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JP2003235267A - Rectifier - Google Patents

Rectifier

Info

Publication number
JP2003235267A
JP2003235267A JP2002027182A JP2002027182A JP2003235267A JP 2003235267 A JP2003235267 A JP 2003235267A JP 2002027182 A JP2002027182 A JP 2002027182A JP 2002027182 A JP2002027182 A JP 2002027182A JP 2003235267 A JP2003235267 A JP 2003235267A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
capacitor
switching element
rectifier circuit
terminals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002027182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Kitanaka
英俊 北中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002027182A priority Critical patent/JP2003235267A/en
Publication of JP2003235267A publication Critical patent/JP2003235267A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rectifier having highly stabilized output voltage control characteristics, which can suppress fluctuation of a capacitor voltage without causing an increase in power loss, enlargement of a device in size and an increase in the number of components. <P>SOLUTION: In the rectifier 1, an AC voltage is inputted into a rectification circuit 2 having a switching element 3 from an AC power source to obtain a DC voltage Vrec as an output, the voltage Vrec is smoothed by a reactor 4 and a capacitor 5, and the voltage is supplied to a load 6. In this rectifier, a differential value Vd of a capacitor voltage obtained by detecting a vibration current flowing to the reactor 4 by a current detector 12 is added to an error signal Ve created by a voltage controller 9 from a capacitor voltage Vc and a capacitor voltage command signal Vc*, thereby creating an ignition phase command signal Vref for determining a controlled firing angle of the element 3. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば交流架線
区間を走行する電気車両に搭載される車両用補助電源装
置に搭載される、入力交流電圧を直流電圧に変換して、
次段のインバータ装置等に直流電力を供給する順変換装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention converts an input AC voltage into a DC voltage, which is mounted on a vehicle auxiliary power supply device mounted on an electric vehicle running on an AC overhead line section, for example.
The present invention relates to a forward conversion device that supplies DC power to the next-stage inverter device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、例えば平成9年電気学会全国大
会論文集S.13−4の図1に示された従来の交流架線
電車用補助電源装置における順変換装置を示す構成図で
ある。図において、1は交流電源、2は整流回路、3は
整流回路を構成するスイッチング素子、4は平滑用リア
クトル、5は平滑用コンデンサ、6は平滑用コンデンサ
に接続される負荷、7はコンデンサ5の電圧検出器、8
はコンデンサ電圧指令値Vc*発生器、9はコンデンサ
5の端子間の電圧検出値Vcとコンデンサ電圧指令値Vc
*の差信号(誤差信号)Veを出力する電圧制御器、1
0は電源電圧を検出する入力電圧検出器、11はスイッ
チング素子3の点弧制御角を決定する点弧回路である。
2. Description of the Related Art FIG. It is a block diagram which shows the forward conversion apparatus in the conventional auxiliary power supply device for AC overhead line trains shown in FIG. In the figure, 1 is an AC power supply, 2 is a rectifier circuit, 3 is a switching element that constitutes a rectifier circuit, 4 is a smoothing reactor, 5 is a smoothing capacitor, 6 is a load connected to the smoothing capacitor, and 7 is a capacitor 5. Voltage detector, 8
Is a capacitor voltage command value Vc * generator, 9 is a voltage detection value Vc between the terminals of the capacitor 5 and a capacitor voltage command value Vc
A voltage controller that outputs a difference signal (error signal) Ve of *, 1
Reference numeral 0 is an input voltage detector that detects the power supply voltage, and 11 is a firing circuit that determines the firing control angle of the switching element 3.

【0003】主回路動作としては、交流電源1より入力
された交流電圧は、電圧制御器9、点弧回路11よりな
る制御部により点弧位相が制御されるスイッチング素子
3で構成された整流回路2で直流電圧に変換される。し
かし、整流回路2の出力部に現れる直流電圧Vrecは、
入力交流電圧の脈動分を含む電圧となっており、この脈
動分を平滑化するために、リアクトル4とコンデンサ5
を用いて、コンデンサ電圧を平滑化し、負荷6に供給す
る構成としている。
As a main circuit operation, a rectifier circuit composed of a switching element 3 whose ignition phase is controlled by a control unit composed of a voltage controller 9 and an ignition circuit 11 for an AC voltage input from an AC power supply 1. Converted to DC voltage at 2. However, the DC voltage Vrec appearing at the output of the rectifier circuit 2 is
The voltage includes a pulsating component of the input AC voltage, and in order to smooth this pulsating component, the reactor 4 and the capacitor 5
Is used to smooth the capacitor voltage and supply it to the load 6.

