JPS62178175A - 交流電源装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、電圧形インバータで構成された交流電源装置
に関する。

〔発明の技術的青用〕

この種の従来の交流電源装置として、特願昭６０−１９
７５７２号に１３いて第３図に示す如き構成のものが促
案されている。

同図において、直流電源１に接続された電圧形インバー
タ２の出力端子は、平滑用リアクトル３と高調波吸収用
コンデンサ４とを介して負荷５に接続されている。イン
バータ２は、直流電源１の直流電圧をオン・オフするこ
とにより、正弦波状にパルス幅変調された出力゛電圧を
発生する９この出力電圧は高調波を多く含／υでいるた
め、平滑用リアクトル３と高調波吸収用コンデン１す４
で波形を改善して負荷５へ正弦波電圧を供給する。

ハ調波吸収用コンデンｆす４には電流検出器６が接続さ
れている。また、振幅設定器１３の出力を振幅基準どし
て、正弦波発振器１１が所定周波数の正弦波基準信号を
発生する。この正弦波基準信号は、コンデンυ４の瞬時
値電流基準となる。この正弦波基準信号と電流検出器６
からのコンデンサ電流信号との（Ｉ２差に基づいて、電
流制御回路９がコンデンサ４の交流電流を追値制御する
。つまり、電流制御回路９の出力に基づき、ＰＷＭ制御
回路８がインバー９２の各スイッチング素子のオン・オ
フ制御を行なう。

ここで、コンデンサ４の容量をＣ１流れる電流をｉ　、
出力電圧をＶ。、出力角周波数をωとして Ｖ　　　＝Ｖ　　　Ｓｉｎ　　ωｔ　　　　　・・・・
・・（１）と表わせば、 ・・・・・・（２） となる。従って、フンデンジ１流ｌｃを正弦波に追値制
御すれば、出力電圧Ｖ。も正弦波となる。

しかも、上記（２）式には負荷による項が入っていない
ため、整流器負荷や負荷変動に対しても出力電圧を歪み
の少ない良好な正弦波に保つよう制御づることかできる
。また、振幅基準を可変とザれば、］ンデンリ電流基準
の振幅が変化し、出力電圧の振幅を可変とりることがで
きる。

従来、出力電圧を制御する方式としては、出力電圧を直
接フィードバックして制御づ−るやり方が主流であった
。その場合、制御の応答を速くしかつ波形歪みを除去す
るために、出力電圧の実効頭でなく瞬時値を制御！Ｉｌ
′！Ｊ′ることが考えられた。しかし、この方法はイン
バータ２の出力に接続されたりアクドル３とコンデンナ
４との共撮周波数以上の周波数で制御が不安定になると
いう欠点を右していた。そこで提案されたものが第３図
のコンデンサ電流制御方式で、この方式によれば、上記
共振周波数以上でも良好な出力電圧波形を得ることがで
きる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記方式はコンデンサ４の電流を制御し
ているのであって、出力電圧を直接制御しているのでは
ないために、以下の如き問題がある。

出力電圧■。は、コンデンサ電流１．の積分になるため
、コンデンサ電流制御系に加わった外乱は積分されて出
力電圧偏差となって現われる。一方、出力電圧■。に生
じた偏差は、その微分されたものがコンデンサ電流ＩＣ
としてフィードバックされるため、そのフィードバック
ｍは周波数に比例し、よって低周波になる程小さくなり
特に直流成分にあっては全くフィードバックされない。

以上のことは、負荷変動やインバータ入力直流電圧変動
等があった場合、かかる外乱によって出力電圧に低周波
振動が発生し、定常状態へ移行するまでに敗り”イクル
以上かかるという不具合を生じさせる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電圧形インバータで構成された交流電
源装置において、その出力電圧に会まれる低周波撮動を
抑制して、出力電圧を正弦波基準に対して安定して追値
制御させることのできる交流電源装ｄを提供することに
ある。

