JPS642965B2 - - Google Patents
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- JPS642965B2 JPS642965B2 JP55057861A JP5786180A JPS642965B2 JP S642965 B2 JPS642965 B2 JP S642965B2 JP 55057861 A JP55057861 A JP 55057861A JP 5786180 A JP5786180 A JP 5786180A JP S642965 B2 JPS642965 B2 JP S642965B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
- G05F1/44—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
- G05F1/45—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は点弧位相制御により誘導負荷に供給す
る電力を可変できる電力変換器と誘導負荷を含む
電力変換装置のパラメータ推定方法に関する。
る電力を可変できる電力変換器と誘導負荷を含む
電力変換装置のパラメータ推定方法に関する。
良く知られているように、点弧位相制御により
負荷に供給する電力を可変できる電力変換回路は
各種の分野で広く用いられている。例えば、サイ
リスタをグレーツ結線した電力変換回路は直流電
動機や磁場発生用コイルなどの誘導負荷を駆動す
るのに用いられている。
負荷に供給する電力を可変できる電力変換回路は
各種の分野で広く用いられている。例えば、サイ
リスタをグレーツ結線した電力変換回路は直流電
動機や磁場発生用コイルなどの誘導負荷を駆動す
るのに用いられている。
第１図は上述のような電力変換回路により誘導
負荷に供給する制御回路の一例を示す。
負荷に供給する制御回路の一例を示す。
第１図において交流電源２の交流電圧を電力変
換器１で直流に変換し誘導負荷３に供給する。電
流制御回路４は電流指令値Icと電流検出器６で検
出した電流帰還信号Ifと比較し、その電流偏差に
応じて電力変換器１の点弧位相を決定して点弧角
指令を出力する。ゲートパルス発生回路５は点弧
角指令に応じた位相でゲートパルスを発生し電力
変換器１のサイリスタを点弧する。この動作を繰
返し行い誘導負荷３に流す電流IFを指令値に制御
する。
換器１で直流に変換し誘導負荷３に供給する。電
流制御回路４は電流指令値Icと電流検出器６で検
出した電流帰還信号Ifと比較し、その電流偏差に
応じて電力変換器１の点弧位相を決定して点弧角
指令を出力する。ゲートパルス発生回路５は点弧
角指令に応じた位相でゲートパルスを発生し電力
変換器１のサイリスタを点弧する。この動作を繰
返し行い誘導負荷３に流す電流IFを指令値に制御
する。
このように制御するのであるが、電流制御回路
４においては周知のように補償演算を行つてい
る。補償演算としては比例補償、比例＋積分補償
および比例＋積分＋微分補償があり、どの補償を
行うかは電力変換器１、交流電源２および負荷３
を含む電力変換装置の特性によつて決定する。
４においては周知のように補償演算を行つてい
る。補償演算としては比例補償、比例＋積分補償
および比例＋積分＋微分補償があり、どの補償を
行うかは電力変換器１、交流電源２および負荷３
を含む電力変換装置の特性によつて決定する。
ところで、第１図のような制御装置において電
流制御回路４の補償演算の各定数、例えば比例＋
積分補償の場合における比例ゲイン、積分ゲイン
は設計時において電力変換装置の伝達関数の特性
に応じて定めている。例えば、電力変換装置の伝
達関数が一次遅れ要素で近似できるときにはその
ゲイン、時定数を計算により求め、この計算値に
より補償演算の各定数を定めている。しかし、電
力変換装置のゲイン、時定数を決定する要素であ
る交流電源の電圧、誘導負荷３の抵抗およびイン
ダクタンスの設計値と実際値を一致させるのは極
めて困難である。その上、制御対象の周囲温度が
変化すると抵抗値が変化し、負荷電流の大きさに
よつてインダクタンス値も変化する。また、電源
電圧が変化することもある。
流制御回路４の補償演算の各定数、例えば比例＋
積分補償の場合における比例ゲイン、積分ゲイン
は設計時において電力変換装置の伝達関数の特性
に応じて定めている。例えば、電力変換装置の伝
達関数が一次遅れ要素で近似できるときにはその
ゲイン、時定数を計算により求め、この計算値に
より補償演算の各定数を定めている。しかし、電
力変換装置のゲイン、時定数を決定する要素であ
る交流電源の電圧、誘導負荷３の抵抗およびイン
ダクタンスの設計値と実際値を一致させるのは極
めて困難である。その上、制御対象の周囲温度が
変化すると抵抗値が変化し、負荷電流の大きさに
よつてインダクタンス値も変化する。また、電源