【0004】コンデンサ5の端子間電圧を定電圧制御す
るための制御部動作は、電圧制御器9で、電圧検出器7
により検出したコンデンサ5の端子間電圧Vcとコンデ
ンサ電圧指令値Vc*との差(誤差)を増幅した電圧誤
差Veを作成する。ここで、電圧誤差Veは電圧制御器9
のゲインをK1とすると、下式となる。 Ve=K1(Vc*−Vc) ・・・・・(1) 上式から、コンデンサ電圧Vcとコンデンサ電圧指令値
Vc*の間に差がある場合、この差にゲインK1を掛け
たものが電圧制御器9より電圧誤差Veとして出力さ
れ、これが点弧位相指令信号Vrefとなり、次の点弧回
路11に入力される。
The operation of the control unit for constant voltage control of the voltage across the terminals of the capacitor 5 is the voltage controller 9 and the voltage detector 7
A voltage error Ve is generated by amplifying the difference (error) between the inter-terminal voltage Vc of the capacitor 5 and the capacitor voltage command value Vc * detected by. Here, the voltage error Ve is the voltage controller 9
When the gain of K1 is K1, the following formula is obtained. Ve = K1 (Vc * -Vc) (1) From the above formula, when there is a difference between the capacitor voltage Vc and the capacitor voltage command value Vc *, the product of this difference and the gain K1 is the voltage. The voltage error Ve is output from the controller 9, which becomes the ignition phase command signal Vref and is input to the next ignition circuit 11.

【0005】点弧回路11では、図2に示すように、ス
イッチング素子3のS1素子は、入力電圧検出器10よ
り検出された電源同期信号Vsyncが負で、且つ、電源同
期信号Vsyncから位相を90度ずらした搬送波Vcosと点
弧位相指令信号Vrefを反転させた信号−Vrefを比較
し、−Vref<Vcosとなる位相Bで点弧信号を発生して
いる。
In the ignition circuit 11, as shown in FIG. 2, the S1 element of the switching element 3 has a negative power supply synchronization signal Vsync detected by the input voltage detector 10 and has a phase from the power supply synchronization signal Vsync. The carrier wave Vcos shifted by 90 degrees and the signal -Vref obtained by inverting the firing phase command signal Vref are compared, and the firing signal is generated at the phase B where -Vref <Vcos.

【0006】また、スイッチング素子3のS2素子は、
入力電圧検出器10より検出された電源同期信号Vsync
が正で、且つ、電源同期信号Vsyncから位相を90度ず
らした搬送波Vcosと点弧位相指令信号Vrefを比較し、
Vref>Vcosとなる位相Aで点弧信号を発生している。
The S2 element of the switching element 3 is
Power supply synchronization signal Vsync detected by input voltage detector 10
Is positive, and the carrier phase Vcos, which is 90 degrees out of phase with the power supply synchronization signal Vsync, is compared with the firing phase command signal Vref,
The ignition signal is generated at the phase A where Vref> Vcos.

【0007】このような構成とすることで、コンデンサ
電圧Vcがコンデンサ電圧指令値Vc*より小さくなった
場合、電圧誤差Ve、点弧位相指令信号Vrefが正に大き
く、−Vrefは負に大きくなり、点弧位相指令信号Vre
f,−Vrefと搬送波Vcosが交差する位相A,Bが進み、
スイッチング素子3の点弧制御角θは小さくなる。これ
により整流回路2の出力電圧平均値Vrecは増加する。
With this configuration, when the capacitor voltage Vc becomes smaller than the capacitor voltage command value Vc *, the voltage error Ve and the ignition phase command signal Vref are positively large, and -Vref is negatively large. , Firing phase command signal Vre
Phases A and B where f, −Vref and carrier Vcos intersect advance,
The ignition control angle θ of the switching element 3 becomes small. As a result, the output voltage average value Vrec of the rectifier circuit 2 increases.