〔発明の梨型〕

そこで、本発明は、電圧形インバータで構成された交流
電源装置において、出力端子に接続されている高調波吸
収用コンデンサの電流を正弦波基準に追値制御すること
で出力電圧を正弦波形に制御する場合に、上記コンデン
サ電流の正弦波基準とは９０°位相が異なる出力電圧の
正弦波基準と出力電圧との比較に基づいて、上記コンデ
ンサ電流の正弦波基準の値を補正するようにしたもので
ある。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。同図において、第３
図と同一番号を付したちのは同一の要素である。第３図
と異なる点は、出力電圧を検出Ｊる電圧検出器７、正弦
波発振器（以下、第１の正弦波発振器という）１１に対
し位相が９０°Ｉれた正弦波基準信号を発生する第２の
正弦波発振器１２および電圧検出器７と第２の正弦波発
振器１２との出力偏差に基づいて第１の正弦波発振器１
１の出力を補正する電圧制御回路１０とを加えた点であ
る。

以下、上記構成の動作を説明する。振幅設定器１３の出
力を振幅基準として、第１の正弦波発振器１１がコンデ
ンサ電流基準となる所定周波数の第１の正弦波Ｍ準信弓
を発生する。また、同じ振幅基準を得て、第２の正弦波
発振器１２が前記コンデンサ電流基準より位相が９０’
遅れた第２の正弦波基準信号を発生ずる。この第２の正
弦波基準イΔ号は出力電圧の瞬時値基準となる。電圧制
御回路１０は、電圧検出器７からの出力電圧信号と第２
の正弦波発振器１２からの出力電圧基準との比較に基づ
いて、両信号の偏差を零にするために必要なコンデン１
す電流の補正量を演算する。この電圧制御回路１０の出
力は第１の正弦波発振器１１から出力されたコンデンサ
電流Ｅｌに加算される。つまり、コンデンサ電流基準は
出力電圧偏差を零にする方向に補正される。電流制御回
路９は、電流検出器６からのコンデンサ電流信号と補正
されたコンデンサ電流基準との比較に基づいてＰ　Ｗ　
Ｍ　ｆｌ、！Ｉ　１回路８を駆動して、コンデンサ４の
交流電流を前記補正されたコンデンサ電流基準に追値制
御する。

定常状君では、出力電圧波形と出力電圧基１ｙ波形とが
ほぼ完全に一致し、コンデンサ電流ｍｌに加口される補
正量は微かである。一方、負荷変動客により、低周波と
くに直流成分の出力電圧偏差が生じた場合には、その偏
差量に応じた大ぎさの補正量がコンデンサ電流基準に加
算され、出力電圧偏差を零にするように制御が行なわれ
る。

このように、本実施例は、出力端子に接続されたコンデ
ンサ４の電流を追値制ａすることにより出力電圧を正弦
波に制ｉｌｌするコンデンサ電流制御系の中に、出力電
圧を直接フィードバックしてこれを制御する電圧制御系
を有している。この電圧制御系では、コンテン１ノ４の
電流と電圧との位相差が９０°に保たれることに着目し
て、コンデンサ電流基準から位相が９０″遅れた正弦波
信号を出力電圧基準とすることによって、出力電圧の追
値制御ができるようにした点が特徴である。その結果、
本実施例は、リアクトル３とコンデンサ４との共振周波
数以上でも安定した制御が行なえるというコンデンサ電
流制御系のもつ特長を維持しつつ、コンデンサ電流制御
系のみでは困難であった外乱等による出力電圧の低周波
振動の抑制という問題を同時に解決して、波形歪みの少
ない良好な正弦波出力電圧を安定して得ることができる
ようにしている。

