である。ただしこのような場合、配
線やインバータの構成要素のばらつき等の為に、各イン
バータの出力電流が平衡せず、特定インバータに電流が
集中するようなことがあれば破損に至ることが起こりう
るので、各インバータはその電流を監視し、送られてく
る共通の点孤パルス幅を任意に短くすることで電流平衡
を実現している。

【０００３】図４は２台のインバータを並列接続した場
合の構成図例であり、本図により従来技術を詳細に説明
する。直流電源１は、並列接続された２台のインバータ
１０、２０により交流電源に変換される。更に電動機２
は、並列接続されたインバータ１０、２０により変換さ
れた交流電源で駆動されている。インバータ１０、２０
を構成する電力変換スイッチング素子（図示せず）は共
通の駆動装置３から出力される点孤パルスで同時に駆動
されるのであるが、先にも述べた様にインバータ１０、
２０の構成要素のばらつき等によりそれぞれの出力電流
は同じ値には成らず不平衡となる。例えば、電力変換ス
イッチング素子の導通／非導通に至る時間や電流が流れ
た時の電圧降下のばらつきによる電流不平衡である。

【０００４】この為、電流検出器１１、２１によりイン
バータ１０、２０の出力電流を監視し、駆動信号制御装
置（以下単に制御装置と云う）１２、２２により、駆動
信号の電力変換スイッチング素子の点孤パルスの幅を、
例えばインバータ電流が他のインバータ電流より大きい
時は点孤パルス幅を短くし電流を押さえると云う様に任
意に短くする点孤パルス幅制御量を演算し、点孤パルス
幅制御装置１３、２３にて駆動信号のパルス幅を任意に
制御することで、インバータ１０、２０の電流を平衡さ
せている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
御装置１２、２２に於いて、各インバータ電流からのパ
ルス幅制御量を演算する演算定数の値は、電流平衡の精
度に大きく関係し、この演算定数の適切な設定が重要と
なってくるが、一旦設定されると運転状態の如何に係わ
らず一定のままである。制御装置１２、２２により演算
された点孤パルス幅制御量により制御された結果でのイ
ンバータ１０、２０の出力電流平衡の為の電流補償量
は、点孤パルス幅制御量が同じであってもインバータ１
０、２０の交流電源の出力周波数（以下単に出力周波数
と云う）により変化する。今、出力周波数が低い場合と
高い場合を考えると、出力周波数１周期の間に存在する
点孤パルスの数は大きく違い、点孤パルスの数が電流補
償回数に相当するので、点孤パルス１回の電流補償量が
同じであっても１周期内の電流補償量に大きく差が出る
ことになり、出力周波数が低い場合には電流補償量は大
きく、出力周波数が高い場合には電流補償量は小さくな
る。

【０００６】同様に点孤パルスの周波数（一般的にＰＷ
Ｍ周波数、搬送波周波数と云われるもので以下単に駆動
周波数と云う）によっても、点孤パルス幅制御量が同じ
でも電流補償量が変化する。今、駆動周波数が低い場合
と高い場合を考えると、出力周波数１周期の間に存在す
る点孤パルスの数は大きく違い、点孤パルスの数が電流
補償回数に相当するので、点孤パルス１回の電流補償量
が同じであっても１周期内の電流補償量に大きく差が出
ることになり、駆動周波数が低い場合には電流補償量が
小さく、駆動周波数が高い場合には電流補償量が大きく
なる。言い換えれば、同じ演算定数・点孤パルス幅制御
量であっても出力周波数や駆動周波数により電流平衡精
度に差がでることを意味する。

【０００７】このように、従来方式では一旦設定された
演算定数のままであれば、出力周波数や駆動周波数によ
り、電流平衡の精度を十分に保証出来なかったり、ある
いは過補償などで電流が安定しないなどの課題があっ
た。更に、図４でインバータ（以降ＩＮＶと略称する）
１０、２０に与えられる直流電源は個別に与えられたり
（図示せず）または、配線や構成要素のばらつき等で必
ずしも一致するとは限らず、これが電流不平衡の大きな
原因のひとつになる。例えば、点孤パルス幅が同じでも
直流電源電圧が高ければインバータ電流値は大きくな
り、逆に電圧値が低ければインバータ電流値は小さくな
る。この直流電源による電流不平衡と本来の電流不平衡
を含めた補償は、従来の制御装置１２、２２だけでは十
分に精度保証が出来ないと云う課題も有していた。本発
明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的と
するところは、これらの欠点を解決し、常に安定した電
流平衡補償動作を実現することが出来るインバータの並
列運転方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、先ず、出力周波数が変化する場合の
課題に関する解決の手段としては、駆動装置３は、ＩＮ
Ｖ１０、２０が出力している出力周波数を認識すること
が可能で、この出力周波数により前記制御装置１２、２
２の制御定数を、出力周波数が低い場合には点孤パルス
幅を短くする為に制御量を大きく、出力周波数が高い場
合には点孤パルス幅を長くする為に制御量を小さく、す
るように変更する。