【0008】逆にコンデンサ電圧Vcがコンデンサ電圧
指令値Vc*より大きくなった場合、電圧誤差Ve、点弧
位相指令信号Vrefが負に大きく、−Vrefは正に大きく
なり、点弧位相指令信号Vref,−Vrefと搬送波Vcosが
交差する位相A,Bが遅れ、スイッチング素子3の点弧
制御角θは大きくなる。これにより整流回路2の出力電
圧平均値Vrecは減少する。以上の制御動作により、コ
ンデンサ5の端子間電圧を一定に制御し、負荷6に一定
の直流電圧を供給する構成となっている。
On the contrary, when the capacitor voltage Vc becomes larger than the capacitor voltage command value Vc *, the voltage error Ve and the ignition phase command signal Vref become large negatively, and -Vref becomes positively large, and the ignition phase command signal Vref becomes large. , -Vref and carrier wave Vcos intersect, the phases A and B are delayed, and the ignition control angle θ of the switching element 3 becomes large. As a result, the output voltage average value Vrec of the rectifier circuit 2 decreases. With the above control operation, the voltage across the terminals of the capacitor 5 is controlled to be constant, and a constant DC voltage is supplied to the load 6.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記図8のような従来
の順変換装置においては、整流回路2の出力側は、リア
クトル4とコンデンサ5より構成されているが、コンデ
ンサ5の端子間電圧を一定に制御するために、上記のよ
うにコンデンサ電圧Vcをフィードバックして制御を行
う場合、コンデンサ5の端子間電圧がリアクトル4のイ
ンダクタンス値L(H)とコンデンサ5の容量C(F)により
決まる振動数f(Hz)=1/2π√LCで振動を起こ
しやすいという問題点があった。
In the conventional forward converter as shown in FIG. 8, the output side of the rectifier circuit 2 is composed of the reactor 4 and the capacitor 5, but the voltage across the terminals of the capacitor 5 is When the capacitor voltage Vc is fed back as described above for constant control, the voltage across the terminals of the capacitor 5 is determined by the inductance value L (H) of the reactor 4 and the capacity C (F) of the capacitor 5. There has been a problem that vibration is likely to occur at a frequency f (Hz) = 1 / 2π√LC.

【0010】この振動発生のメカニズムは、整流回路2
の出力側がリアクトル4とコンデンサ5によって構成さ
れていることから、系としては2次振動系であり、この
系のコンデンサ5の端子間電圧Vcを一定に制御するべ
く、電圧制御器9によりフィードバック制御を掛けてい
るため、制御系の位相余裕を確保しにくく、制御系が振
動的になるからである。この場合の制御系ブロック図を
図9に示す。ここで、K1は電圧制御器ゲイン、Krecは
整流回路ゲイン、Lは、リアクトルのインダクタンス
(H)、Cはコンデンサ容量(F)、KS1は電圧検出器ゲイン
である。このブロック図の制御系のゲイン・位相の開ル
ープ伝達関数の周波数特性を図10に示す。ただし、回
路定数はK1=10、Krec=1、KS1=1、L=0.0
28H、C=0.014Fとしている。図10のゲイン特
性から、10Hz付近に共振点が存在し、また位相は急激
に180度遅れと変化していることから、この制御系が
振動的であり、安定性が悪いことが分かる。
The mechanism of this vibration generation is based on the rectification circuit 2
Since the output side of is composed of the reactor 4 and the capacitor 5, the system is a secondary oscillating system, and feedback control is performed by the voltage controller 9 in order to constantly control the terminal voltage Vc of the capacitor 5 of this system. This is because it is difficult to secure the phase margin of the control system and the control system becomes oscillating. A control system block diagram in this case is shown in FIG. Where K1 is the voltage controller gain, Krec is the rectifier gain, and L is the reactor inductance.
(H) and C are capacitor capacitances (F), and KS1 is voltage detector gain. FIG. 10 shows the frequency characteristics of the gain-phase open loop transfer function of the control system of this block diagram. However, the circuit constants are K1 = 10, Krec = 1, KS1 = 1, L = 0.0
28H, C = 0.014F. From the gain characteristics in FIG. 10, there is a resonance point near 10 Hz and the phase changes abruptly with a delay of 180 degrees, which shows that this control system is oscillatory and has poor stability.

【0011】上記の振動発生メカニズムを動作状態の面
から図8の回路図を用いて説明する。負荷6が急増した
と仮定すると、整流回路2の出力にリアクトル4がある
ため、交流電源1から瞬時には負荷が要求する増加分の
エネルギーを供給できないため、コンデンサ5から負荷
に増加分エネルギーを供給することになり、コンデンサ
5の端子間電圧が低下することになる。
The above vibration generating mechanism will be described from the viewpoint of the operating state with reference to the circuit diagram of FIG. Assuming that the load 6 suddenly increases, the output of the rectifier circuit 2 has the reactor 4, so that the increased energy required by the load cannot be instantaneously supplied from the AC power supply 1, so that the increased energy is supplied from the capacitor 5 to the load. As a result, the voltage across the terminals of the capacitor 5 drops.