電圧が変化することもある。
したがつて、補償演算の各定数を制御対象の特
性に応じて最適値に定めても常に最適な値となる
ことはない。例えば、制御対象が一次遅れ要素の
場合、抵抗値が20％大きくなると制御対象の伝達
関数のゲインは20％近く低下する。その結果、制
御の応答特性は著しく悪化する。
性に応じて最適値に定めても常に最適な値となる
ことはない。例えば、制御対象が一次遅れ要素の
場合、抵抗値が20％大きくなると制御対象の伝達
関数のゲインは20％近く低下する。その結果、制
御の応答特性は著しく悪化する。
このようなことを解決するには制御対象の特性
を把握できる時定数、ゲインなどのパラメータを
制御動作中に推定演算し、その推定値に基づき補
償演算の比例ゲイン、積分ゲインを変更すること
により行える。
を把握できる時定数、ゲインなどのパラメータを
制御動作中に推定演算し、その推定値に基づき補
償演算の比例ゲイン、積分ゲインを変更すること
により行える。
しかしながら、現在までパラメータの推定演算
する方法は提案されておらず、その方法の出現が
強く要望されている。
する方法は提案されておらず、その方法の出現が
強く要望されている。
本発明は上記点に対処して成されたもので、そ
の目的とするところは電力変換装置の特性を左右
するゲインと時定数を制御動作中に推定演算する
ことができる電力変換装置のパラメータ推定方法
を提供することにある。
の目的とするところは電力変換装置の特性を左右
するゲインと時定数を制御動作中に推定演算する
ことができる電力変換装置のパラメータ推定方法
を提供することにある。
本発明の特徴とするところは電力変換器に点弧
パルスが与えられる一周期間の負荷電流の積分値
と一周期毎の前回と今回の点弧パルス附与時点の
電流差および今回と前回の点弧位相角を検出し、
負荷電流の変化時に、負荷電流積分値、負荷電流
差および今回と前回の点弧位相角を用いて電力変
換装置のゲインと時定数というパラメータを推定
するようにしたことにある。
パルスが与えられる一周期間の負荷電流の積分値
と一周期毎の前回と今回の点弧パルス附与時点の
電流差および今回と前回の点弧位相角を検出し、
負荷電流の変化時に、負荷電流積分値、負荷電流
差および今回と前回の点弧位相角を用いて電力変
換装置のゲインと時定数というパラメータを推定
するようにしたことにある。
まず、本発明の基本的理念について説明する。
なお、以下の説明は理解を容易にするため誘導
負荷に逆起電圧がない場合について述べる。
負荷に逆起電圧がない場合について述べる。
本発明者はパラメータを推定する方法がないか
と色々考察したところ、負荷電流は電力変換装置
の制御情報と用いられる。したがつて、負荷電流
からパラメータを推定できないかと考えた。
と色々考察したところ、負荷電流は電力変換装置
の制御情報と用いられる。したがつて、負荷電流
からパラメータを推定できないかと考えた。
第１図における交流電源２の交流電圧eO、負荷
３への印加電圧eL、点弧パルスおよび負荷電流ｉ
は周知のように第２図の如くなる。第２図におい
て、点弧パルスが発生した時点α0（点弧角）から
次の点弧パルスが発生される時点α1までの電流値
ｉは負荷３の抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、交流電
源２の波高値Ｅと角周波数ωによつて定まる軌跡
を描くようになる。してみると、負荷電流ｉによ
つて電力変換装置の特性を左右するゲインと時定
数というパラメータが推定可能と考えた。
３への印加電圧eL、点弧パルスおよび負荷電流ｉ
は周知のように第２図の如くなる。第２図におい
て、点弧パルスが発生した時点α0（点弧角）から
次の点弧パルスが発生される時点α1までの電流値
ｉは負荷３の抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、交流電
源２の波高値Ｅと角周波数ωによつて定まる軌跡
を描くようになる。してみると、負荷電流ｉによ
つて電力変換装置の特性を左右するゲインと時定
数というパラメータが推定可能と考えた。
そこで、電力変換装置を第３図の如く等価回路
に表わし、サイリスタの順方向電圧降下は零とし
て次のような検討を行つた。なお、第３図におい
て抵抗Ｒ、インダクタンスＬは交流電源２、負荷
３および回路配線の総和である。
に表わし、サイリスタの順方向電圧降下は零とし
て次のような検討を行つた。なお、第３図におい
て抵抗Ｒ、インダクタンスＬは交流電源２、負荷
３および回路配線の総和である。
さて、周知のように電力変換器１に位相角αで
点弧パルスを与えると負荷電流ｉは次式により流
れる。
点弧パルスを与えると負荷電流ｉは次式により流
れる。
Ｌdi／dt＋Ri＝Esin（ωt＋α） …(1)
ただし、(1)式は次の点弧パルスが発生するまで
の時間だけ成立するものであり、点弧パルス発生
時点αを時間軸の原点としている。
の時間だけ成立するものであり、点弧パルス発生