【０００９】次に、駆動周波数が変化する場合の課題に
関する解決の手段としては、駆動装置３は、ＩＮＶ１
０、２０を駆動する駆動信号の駆動周波数を認識するこ
とが可能で、この駆動周波数により前記制御装置１２、
２２の制御定数を、駆動周波数が低い場合には点孤パル
ス幅を長くする為に制御量を大きく、出力周波数が高い
場合には点孤パルス幅を短くする為に制御量を小さく、
するように変更する。

【００１０】次に、直流電源電圧が一致しない課題に関
する解決の手段としては、ＩＮＶ１０、２０の直流電源
電圧の差により、差が正方向の大きい場合には、駆動装
置３より出力される点孤パルス幅をあらかじめ大きく、
また差が負方向の大きい場合には、駆動装置３より出力
される点孤パルス幅をあらかじめ小さくする手段を設
け、その後点孤パルス幅制御装置１３、２３により電流
平衡の補償動作を行うようにする。

【００１１】このような手段を講じる事で次の作用によ
り課題点を解決できる。先ず、出力周波数による課題に
関しては、点孤パルス幅制御装置１３、２３による点孤
パルス幅制御量が同じであっても、出力周波数により電
流平衡のための電流補償量は違ってくるので、出力周波
数により制御装置１２、２２の演算定数を適正値に変更
する。例えば出力周波数が低い場合は先に記載したよう
に電流補償量が多くなるので点孤パルス幅制御量を小さ
く、逆に出力周波数が高い場合には点孤パルス幅制御量
が大きくなるように演算定数を変更する。こうすること
で出力周波数による電流平衡のための電流補償量の差を
なくように点孤パルス幅制御量を制御する事が出来るの
で、電流を安定且つ平衡精度を保った補償が可能とな
る。

【００１２】次に、駆動周波数による課題に関しては、
点孤パルス幅制御装置１３、２３による駆動信号の点孤
パルス幅制御量が同じであっても、駆動周波数により電
流平衡のための電流補償量は違ってくるので、駆動周波
数により制御装置１２、２２の演算定数を適正値に変更
する。例えば駆動周波数が低い場合は先に記載したよう
に電流補償量が少なくなるので点孤パルス幅制御量を大
きく、逆に駆動周波数が高い場合には点孤パルス幅制御
量が小さくなるように演算定数を変更する。こうするこ
とで出力周波数による電流平衡のための電流補償量の差
をなくすように点孤パルス幅制御量を制御する事が出来
るので、電流を安定且つ平衡精度を保った補償が可能と
なる。

【００１３】次に、直流電源電圧差に関しては、点孤パ
ルス幅が同じであっても各インバータに与えられる直流
電源電圧が異なるとインバータに流れる電流は、直流電
圧が大きい方が多く流れ電流不平衡が発生する。また、
その量はあらかじめ予測可能であるので、直流電源電圧
差により点孤パルス幅を直流電源電圧差が高い場合には
短く、直流電源電圧差が低い場合には同じかあるいは長
くさせる事で予測される直流電圧差による不平衡をあら
かじめ無くす事ができ、その上での従来の電流平衡補償
動作を行わせるもので、結果としてインバータ１０、２
０に与えられる直流電源電圧差に係わらず電流を安定且
つ平衡精度を保った補償が可能となる。また、直流電源
電圧差による電流平衡補償精度向上の手段と出力周波数
あるいは駆動周波数による電流平衡補償精度向上の手段
とは互いに独立した制御方式であるため、両立させ電流
平衡補償を行うことができる。以下、本発明の一実施例
を図面に基づいて詳述する。

【００１４】

【発明の属する技術分野】図１は本発明の請求項１記載
の一実施例を示すブロック図であり、以降の図において
は、図４に示す同一番号の構成要素は同一機能を有する
もので詳細説明は省略する。図１において、点孤パルス
幅制御装置１３、２３に与えられる点孤パルス幅制御量
が同じであっても、電流平衡のための電流補償量は出力
周波数により変化することは先に述べた。出力周波数は
駆動装置３が認識可能であるので、この出力周波数を入
力とし、制御装置１２、２２の制御定数を前述したよう
に、適切に変更する制御定数変更装置４を設ける事で、
出力周波数が変化しても常に最適の状態で点孤パルス幅
が制御され電流平衡補償動作が行えるようにするもので
ある。

【００１５】次に、図２は本発明の請求項２記載の一実
施例を示すブロック図であり、図２において、点孤パル
ス幅制御装置１３、２３に与えられる点孤パルス幅制御
量が同じであっても、電流平衡のための電流補償量は駆
動周波数により変化することは先に述べた。駆動周波数
は駆動装置３が認識可能であるので、この駆動周波数を
入力とし、制御装置１２、２２の制御定数を、前述に記
載したように、適切に変更する制御定数変更装置５を設
ける事で、駆動周波数が変化しても常に最適の状態で点
孤パルス幅が制御され電流平衡報償動作が行えるように
するものである。