【0012】次に、コンデンサ5の端子間電圧が低下す
ることから、電圧検出器7で検出されたコンデンサ電圧
Vcも減少し、電圧制御器9の出力である誤差信号Ve、
点弧位相指令信号Vrefが正に大きくなり、図2に示す
点弧位相指令信号Vrefと搬送波Vcosが交差する位相
A,Bが進み、スイッチング素子3の点弧制御角θは小
さくなる。これにより整流回路2の出力電圧平均値Vre
cは増加する。これにより出力電圧平均値Vrecとコンデ
ンサ5の電圧誤差による電流がリアクトル4に流れ、コ
ンデンサ5を充電し、負荷急増により低下したコンデン
サ電圧を回復する。
Next, since the voltage across the terminals of the capacitor 5 decreases, the capacitor voltage Vc detected by the voltage detector 7 also decreases, and the error signal Ve, which is the output of the voltage controller 9,
The firing phase command signal Vref increases positively, the phases A and B at which the firing phase command signal Vref and the carrier wave Vcos shown in FIG. 2 intersect advance, and the firing control angle θ of the switching element 3 decreases. Thereby, the output voltage average value Vre of the rectifier circuit 2
c increases. As a result, a current due to an error between the output voltage average value Vrec and the voltage of the capacitor 5 flows into the reactor 4, charges the capacitor 5, and recovers the capacitor voltage that has dropped due to a sudden increase in load.

【0013】次にコンデンサ5の電圧が回復し、コンデ
ンサ電圧検出値Vcがコンデンサ電圧指令値Vc*と等し
くなると、電圧制御器9は差信号Veをゼロとするた
め、点弧回路11はスイッチング素子3の点弧制御角θ
の位相遅れを大きくし、整流回路2の出力電圧Vrecを絞
るが、このときリアクトル4に流れている電流はコンデ
ンサ電圧より位相が90度進んでいるため、ピーク値を
とっており、これによりリアクトル4に蓄えられていた
エネルギーがさらにコンデンサ5流入するため、コンデ
ンサ5の端子間電圧は設定値よりオーバーシュートす
る。これにより電圧誤差Veが負に増加するため、今度
はコンデンサ5の電圧上昇分を押さえるように制御動作
が行われる。この繰り返しで、次第にコンデンサ電圧は
設定値に収束する。
Next, when the voltage of the capacitor 5 is restored and the detected capacitor voltage value Vc becomes equal to the capacitor voltage command value Vc *, the voltage controller 9 sets the difference signal Ve to zero, so that the ignition circuit 11 switches the switching element. Ignition control angle of 3
The output voltage Vrec of the rectifier circuit 2 is narrowed by increasing the phase delay of, but the current flowing in the reactor 4 at this time has a peak value because the phase is advanced by 90 degrees from the capacitor voltage. Since the energy stored in 4 further flows into the capacitor 5, the terminal voltage of the capacitor 5 overshoots the set value. As a result, the voltage error Ve increases negatively, and thus the control operation is performed so as to suppress the voltage increase of the capacitor 5. By repeating this, the capacitor voltage gradually converges to the set value.

【0014】上記のように、従来の構成ではコンデンサ
5の電圧の大きさが変化してから、それを修正するよう
に制御動作が行われるため、コンデンサ5の電圧の設定
値からのオーバーシュートが避けられず、またコンデン
サ5の電圧は振動しながら、設定値に収束することにな
る。また、電圧制御器9の制御ゲインK1を大きくする
と、制御動作が過大となり、コンデンサ電圧振動が収束
しない現象が発生するため、制御応答を上げることは困
難である。
As described above, in the conventional configuration, the control operation is performed so as to correct the magnitude of the voltage of the capacitor 5 and then, the overshoot from the set value of the voltage of the capacitor 5 occurs. Inevitably, the voltage of the capacitor 5 oscillates and converges to the set value. Further, when the control gain K1 of the voltage controller 9 is increased, the control operation becomes excessive, and the phenomenon that the capacitor voltage oscillation does not converge occurs, so that it is difficult to increase the control response.

【0015】このように、従来の構成ではコンデンサ5
の電圧が振動的となるため、コンデンサ電圧のオーバー
シュートにより、負荷に設定値以上の電圧が印加された
り、電圧振動により負荷の安定動作を阻害したり、また
振動電力が交流電源1側に流れるため、交流電源側系統
に接続された機器に影響を与えたり、近隣の装置に誘導
障害が発生する問題がある。
Thus, in the conventional configuration, the capacitor 5
Since the voltage of V is oscillating, the voltage over the set value is applied to the load due to the overshoot of the capacitor voltage, the stable operation of the load is disturbed by the voltage vibration, and the oscillating power flows to the AC power supply 1 side. Therefore, there is a problem that the device connected to the AC power supply side system is affected or an inductive failure occurs in a nearby device.