時点αを時間軸の原点としている。
(1)式を電流ｉの初期値をi0とし微分すると、
ただし、φ＝tan-1T〓、T〓＝ωL／Ｒである。
次の点弧パルス発生時点α1の電流値i1は単相全
波整流であり(2)式の（α1−α0＋π）／ω後の値と
なる。ただし、α0は前の点弧位相で、α1は次の点
弧位相である。
波整流であり(2)式の（α1−α0＋π）／ω後の値と
なる。ただし、α0は前の点弧位相で、α1は次の点
弧位相である。
そこで、(2)式のｔにt1としてt1＝（α1−α0＋
π）／ωを代入すると電流i1は次式のようにな
る。
π）／ωを代入すると電流i1は次式のようにな
る。
ただし、
Ａ＝e-(〓1-〓0+〓)/T〓、Ｋ＝Ｅ／Ｒ
(3)式より点弧時点α0とα1の電流差Δiは次式の
ようになる。
ようになる。
一方、(2)式を積分し第２図のi0，i1間の電流の
積分値Ｉを求め、電流i0に関係する項とそれ以外
の項を分けて整理すると次式となる。
積分値Ｉを求め、電流i0に関係する項とそれ以外
の項を分けて整理すると次式となる。
以上の(4)、(5)式にゲインＫと時定数Ｔを示す
T〓とがあり、連立方程式を解くことによりゲイ
ンＫと時定数Ｔを求めることが可能であることを
示している。
T〓とがあり、連立方程式を解くことによりゲイ
ンＫと時定数Ｔを求めることが可能であることを
示している。
しかし、(4)、(5)式は複雑であり、簡単にして整
理する。
理する。
まず、(5)式のi0（１−Ａ）を消去するため(5)式
の両辺にωを乗算し、かつ(4)式にT〓を乗算した
上減算すると次式のようになる。
の両辺にωを乗算し、かつ(4)式にT〓を乗算した
上減算すると次式のようになる。
(6)式を展開し整理すると、
ωI−T〓Δi＝Ｋ（cosα0＋cosα1） …(7)
となる。
時定数Ｔを求めるためＴ＝Ｌ／Ｒ＝T〓／ωと
おくと次式になる。
おくと次式になる。
ωI＝ωTΔi＋Ｋ（cosα0＋cosα1） …(8)
交流電源の角周波数ωはほとんど変化しないの
で一定と考えると、積分値Ｉ、電流差Δi、位相
角α0，α1を測定すればそれらに関する項は求めら
れるので定数と見なすと(8)式は次式のようにな
る。
で一定と考えると、積分値Ｉ、電流差Δi、位相
角α0，α1を測定すればそれらに関する項は求めら
れるので定数と見なすと(8)式は次式のようにな
る。
ａ（ｎ）＝ｂ（ｎ）・Ｔ＋ｃ（ｎ）Ｋ …(9)
ａ（ｎ）、ｂ（ｎ）、ｃ（ｎ）はそれぞれｎ番目の
点弧パルスが発生された時点のａ、ｂ、ｃの値で
あり、ａ＝ωI、ｂ＝ω・Δi、ｃ＝cosα0＋cosα1
である。
点弧パルスが発生された時点のａ、ｂ、ｃの値で
あり、ａ＝ωI、ｂ＝ω・Δi、ｃ＝cosα0＋cosα1
である。
同様にｎ−１番目の点弧パルスが発生する時点
では(9)式と同じく、 ａ（ｎ−１）＝ｂ（ｎ−１）Ｔ＋ｃ（ｎ−１）Ｋ…(10) となる。
では(9)式と同じく、 ａ（ｎ−１）＝ｂ（ｎ−１）Ｔ＋ｃ（ｎ−１）Ｋ…(10) となる。
(9)、(10)式からゲインＫおよび時定数Ｔを求める
ため、まず、時定数Ｔを求めるにはゲインＫを消
去するため(9)式にｃ（ｎ−１）を乗算し、(10)式に
ｃ（ｎ）を乗算しその差から時定数Ｔは次式とな
る。
ため、まず、時定数Ｔを求めるにはゲインＫを消
去するため(9)式にｃ（ｎ−１）を乗算し、(10)式に
ｃ（ｎ）を乗算しその差から時定数Ｔは次式とな
る。
Ｔ＝ａ（ｎ−１）ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）ｂ（ｎ−１）／ｂ
（ｎ）ｃ（ｎ−１）−ｂ（ｎ−１）ｃ（ｎ） …(11) また、ゲインＫを求めるには(9)式にｂ（ｎ−１）
を、(10)式にｂ（ｎ）を掛けてその差を得ることに
より次式のようになる。
（ｎ）ｃ（ｎ−１）−ｂ（ｎ−１）ｃ（ｎ） …(11) また、ゲインＫを求めるには(9)式にｂ（ｎ−１）
を、(10)式にｂ（ｎ）を掛けてその差を得ることに
より次式のようになる。
Ｋ＝ａ（ｎ）ｃ（ｎ−１）−ａ（ｎ−１）ｃ（ｎ）／ｂ
（ｎ）ｃ（ｎ−１）−ｂ（ｎ−１）ｃ（ｎ） …(12) 以上のように、(11)、(12)式に示すように電力変換
器に与える今回と前回の点弧パルスの一周期間に
おける負荷電流の積分値と、一周期の今回と前回
の点弧パルス付与時点の負荷電流の差および前回
と今回の点弧位相角から電力変換装置の特性を左
右するゲインおよび時定数というパラメータを推
定することができる。
（ｎ）ｃ（ｎ−１）−ｂ（ｎ−１）ｃ（ｎ） …(12) 以上のように、(11)、(12)式に示すように電力変換
器に与える今回と前回の点弧パルスの一周期間に
おける負荷電流の積分値と、一周期の今回と前回
の点弧パルス付与時点の負荷電流の差および前回
と今回の点弧位相角から電力変換装置の特性を左
右するゲインおよび時定数というパラメータを推
定することができる。
以下、本発明の具体的実施例を第４図において
説明する。
説明する。
第４図において、第１図に示す電流検出器６に