【００１６】次に、図３は本発明の請求項３記載の一実
施例を示すブロック図であり、図３において、ＩＮＶ１
０、２０に与えられる点孤パルス幅が同じでも、供給さ
れる直流電源電圧に差があれば、電流の不平衡につなが
る事は先に述べた。これに対しＩＮＶ１０、２０に供給
される直流電圧の差を求める電圧差検出装置６を設け、
この出力である直流電圧差を入力とし、点孤パルス幅を
前述したように変更させることで、あらかじめ直流電圧
差に起因する電流不平衡量をキャンセルさせる点孤パル
ス幅変更装置１４、２４を設け、直流電源電圧差による
電流不平衡を補償した後、従来の電流平衡補償動作を行
わせる。こうすることで、直流電圧の差に関係なく、電
流を安定させ且つ電流平衡を実現させることが可能とな
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力周波数により電流平衡のための演算定数を最適に変更
する、あるいは、駆動周波数により電流平衡の為の演算
定数を最適に変更する、あるいは、インバータに供給さ
れる直流電源電圧差によりあらかじめ点孤パルス幅を調
整することにり、常に安定した電流平衡補償動作を実現
することが出来き、実用上、極めて有用性の高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１による本発明の実施例を表すブロック
図である。

【図２】請求項２による本発明の実施例を表すブロック
図である。

【図３】請求項３による本発明の実施例を表すブロック
図である。

【図４】従来の一例を表すブロック図である。

【符号の説明】

１直流電源２誘導電動機３駆動装置４制御定数変更装置５制御定数変更装置６電圧差検出装置。１０インバータ１１電流検出器１２駆動信号制御装置１３点孤パルス幅制御装置１４点孤パルス幅変更装置２０インバータ２１電流検出器２２駆動信号制御装置２３点孤パルス幅制御装置２４点孤パルス幅変更装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通の駆動信号の点孤パルスで駆動され
る電力変換スイッチング素子で構成され直流電源を交流
電源に変換するインバータを複数台並列に接続し、１台
あるいは複数台の誘導電動機を運転する際に、該各イン
バータ電流値を入力とし該インバータ電流が平衡するよ
うに該電力変換スイッチング素子に与えられる該点孤パ
ルス幅を任意に短くする制御量を出力する演算装置を設
け、該演算装置の演算結果により、制御された該点孤パ
ルスで該各インバータを駆動することで該各インバータ
電流が平衡するように運転されるインバータの並列運転
方法に於いて、前記演算装置の演算結果である制御量を、該インバータ
出力交流電源周波数が低い場合には大きく、また該出力
交流電源周波数が高い場合には小さくすることで、該出
力交流電源周波数の値の如何に係わらず該インバータ電
流を安定且つ平衡させることを特徴とするインバータ並
列運転方法。
【請求項２】共通の駆動信号の点孤パルスで駆動され
る電力変換スイッチング素子で構成され直流電源を交流
電源に変換するインバータを複数台並列に接続し、１台
あるいは複数台の誘導電動機を運転する際に、該各イン
バータ電流値を入力とし該インバータ電流が平衡するよ
うに該電力変換スイッチング素子に与えられる該点孤パ
ルス幅を任意に短くする制御量を出力する演算装置を設
け、該演算装置の演算結果により、制御された該点孤パ
ルスで該各インバータを駆動することで該各インバータ
電流が平衡するように運転されるインバータの並列運転
方法に於いて、前記演算装置の演算結果である制御量を、該駆動信号の
点孤パルス周波数が低い場合には小さく、また、該点孤
パルス周波数が高い場合には大きくすることで、該周波
数の値の如何に係わらず該インバータ電流を安定且つ平
衡させることを特徴とするインバータ並列運転方法。
【請求項３】共通の駆動信号の点孤パルスで駆動され
る電力変換スイッチング素子で構成され直流電源を交流
電源に変換するインバータを複数台並列に接続し、１台
あるいは複数台の誘導電動機を運転する際に、該各イン
バータ電流値を入力とし該インバータ電流が平衡するよ
うに該電力変換スイッチング素子に与えられる該点孤パ
ルス幅を任意に短くする制御量を出力する演算装置を設
け、該演算装置の演算結果により、制御された該点孤パ
ルスで該各インバータを駆動することで該各インバータ
電流が平衡するように運転されるインバータの並列運転
方法に於いて、前記各インバータに与えられる直流電源の電圧差により
あらかじめ予測される該各インバータ電流の不平衡量を
補正する為、該各インバータを駆動する該共通駆動信号
の点孤パルス幅を該直流電源の電圧差が正方向に大きい
場合は短く、また負方向に大きい場合には長くする変更
装置を設ける事で該直流電源電圧差によるあらかじめ予
測される該インバータ電流不平衡を補正した後に、該演
算装置による該インバータ電流平衡補償を可能としたこ
とを特徴とするインバータの並列運転方法。