【0016】この問題を回避するため、従来は、制御部
の電圧制御器9のゲインK1を落として、定電圧制御を
緩めたり、リアクトル4とコンデンサ5の間に抵抗器を
挿入し、振動電力を抵抗器で消費することで、振動減衰
を図ったり、リアクトル4、またはコンデンサ5に並列
に共振フィルタを設置してリアクトル4とコンデンサ5
間で発生する振動電力を吸収することで、振動抑制を図
る手段がとられている。しかし、電圧制御器9のゲイン
K1を落とす方法では、コンデンサ5の端子間電圧の定
電圧制御性能が落ちることになり、抵抗器を挿入する方
法では、大電力を扱う装置では、抵抗器で発生する損失
が大きくなり、装置の大型化、無駄な電力消費を招く。
また共振フィルタを設置する方法では、高電圧に耐える
大型の共振フィルタを設置しなければならず、装置の大
型化、部品点数の増加を招く問題がある。
In order to avoid this problem, conventionally, the gain K1 of the voltage controller 9 of the control unit is reduced to loosen the constant voltage control, or a resistor is inserted between the reactor 4 and the capacitor 5 to generate the vibration power. Is consumed by the resistor to reduce the vibration, or a resonance filter is installed in parallel with the reactor 4 or the capacitor 5 to install the reactor 4 and the capacitor 5.
The means for suppressing the vibration is adopted by absorbing the vibration power generated between the two. However, if the gain K1 of the voltage controller 9 is reduced, the constant voltage control performance of the inter-terminal voltage of the capacitor 5 is degraded, and the method of inserting the resistor is generated by the resistor in a device that handles large power. Loss increases, which leads to an increase in size of the device and unnecessary power consumption.
Further, in the method of installing the resonance filter, it is necessary to install a large resonance filter that can withstand a high voltage, which causes a problem of increasing the size of the device and increasing the number of parts.

【0017】この発明は、上記のような従来装置の問題
点を解消するためになされたもので、従来の構成に制御
回路を付加することにより、無駄な電力損失や装置の大
型化となる抵抗器や共振フィルタを用いることなく、リ
アクトル4とコンデンサ5の振動を抑制し、コンデンサ
5の端子間により安定した定電圧を得る順変換装置を得
ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional device as described above, and by adding a control circuit to the conventional configuration, wasteful power loss and resistance increase in size of the device are achieved. An object of the present invention is to obtain a forward conversion device that suppresses the vibration of the reactor 4 and the capacitor 5 and obtains a stable constant voltage between the terminals of the capacitor 5 without using a container or a resonance filter.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる順変換
装置は、主回路に、可制御スイッチング素子を有する整
流回路と、この整流回路の出力側に設けられた平滑用リ
アクトルと平滑用コンデンサとを有し、このコンデンサ
の端子間電圧を設定した一定の直流電圧に制御するため
に、上記コンデンサの端子間電圧とコンデンサ基準電圧
の差から得た電圧誤差信号を用いて、上記整流回路のス
イッチング素子の点弧位相を制御し、上記コンデンサの
端子間電圧を一定に制御する順変換装置において、上記
整流回路の出力電流の交流成分を検出する電流検出器か
ら得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて得た信号で、
上記スイッチング素子を点弧制御することにより、上記
コンデンサの端子間電圧を安定した直流電圧に制御する
ようにしたものである。
A forward converter according to the present invention comprises a rectifier circuit having a controllable switching element in a main circuit, a smoothing reactor and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit. In order to control the terminal voltage of this capacitor to a set constant DC voltage, the switching of the rectifier circuit is performed by using the voltage error signal obtained from the difference between the terminal voltage of the capacitor and the capacitor reference voltage. In the forward conversion device that controls the firing phase of the element and controls the voltage between the terminals of the capacitor to be constant, the signal obtained from the current detector that detects the AC component of the output current of the rectifier circuit is the voltage error signal. In addition to the signal obtained,
By firing the switching element, the inter-terminal voltage of the capacitor is controlled to a stable DC voltage.

【0019】また、上記整流回路の入力電流を検出する
電流検出器から得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて
得た信号で、上記スイッチング素子を点弧制御すること
により、上記コンデンサの端子間電圧を安定した直流電
圧に制御するようにしたものである。
Further, the signal obtained from the current detector for detecting the input current of the rectifier circuit is added to the voltage error signal to control the switching element by the signal obtained, whereby the terminal of the capacitor is controlled. The inter-voltage is controlled to a stable DC voltage.