よつて得られた電流検出値ｉはＡ−Ｄ変換器１０
及び積分器１１の入力となる。又、積分器１１の
出力はＡ−Ｄ変換器１２の入力となり、デイジタ
ル値に変換された後にマイクロコンピユータ
（μCPU）１３に取り込まれる。１４はクロツク
パルス発生器でありカウンタ１５のクロツクパル
スを発生する。カウンタ８はその出力がμCPU１
３にデイジタル値として取り込まれるとともに、
電源同期信号により交流電源２の電圧epが零にな
つた時点でリセツトされる。μCPU１３には電力
変換器１に点弧パルスを附与した時点に割込パル
スが加えられる。また、μCPU１３はＤ−Ａ変換
器１６，１７を介して推定したパラメータである
ゲインＫ及び時定数Ｔをアナログ値として出力す
る。
よつて得られた電流検出値ｉはＡ−Ｄ変換器１０
及び積分器１１の入力となる。又、積分器１１の
出力はＡ−Ｄ変換器１２の入力となり、デイジタ
ル値に変換された後にマイクロコンピユータ
（μCPU）１３に取り込まれる。１４はクロツク
パルス発生器でありカウンタ１５のクロツクパル
スを発生する。カウンタ８はその出力がμCPU１
３にデイジタル値として取り込まれるとともに、
電源同期信号により交流電源２の電圧epが零にな
つた時点でリセツトされる。μCPU１３には電力
変換器１に点弧パルスを附与した時点に割込パル
スが加えられる。また、μCPU１３はＤ−Ａ変換
器１６，１７を介して推定したパラメータである
ゲインＫ及び時定数Ｔをアナログ値として出力す
る。
次に、その動作を説明するに、μCPU１３は電
源が投入されると、第５図に示すフローチヤート
で処理を行い、点弧パルスが発生するたびに第６
図に示すフローチヤートで処理を実行する。
源が投入されると、第５図に示すフローチヤート
で処理を行い、点弧パルスが発生するたびに第６
図に示すフローチヤートで処理を実行する。
まず、μCPU１３に電源が入ると、ステツプS1
でμCPU１３の内部にある読み書き可能なメモリ
（以下、RAMと略称）を総てクリアーする。ス
テツプS2に進みあらかじめ準備されている時定
数ＴおよびゲインＫの設計値Ts、KsをRAMの所
定エリアに記憶する。次に、ステツプS3ではゲ
インKRの値をＤ−Ａ変換器１６に設定しアナロ
グ値KAとして出力する。また、時定数TRの値を
Ｄ−Ａ変換器１０に設定しアナログ値TAとして
出力する。以後、μCPU１３は常時、ステツプS3
の処理を実行し、電源投入時は設計値Ts、Ksで
あるが、以後においては後述する推定値TR、KR
をアナログ値TA、KAに変換して出力している。
このような、ステツプS3の処理を繰り返し、実
行している時に点弧パルスが発生すると、第６図
に示した割込み処理が実行される。
でμCPU１３の内部にある読み書き可能なメモリ
（以下、RAMと略称）を総てクリアーする。ス
テツプS2に進みあらかじめ準備されている時定
数ＴおよびゲインＫの設計値Ts、KsをRAMの所
定エリアに記憶する。次に、ステツプS3ではゲ
インKRの値をＤ−Ａ変換器１６に設定しアナロ
グ値KAとして出力する。また、時定数TRの値を
Ｄ−Ａ変換器１０に設定しアナログ値TAとして
出力する。以後、μCPU１３は常時、ステツプS3
の処理を実行し、電源投入時は設計値Ts、Ksで
あるが、以後においては後述する推定値TR、KR
をアナログ値TA、KAに変換して出力している。
このような、ステツプS3の処理を繰り返し、実
行している時に点弧パルスが発生すると、第６図
に示した割込み処理が実行される。
最初に、ステツプS4でＡ−Ｄ変換器１０を介
して電流検出値ｉが取り込まれる。この値が点弧
時点電流値となる。ステツプS5で積分器１１の
出力をＡ−Ｄ変換器１２を介してＩ（ｎ）として
取り込み記憶する。そして、ステツプS6で積分
器１１のリセツト信号を発生する。このように、
積分器１１は点弧パルスが発生する毎にリセツト
されるので、積分器１１の出力は点弧パルス間の
負荷電流ｉの積分値、即ち(5)式のＩの値を示して
いる。ステツプS7でカウンタ１５のカウント値
TC（ｎ）を取り込み記憶する。カウンタ１５は電
源電圧epが零になつた毎にパルスを発生する電源
同期信号によりリセツトされるので、カウント値
TC（ｎ）は、点弧位相角αに比例した値となる。
なお、電源同期信号は電力変換器が３相全波整流
の場合にはπ／３毎になる。以上に述べた、ステ
ツプS4からステツプS7の処理はＡ−Ｄ変換器１
０，１２として高速のものを使用すれば数十μS
程度で終了するので、ｉ（ｎ）、Ｉ（ｎ）、TC（ｎ）
等は点弧パルスが発生した時点の値と考えてよ
い。
して電流検出値ｉが取り込まれる。この値が点弧
時点電流値となる。ステツプS5で積分器１１の
出力をＡ−Ｄ変換器１２を介してＩ（ｎ）として
取り込み記憶する。そして、ステツプS6で積分
器１１のリセツト信号を発生する。このように、
積分器１１は点弧パルスが発生する毎にリセツト
されるので、積分器１１の出力は点弧パルス間の