なお、平滑用リアクトル３の代りに、出力電圧の昇圧、
降圧あるいは絶縁のために変圧器を用いて、その変圧器
の漏れインピーダンスを平滑用リアクトルとして用いた
構成においても、上記実施例と同様の構成で本発明を適
用できることは明らかである。また、上記実施例は単相
回路について述べているが、三相回路においても同様な
構成で本発明が適用できることも勿論である。

第２図は本発明の他の実施例を示す。同図は、電流装置
の出力電圧の周波数を所定の範囲例えば５０ｆｌｚと６
０Ｈｚとの間で可変とする場合の構成図である。

第２図で第１図と異なる点は、周波数設定器１４と交流
結合用コンデンサ１５を加えた点である。

第２図で第１図と衣なる点について、その動作を説明す
る。正弦波発振器１１．１２の出力周波数は固定ではな
く、周波数設定器１４から与えられる周波数基準により
可変される。従って、インバータ２の出力周波数は前記
周波数基準により可変される。前述したように、コンデ
ンサ電流ｉ。

は、 ｉ　−ωＣＶ　　ＣＯ３ωｔ　　　・・・・・・（２）
Ｏ であるから、角周波数ωの変化に対して出力電圧の振幅
Ｖ。を一定に保つためには、コンデンサ電流ｉ。をωに
比例させる必要がある。そのために設けられたものが交
流結合用コンデンナ１５である。つまり、これを介して
コンデンサ電流基準を３ｔｉｉ増幅器である電流制御回
路９に入力することにより、コンデンサ電流基準に対す
る利得を所定の周波数範囲で角周波数ωに比例させるこ
とができ、よってコンデンサ電流ＩＣを角周波数ωに比
例して変化させることができる。

本実施例【、１、第１図に示ず実施例と周波数が可変で
ある点が異なっているだけで、インバータ出力のコンデ
ンサ電流を正弦波基準に追値こ：制御し、その際に出力
？ｔｌｉ［偏差に応じてコンデンサ電流基準を補正する
点は同じである。

本実施例によれば、周波数を可変とした場合にし、出力
電圧を所望の振幅の正弦波に制御することが簡単な回路
で実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電圧形インバー
タ′Ｃ″構成された交流電＆ｉ装置において、出力端子
に接続された高調波吸収用コンデンサの電流を正弦波基
準に対して追値制御する場合に、出力電圧の検出値とこ
れに対づる正弦波基準との化較に基づき上記コンデンサ
電流の正弦波基準を補正するようにしているので、負荷
変動等による出力電圧の低周波振動を効果的に抑制して
、安定な正弦波出力電圧を（！７ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の伯の実施例を示す構成図、第３図は従来装置を示す
構成図である。 １・・・直流電踪、２・・・電圧形インバータ、３・・
・平滑用リアクトル、４・・・高調波吸収用コンデン→
）゛、５・・・負荷、６・・・電流検出器、７・・・電
圧検出器、８・・・ＰＷＭ制御回路、９・・・電流制御
回路、１ｏ・・・電圧制御回路、１１．１２・・・正弦
波発振器、１３・・・振幅設定器、１４・・・周波数設
定器、１５・・・交流結合用コンデンサ。 出願人代理人　　佐　　胚　　−雄 も　２　ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電圧形インバータとこのインバータの出力端子に接続さ
   れた平滑用リアクトルと高調波吸収用コンデンサとから
   構成された交流電源装置において、この電源装置の出力
   電圧を検出する手段と、前記コンデンサの電流を検出す
   る手段と、コンデンサ電流基準としての第１の正弦波基
   準信号を発生する回路と、前記第１の正弦波基準信号と
   は位相が９０°異なる出力電圧基準としての第２の正弦
   波基準信号を発生する回路と、この回路の出力と前記出
   力電圧検出手段の出力との比較に基づき前記第１の正弦
   波基準信号の値を補正する手段と、前記電流検出器の出
   力が補正された前記第１の正弦波基準信号に追値するよ
   うに前記インバータの動作を制御する手段とを有するこ
   とを特徴とする交流電源装置。