【0020】また、上記整流回路の出力側にある上記コ
ンデンサに流れる電流を検出する電流検出器から得た信
号を、上記電圧誤差信号に加えて得た信号で、上記スイ
ッチング素子を点弧制御することにより、上記コンデン
サの端子間電圧を安定した直流電圧に制御するようにし
たものである。
The signal obtained from a current detector for detecting a current flowing through the capacitor on the output side of the rectifier circuit is added to the voltage error signal to control the switching element by firing. As a result, the voltage across the terminals of the capacitor is controlled to a stable DC voltage.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1である順変換装置を示す構成図である。図
1において、1は交流電源、2は整流回路、3は整流回
路を構成する可制御スイッチング素子、4は平滑用リア
クトル、5は平滑用コンデンサ、6はコンデンサ5に接
続される負荷、7はコンデンサ5の端子間電圧検出器、
8はコンデンサ電圧指令発生器、9はコンデンサ5の端
子間の電圧検出値Vcとコンデンサ電圧指令値Vc*との
差信号(誤差信号)Veを出力する電圧制御器、10は
電源電圧を検出する入力電圧検出器、11はスイッチン
グ素子3の点弧制御角を決定する点弧回路、12はリア
クトル4に流れる交流電流成分を検出する電流検出器、
13は電流検出器12の出力にゲインK2を掛ける演算
増幅器、14は演算増幅器13の出力を差信号Veに加
算する加算器である。12から14で構成される回路を
追加するところが、実施の形態1の特徴となっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 is a block diagram showing a forward conversion device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AC power supply, 2 is a rectifier circuit, 3 is a controllable switching element that constitutes a rectifier circuit, 4 is a smoothing reactor, 5 is a smoothing capacitor, 6 is a load connected to the capacitor 5, and 7 is Voltage detector between the terminals of the capacitor 5,
8 is a capacitor voltage command generator, 9 is a voltage controller that outputs a difference signal (error signal) Ve between the voltage detection value Vc between the terminals of the capacitor 5 and the capacitor voltage command value Vc *, and 10 is a power supply voltage. An input voltage detector, 11 is a firing circuit that determines the firing control angle of the switching element 3, 12 is a current detector that detects an alternating current component flowing in the reactor 4,
13 is an operational amplifier that multiplies the output of the current detector 12 by a gain K2, and 14 is an adder that adds the output of the operational amplifier 13 to the difference signal Ve. The feature of the first embodiment is that a circuit including 12 to 14 is added.

【0022】主回路動作としては、交流電源1より入力
された交流電圧は、電圧制御器9、点弧回路11よりな
るコンデンサ5の端子間電圧を一定に制御する機能を持
つ制御部により、点弧制御角θを制御されるスイッチン
グ素子3で構成された整流回路2で直流電圧に変換され
る。この整流回路2の出力部に現れる直流電圧Vrecは、
入力交流電圧の脈動分を含む電圧となっており、この脈
動分を平滑化するために、リアクトル4とコンデンサ5
を用いて出力電圧を平滑化し、定電圧として負荷6に供
給する構成としている。
As the main circuit operation, the AC voltage input from the AC power supply 1 is turned on by the control unit having a function of controlling the terminal voltage of the capacitor 5 composed of the voltage controller 9 and the ignition circuit 11 to be constant. It is converted into a DC voltage by the rectifier circuit 2 composed of the switching element 3 whose arc control angle θ is controlled. The DC voltage Vrec that appears at the output of this rectifier circuit 2 is
The voltage includes a pulsating component of the input AC voltage, and in order to smooth this pulsating component, the reactor 4 and the capacitor 5
Is used to smooth the output voltage and supply it to the load 6 as a constant voltage.

【0023】コンデンサ5の端子間電圧を定電圧制御す
るための制御部動作は、電圧制御器9により電圧検出器
7により検出したコンデンサ5の端子間電圧Vcとコン
デンサ電圧指令値Vc*との誤差を増幅した電圧誤差信
号Veを作成する。ここで、電圧誤差信号Veは電圧制御
器9のゲインをK1とすると、下式となる。 Ve=K1(Vc*−Vc) ・・・・・(1) 上式から、コンデンサ電圧Vcとコンデンサ電圧指令値
Vc*の差にゲインK1を掛けたものが電圧制御器9よ
り電圧誤差信号Veとして出力され、加算器14に入力
される。加算器14では実施の形態1の特徴である、コ
ンデンサ電圧振動成分微分値信号Vd(コンデンサの端
子間電圧の微分値Vd)を電圧誤差信号Veに加算し、点
弧位相指令信号Vrefを作成する。
The operation of the control unit for constant voltage control of the voltage across the terminals of the capacitor 5 is the error between the voltage Vc across the terminals of the capacitor 5 detected by the voltage detector 7 by the voltage controller 9 and the capacitor voltage command value Vc *. To generate a voltage error signal Ve. Here, the voltage error signal Ve is given by the following equation when the gain of the voltage controller 9 is K1. Ve = K1 (Vc * -Vc) (1) From the above equation, the voltage error signal Ve is obtained from the voltage controller 9 by multiplying the difference between the capacitor voltage Vc and the capacitor voltage command value Vc * by the gain K1. And is input to the adder 14. The adder 14 adds the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd (differential value Vd of the voltage between the terminals of the capacitor), which is the feature of the first embodiment, to the voltage error signal Ve to create the firing phase command signal Vref. .