負荷電流ｉの積分値、即ち(5)式のＩの値を示して
いる。ステツプS7でカウンタ１５のカウント値
TC（ｎ）を取り込み記憶する。カウンタ１５は電
源電圧epが零になつた毎にパルスを発生する電源
同期信号によりリセツトされるので、カウント値
TC（ｎ）は、点弧位相角αに比例した値となる。
なお、電源同期信号は電力変換器が３相全波整流
の場合にはπ／３毎になる。以上に述べた、ステ
ツプS4からステツプS7の処理はＡ−Ｄ変換器１
０，１２として高速のものを使用すれば数十μS
程度で終了するので、ｉ（ｎ）、Ｉ（ｎ）、TC（ｎ）
等は点弧パルスが発生した時点の値と考えてよ
い。
このようにして得られたTC（ｎ）、Ｉ（ｎ）、ｉ
（ｎ）を用いてステツプS8で、α（ｎ）、ａ（ｎ）、
ｂ（ｎ）、ｃ（ｎ）の値を求める。即ち、カウンタ
１５のカウント値TC（ｎ）と交流電源の角周波数
ωを乗算し、点弧位相角α（ｎ）を求める。又、
積分値Ｉ（ｎ）と角周波数ωを乗算し、(8)式の左
辺の値、即ち(9)式のａ（ｎ）を求める。更に、前
回の点弧時点電流値ｉ（ｎ−１）と今回の値ｉ
（ｎ）との差により(8)式の電流差Δiを演算し角周
波数ωを乗算することで(9)式のｂ（ｎ）を求める。
又、前回の点弧位相角α（ｎ−１）と今回の点弧
位相角α（ｎ）とをそれぞれ余弦関数テーブルに
代入し、cosα（ｎ）、cosα（ｎ−１）を求めその差
より(9)式のｃ（ｎ）を求める。
（ｎ）を用いてステツプS8で、α（ｎ）、ａ（ｎ）、
ｂ（ｎ）、ｃ（ｎ）の値を求める。即ち、カウンタ
１５のカウント値TC（ｎ）と交流電源の角周波数
ωを乗算し、点弧位相角α（ｎ）を求める。又、
積分値Ｉ（ｎ）と角周波数ωを乗算し、(8)式の左
辺の値、即ち(9)式のａ（ｎ）を求める。更に、前
回の点弧時点電流値ｉ（ｎ−１）と今回の値ｉ
（ｎ）との差により(8)式の電流差Δiを演算し角周
波数ωを乗算することで(9)式のｂ（ｎ）を求める。
又、前回の点弧位相角α（ｎ−１）と今回の点弧
位相角α（ｎ）とをそれぞれ余弦関数テーブルに
代入し、cosα（ｎ）、cosα（ｎ−１）を求めその差
より(9)式のｃ（ｎ）を求める。
このようにして得られたａ（ｎ）、ｂ（ｎ）、ｃ
（ｎ）及び前回の割込処理プログラムで得られた
ａ（ｎ−１）、ｂ（ｎ−１）、ｃ（ｎ−１）の値から
ステツプS9で(11)、(12)式の分母の値Ｆを求める。
そして、分母Ｆが零かどうかをステツプS10で判
定する。もし、零であれば(11)、(12)式により時定数
Ｔ、ゲインＫを求めることは不可能なので、今回
の計算では推定せずに、ステツプS13の処理に移
る。
（ｎ）及び前回の割込処理プログラムで得られた
ａ（ｎ−１）、ｂ（ｎ−１）、ｃ（ｎ−１）の値から
ステツプS9で(11)、(12)式の分母の値Ｆを求める。
そして、分母Ｆが零かどうかをステツプS10で判
定する。もし、零であれば(11)、(12)式により時定数
Ｔ、ゲインＫを求めることは不可能なので、今回
の計算では推定せずに、ステツプS13の処理に移
る。
又、Ｆ＝０でないときにはステツプS11の処理
に移り(11)、(12)式の演算を行い時定数ＴとゲインＫ
を求める。そして、ステツプS12で求めたＴ、Ｋ
をRAMに推定値TR、KRとして記憶する。更に、
ステツプS13で今回得られたｉ（ｎ）等をそれぞ
れ前回のｉ（ｎ−１）等が記憶されている場所に
転送する。これは、次の割込処理で今回のデータ
を前回のデータとして用いるためである。更に、
ステツプ21では今回得られたｉ（ｎ）等を、それ
ぞれｉ（ｎ−１）等が記憶されている場所に転送
しておく。これは、次の割込処理で今回のデータ
を前のデータとして用いるためである。
に移り(11)、(12)式の演算を行い時定数ＴとゲインＫ
を求める。そして、ステツプS12で求めたＴ、Ｋ
をRAMに推定値TR、KRとして記憶する。更に、
ステツプS13で今回得られたｉ（ｎ）等をそれぞ
れ前回のｉ（ｎ−１）等が記憶されている場所に
転送する。これは、次の割込処理で今回のデータ
を前回のデータとして用いるためである。更に、
ステツプ21では今回得られたｉ（ｎ）等を、それ
ぞれｉ（ｎ−１）等が記憶されている場所に転送
しておく。これは、次の割込処理で今回のデータ
を前のデータとして用いるためである。
以上のステツプS4〜ステツプS13までの処理に
より第６図の割込処理は終了し、第５図の処理を
実行する。この結果、新しく得られたTR、KRが
Ｄ−Ａ変換器９，１０を介して外部にアナログ値
として出力され、パラメータ推定値が得られたこ
とになる。
より第６図の割込処理は終了し、第５図の処理を
実行する。この結果、新しく得られたTR、KRが
Ｄ−Ａ変換器９，１０を介して外部にアナログ値
として出力され、パラメータ推定値が得られたこ
とになる。
以上のように、第４図の実施例によると電力変
換装置を一次遅れとしたときのゲインＫ、時定数
Ｔを推定できるので、電力変換装置のゲインと時
定数が変化した場合には制御系の定常を最適値に