【0024】コンデンサ電圧振動成分微分値信号Vdの
作成方法について以下に示す。電流検出器12によりリ
アクトル4の振動電流分が検出される。この振動電流成
分は、コンデンサ5とリアクトル4の間を流れる振動電
流であるので、これをILacとすると、ILacは下式で表
現できる。 ILac=C×dVc/dt ・・・・・(2) 上式より、ILacは、コンデンサ電圧の時間微分値にコ
ンデンサ静電容量Cを掛けたものであり、コンデンサ電
圧の振動成分より90度位相が進んだ値である。演算増
幅器13のゲインをK2とし、反転することによってコ
ンデンサ電圧振動成分微分値信号Vdを得る。よってVd
は下式で表現できる。 Vd=−K2×C×dVc/dt ・・・・・(3)
A method of creating the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd will be described below. An oscillating current component of the reactor 4 is detected by the current detector 12. Since this oscillating current component is an oscillating current flowing between the capacitor 5 and the reactor 4, if this is ILac, ILac can be expressed by the following equation. ILac = C × dVc / dt (2) From the above equation, ILac is the time differential value of the capacitor voltage multiplied by the capacitor electrostatic capacity C, and the 90 ° phase from the vibration component of the capacitor voltage. Is an advanced value. The gain of the operational amplifier 13 is set to K2, and the gain is inverted to obtain the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd. Therefore Vd
Can be expressed as Vd = -K2 × C × dVc / dt (3)

【0025】したがって、点弧位相指令信号Vrefは下
式で表現される。 Vref=Ve+Vd=K1×(Vc*−Vc)+(−K2×C×dVc/dt)・・(4 ) 従来の装置である(1)式と比較し、電圧誤差Veにコ
ンデンサ5の電圧振動成分の微分値Vdが加算された形
となっているのが特徴である。この点弧位相指令信号Vr
efを点弧回路11へ入力する。
Therefore, the ignition phase command signal Vref is expressed by the following equation. Vref = Ve + Vd = K1 × (Vc * −Vc) + (− K2 × C × dVc / dt) (4) Compared with the conventional device (1), the voltage error Ve of the capacitor 5 The feature is that the differential value Vd of the voltage oscillation component is added. This firing phase command signal Vr
Input ef to the ignition circuit 11.

【0026】点弧回路11では図2に示すように、スイ
ッチング素子3のS1素子は、入力電圧検出器10より
検出された電源同期信号Vsyncが負で且つ、電源同期信
号Vsyncから位相を90度ずらした搬送波Vcosと点弧位
相指令信号Vrefを反転させた信号−Vrefを比較し、−
Vref<Vcosとなる位相Bで点弧信号を発生している。
In the firing circuit 11, as shown in FIG. 2, the S1 element of the switching element 3 has a negative power supply synchronization signal Vsync detected by the input voltage detector 10 and a phase of 90 degrees from the power supply synchronization signal Vsync. The shifted carrier wave Vcos is compared with the signal −Vref obtained by inverting the firing phase command signal Vref, and −
The firing signal is generated at the phase B where Vref <Vcos.

【0027】また、スイッチング素子3のS2素子は、
入力電圧検出器10より検出された電源同期信号Vsync
が正で且つ、電源同期信号Vsyncから位相を90度ずら
した搬送波Vcosと点弧位相指令信号Vrefを比較し、Vr
ef>Vcosとなる位相Aで点弧信号を発生している。
The S2 element of the switching element 3 is
Power supply synchronization signal Vsync detected by input voltage detector 10
Is positive and the carrier phase Vcos, which is 90 degrees out of phase with the power supply synchronization signal Vsync, is compared with the firing phase command signal Vref, and Vr
The ignition signal is generated at the phase A where ef> Vcos.

【0028】このような構成とすることで、コンデンサ
電圧Vcがコンデンサ電圧指令値Vc*より小さくなった
場合、電圧誤差Veが正に大きくなる。また、コンデン
サ電圧変化率が負となった場合、コンデンサ電圧振動成
分微分値信号Vdが正に大きくなり、これらが点弧位相
指令信号Vrefに反映され、点弧位相指令信号Vrefと搬
送波Vcosが交差する位相が進み、スイッチング素子3
の点弧制御角θは小さくなる。これにより整流回路2の
出力電圧平均値Vrecは増加する。
With this configuration, when the capacitor voltage Vc becomes smaller than the capacitor voltage command value Vc *, the voltage error Ve becomes positively large. Further, when the capacitor voltage change rate becomes negative, the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd becomes positively large, these are reflected in the ignition phase command signal Vref, and the ignition phase command signal Vref and the carrier wave Vcos intersect. Phase shifts, switching element 3
The ignition control angle θ becomes smaller. As a result, the output voltage average value Vrec of the rectifier circuit 2 increases.