調整することによつて制御精度を向上させること
ができる。
換装置を一次遅れとしたときのゲインＫ、時定数
Ｔを推定できるので、電力変換装置のゲインと時
定数が変化した場合には制御系の定常を最適値に
調整することによつて制御精度を向上させること
ができる。
また、制御用帰還信号として良く用いられる電
流検出値と、制御装置が外部への信号として発生
している点弧パルス、電源同期信号のみを用いて
パラメータ推定を行うので、特別な検出器を必要
とせず、構成が簡単である。又、マイクロコンピ
ユータでの演算も(11)、(12)式を解くのみで良いので
簡単であるという実用上の効果もある。
流検出値と、制御装置が外部への信号として発生
している点弧パルス、電源同期信号のみを用いて
パラメータ推定を行うので、特別な検出器を必要
とせず、構成が簡単である。又、マイクロコンピ
ユータでの演算も(11)、(12)式を解くのみで良いので
簡単であるという実用上の効果もある。
次に、上述の実施例は電力変換器がグレーツ結
線した例であるが、第７図のようにチヨツパ回路
３２で直流電源３１の電圧EBを間歇的に抵抗Ｒ、
インダクタンスＬに加え負荷電流を流すような電
力変換器の場合について説明する。
線した例であるが、第７図のようにチヨツパ回路
３２で直流電源３１の電圧EBを間歇的に抵抗Ｒ、
インダクタンスＬに加え負荷電流を流すような電
力変換器の場合について説明する。
なお、３３はフライホイールダイオードであ
る。
る。
第７図の動作を第８図を参照して説明する。点
弧パルス（ONパルス）がチヨツパ回路３２に加
わると、直流電源３１の電圧EBが抵抗Ｒ、イン
ダクタンスＬの両端に加わる。この結果、負荷電
流ｉは第８図のようにi0からi1へ向けて増加する。
そして、OFF用点弧パルスが発生すると、負荷
電流ｉはダイオード３３、抵抗Ｒ、インダクタン
スＬを通つて減衰する。このような動作を繰り返
すことで、負荷のＲ、Ｌへ電流を流す。
弧パルス（ONパルス）がチヨツパ回路３２に加
わると、直流電源３１の電圧EBが抵抗Ｒ、イン
ダクタンスＬの両端に加わる。この結果、負荷電
流ｉは第８図のようにi0からi1へ向けて増加する。
そして、OFF用点弧パルスが発生すると、負荷
電流ｉはダイオード３３、抵抗Ｒ、インダクタン
スＬを通つて減衰する。このような動作を繰り返
すことで、負荷のＲ、Ｌへ電流を流す。
このような電力変換装置ではチヨツパ回路３２
が導通しているときには次式が成立する。
が導通しているときには次式が成立する。
Ｌdi／dt＋Ri＝EB …（13）
又、非導通のときには次式が成立する。
Ｌdi／dt＋Ri＝０ …（14）
なる。
ΔiON＝（i0−KL）（１−Ｂ） …（15）
ただし、
KL＝EB／Ｒ、Ｂ＝e-T1/TL、TL＝Ｌ／Ｒ
一方、チヨツパ回路３２が導通している間のｉ
の積分値IONは次式となる。
の積分値IONは次式となる。
ION＝TL（i0−KL）（１−Ｂ）＋KLT1 …（16）
（16）式に（15）式を代入すると次式になる。
ION＝TL・ΔiON＋KL・T1 …（17）
同様に、チヨツパが非導通の間の波形に着目す
ると、その間の電流ｉの積分値IOFFは次式にな
る。
ると、その間の電流ｉの積分値IOFFは次式にな
る。
IOFF＝TL・ΔiOFF …（18）
ただし、
ΔiOFF＝i1−i2
（18）式よりチヨツパ回路３２が非導通のとき
の点弧時点電流値の変化分ΔiOFFと電流積分値IOFF
を用いると時定数TLが推定できる。又、この求
めた推定値TLを（17）式に代入すると時定数KL
が求められる。
の点弧時点電流値の変化分ΔiOFFと電流積分値IOFF
を用いると時定数TLが推定できる。又、この求
めた推定値TLを（17）式に代入すると時定数KL
が求められる。
このような原理によりパラメータを推定する一
実施例を第９図に示す。第９図において第４図と
異なつているのはカウンタ１５のリセツト信号を
積分器１１のリセツト信号と同一にし、μCPU１
３から出力していることである。
実施例を第９図に示す。第９図において第４図と
異なつているのはカウンタ１５のリセツト信号を
積分器１１のリセツト信号と同一にし、μCPU１
３から出力していることである。
次に、その動作を説明するに、μCPU１３で処
理する内容は常時実行している処理は第５図と同
じであるので、割込処理のフローチヤートのみを
第１０図に示す。
理する内容は常時実行している処理は第５図と同
じであるので、割込処理のフローチヤートのみを
第１０図に示す。
点弧パルスによりμCPU１３に割込みが入る
と、第１０図の処理は実行される。ステツプS41
〜S43は第６図の処理と同様に、点弧パルス発生
時点の電流値をＡ−Ｄ変換器１０を介し、積分器
１１の出力をＡ−Ｄ変換器１２を介して取り込
む。更に、カウンタ１５の内容TC（ｎ）も取り込
む。その後、ステツプS44で積分器４とカウンタ
１５のリセツト信号を発生する。このように、カ
ウンタ１５は点弧パルス発生毎にリセツトされる
のでμCPU１３が取り込んだ値TC（ｎ）は、第８
図に示したT1、T2、T3等に相当する。次に、ス
テツプS45でΔi（ｎ）の計算を実行する。この電
流差Δi（ｎ）は現在の割込処理プログラムがチヨ
ツパ回路３２のオンパルスで起動されたものであ
れば、（18）式のΔiOFFに相当するし、オフパルス
で起動されたものであれば（17）式のΔiONに相当
する。
と、第１０図の処理は実行される。ステツプS41
〜S43は第６図の処理と同様に、点弧パルス発生
時点の電流値をＡ−Ｄ変換器１０を介し、積分器
１１の出力をＡ−Ｄ変換器１２を介して取り込
む。更に、カウンタ１５の内容TC（ｎ）も取り込
む。その後、ステツプS44で積分器４とカウンタ
１５のリセツト信号を発生する。このように、カ
ウンタ１５は点弧パルス発生毎にリセツトされる
のでμCPU１３が取り込んだ値TC（ｎ）は、第８
図に示したT1、T2、T3等に相当する。次に、ス
テツプS45でΔi（ｎ）の計算を実行する。この電
流差Δi（ｎ）は現在の割込処理プログラムがチヨ
ツパ回路３２のオンパルスで起動されたものであ
れば、（18）式のΔiOFFに相当するし、オフパルス
で起動されたものであれば（17）式のΔiONに相当
する。
そして、ステツプS46で現在の割込処理プログ
ラムがチヨツパのオンパルスで起動されたかの判
定を行う。オンパルスの場合には検出されたＩ
（ｎ）がIOFFを、Δi（ｎ）がΔiOFFを意味するので、
ステツプS47によりTL＝Ｉ（ｎ）／Δi（ｎ）の計算
を行い時定数TLを求める。一方、オフパルスの
場合には検出されたＩ（ｎ）がIONを、Δi（ｎ）が
ΔiONを、TC（ｎ）がT1を意味するので、前もつて
求められているTLをも使用して（17）式よりゲ
インKLを推定する。このようにして得られたTL、
KLをステツプS49で所定の記憶場所に格納する。
そして、ｉ（ｎ）を次回のためにｉ（ｎ−１）の場
所に記憶する。
ラムがチヨツパのオンパルスで起動されたかの判
定を行う。オンパルスの場合には検出されたＩ
（ｎ）がIOFFを、Δi（ｎ）がΔiOFFを意味するので、
ステツプS47によりTL＝Ｉ（ｎ）／Δi（ｎ）の計算
を行い時定数TLを求める。一方、オフパルスの
場合には検出されたＩ（ｎ）がIONを、Δi（ｎ）が
ΔiONを、TC（ｎ）がT1を意味するので、前もつて
求められているTLをも使用して（17）式よりゲ
インKLを推定する。このようにして得られたTL、
KLをステツプS49で所定の記憶場所に格納する。
そして、ｉ（ｎ）を次回のためにｉ（ｎ−１）の場
所に記憶する。
このような処理を点弧パルス発生毎に実行し、
推定した値KL、TLをＤ−Ａ変換器９，１０を介
してアナログ値として出力する。
推定した値KL、TLをＤ−Ａ変換器９，１０を介
してアナログ値として出力する。
このように、チヨツパ回路を用いた場合には第
１０図のフローチヤートで示したように点弧パル
ス間電流の積分値Ｉ（ｎ）と点弧時点電流値ｉ
（ｎ）とを用いると非常に簡単な計算でKL、TLを
得ることができる。更に、その構成も第４図の構
成とほとんど同じであり、簡単な構成となる。
１０図のフローチヤートで示したように点弧パル
ス間電流の積分値Ｉ（ｎ）と点弧時点電流値ｉ
（ｎ）とを用いると非常に簡単な計算でKL、TLを
得ることができる。更に、その構成も第４図の構
成とほとんど同じであり、簡単な構成となる。
ここで、上述の実施例では推定したゲインＫ及
び時定数Ｔをアナログ値として出力した場合を示
したが、マイクロコンピユータ１３が電力変換回
路の制御をも行う場合には記憶されているKR、
TRを直接使用すれば良い。更に、この場合には、
点弧位相角α又はチヨツパの通流時間T1等はマ
イクロコンピユータ６が演算して求めているので
カウンタ１５も不要となる。
び時定数Ｔをアナログ値として出力した場合を示
したが、マイクロコンピユータ１３が電力変換回
路の制御をも行う場合には記憶されているKR、
TRを直接使用すれば良い。更に、この場合には、
点弧位相角α又はチヨツパの通流時間T1等はマ
イクロコンピユータ６が演算して求めているので
カウンタ１５も不要となる。
以上説明したように本発明によれば負荷電流の
点弧時点電流値及び点弧周期間の電流積分値を使
用することによりパラメータを推定でき、その結
果として制御を安定に行うことができる。また、
その推定も特に検出器を用いることなく簡単な演
算によつて電力変換装置のパラメータを推定でき
る。
点弧時点電流値及び点弧周期間の電流積分値を使
用することによりパラメータを推定でき、その結
果として制御を安定に行うことができる。また、
その推定も特に検出器を用いることなく簡単な演
算によつて電力変換装置のパラメータを推定でき
る。
なお、以上説明は負荷がコイルの場合について
述べたが、直流電動機のように逆起電圧を発生す
るものにおいては逆起電圧が電源電圧に対し逆電
圧になるだけであり、本発明によりパラメータを
推定できるのは明らかであろう。
述べたが、直流電動機のように逆起電圧を発生す
るものにおいては逆起電圧が電源電圧に対し逆電
圧になるだけであり、本発明によりパラメータを
推定できるのは明らかであろう。
第１図は本発明を適用して好適な電力変換装置
の制御装置の一構成図、第２図は第１図の電力変
換装置の動作波形図、第３図は説明用の等価回路
図、第４図は第１図の電力変換装置に本発明によ
るパラメータ推定方法を適用した一実施例を示す
ブロツク構成図、第５図、６図は第４図の動作を
説明するためのフローチヤート、第７図はサイリ
スタチヨツパから成る電力変換装置の一構成例、
第８図は第７図の電力変換装置の動作波形図、第
９図は第７図の電力変換装置に本発明によるパラ
メータ推定方法を適用した他の一実施例を示すブ
ロツク構成図、第１０図は第９図の動作を説明す
るためのフローチヤートである。 １……電力変換器、２……交流電源、３……誘
導負荷、４……電流制御回路、１１……積分器、
１３……マイクロコンピユータ、１５……カウン
タ。
の制御装置の一構成図、第２図は第１図の電力変
換装置の動作波形図、第３図は説明用の等価回路
図、第４図は第１図の電力変換装置に本発明によ
るパラメータ推定方法を適用した一実施例を示す
ブロツク構成図、第５図、６図は第４図の動作を
説明するためのフローチヤート、第７図はサイリ
スタチヨツパから成る電力変換装置の一構成例、
第８図は第７図の電力変換装置の動作波形図、第
９図は第７図の電力変換装置に本発明によるパラ
メータ推定方法を適用した他の一実施例を示すブ
ロツク構成図、第１０図は第９図の動作を説明す
るためのフローチヤートである。 １……電力変換器、２……交流電源、３……誘
導負荷、４……電流制御回路、１１……積分器、
１３……マイクロコンピユータ、１５……カウン
タ。
Claims (1)
- １ 交流電源から供給される電力を電力変換器に
よつて電力変換し誘導負荷に加えるようにした電
力変換装置において、前記電力変換器に付与する
今回と前回の点弧パルスの一周期間における負荷
電流の積分値と、前記一周期の今回と前回の点弧
パルス付与時点の負荷電流の差と、前記一周期の
前回と今回の点弧位相角とをそれぞれ検出し、前
記負荷電流の変化時に、前記負荷電流積分値、前
記負荷電流差および前記２つの時点の点弧位相角
を用いて前記電力変換装置のゲインと時定数を推
定するようにしたことを特徴とする電力変換装置
におけるパラメータ推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5786180A JPS56155418A (en) | 1980-05-02 | 1980-05-02 | Estimation method for parameter of electric power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5786180A JPS56155418A (en) | 1980-05-02 | 1980-05-02 | Estimation method for parameter of electric power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56155418A JPS56155418A (en) | 1981-12-01 |
| JPS642965B2 true JPS642965B2 (ja) | 1989-01-19 |
Family
ID=13067769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5786180A Granted JPS56155418A (en) | 1980-05-02 | 1980-05-02 | Estimation method for parameter of electric power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56155418A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106074B2 (ja) * | 1984-03-31 | 1995-11-13 | 株式会社東芝 | チヨツパ装置の制御方法 |
| JP4234808B2 (ja) * | 1998-06-17 | 2009-03-04 | Ｔｄｋ株式会社 | スイッチング電源装置 |
-
1980
- 1980-05-02 JP JP5786180A patent/JPS56155418A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56155418A (en) | 1981-12-01 |
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