【0029】逆にコンデンサ5の端子間電圧Vcがコン
デンサ電圧指令値Vc*より大きくなった場合、電圧誤
差Veは負に大きくなる。また、コンデンサ電圧変化率
が正となった場合、コンデンサ電圧振動成分微分値信号
Vdが負に大きくなり、これが点弧位相指令信号Vrefに
反映され、点弧位相指令信号Vrefと搬送波Vcosが交差
する位相が遅れ、スイッチング素子3の点弧制御角θは
大きくなる。これにより整流回路2の出力電圧平均値V
recは減少する。以上の制御動作により、コンデンサ
5の端子間電圧を一定に制御し、負荷6に一定の直流電
圧を供給できる構成となっている。
On the contrary, when the inter-terminal voltage Vc of the capacitor 5 becomes larger than the capacitor voltage command value Vc *, the voltage error Ve becomes negatively large. Further, when the capacitor voltage change rate becomes positive, the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd becomes negatively large, which is reflected in the ignition phase command signal Vref, and the ignition phase command signal Vref and the carrier wave Vcos intersect. The phase is delayed, and the firing control angle θ of the switching element 3 becomes large. Thus, the output voltage average value V of the rectifier circuit 2
rec is reduced. By the above control operation, the voltage across the terminals of the capacitor 5 is controlled to be constant, and a constant DC voltage can be supplied to the load 6.

【0030】図1の構成での制御系ブロック図を図3に
示す。ここで、K1は電圧制御器ゲイン、Krecは整流回
路ゲイン、Lはリアクトルのインダクタンス(H)、Cは
コンデンサ容量(F)、KS1は電圧検出器ゲイン、KS2は
電流検出器ゲイン、K2は演算増幅器ゲインである。こ
のブロック図の制御系のゲイン・位相の開ループ伝達関
数の周波数特性を図4に示す。ただし、回路定数はK1
=10、Krec=1、KS1=1、L=0.028H、C=
0.014F、KS2=1、K2=1としている。図4のゲ
イン特性から、従来方式の図10では10Hz付近に存在
していた共振点が、消去されており、また位相は周波数
の増加と共にゆっくりと遅れてゆき、位相余裕も増えて
いることから、この制御系が振動的でないことが分か
る。つまり、制御系の安定性が向上できることが分か
る。
A block diagram of the control system in the configuration of FIG. 1 is shown in FIG. Here, K1 is a voltage controller gain, Krec is a rectifier gain, L is a reactor inductance (H), C is a capacitor capacity (F), KS1 is a voltage detector gain, KS2 is a current detector gain, and K2 is a calculation. It is the amplifier gain. FIG. 4 shows the frequency characteristics of the gain / phase open-loop transfer function of the control system in this block diagram. However, the circuit constant is K1
= 10, Krec = 1, KS1 = 1, L = 0.028H, C =
0.014F, KS2 = 1, K2 = 1. From the gain characteristic of FIG. 4, the resonance point existing in the vicinity of 10 Hz in FIG. 10 of the conventional method is eliminated, and the phase slowly delays as the frequency increases and the phase margin also increases. , It turns out that this control system is not oscillatory. That is, it can be seen that the stability of the control system can be improved.

【0031】上記の振動発生メカニズムを動作状態の面
から図1の回路図を用いて説明する。負荷6が急増した
と仮定すると、整流回路2の出力部にリアクトル4があ
るため、交流電源1から瞬時には負荷6に増加分のエネ
ルギーを供給できないため、コンデンサ5から負荷6に
増加分エネルギーを供給することになり、コンデンサ5
の端子間電圧Vcが減少をはじめるとともに、コンデン
サ5の電圧変化率は負の最大値をとる。この状態の模式
図を図5に示す。
The above vibration generating mechanism will be described from the viewpoint of the operating state with reference to the circuit diagram of FIG. Assuming that the load 6 suddenly increases, since the reactor 4 is present at the output part of the rectifier circuit 2, the increased energy cannot be instantaneously supplied from the AC power source 1 to the load 6, so that the increased energy is increased from the capacitor 5 to the load 6. Will supply the capacitor 5
The inter-terminal voltage Vc of the capacitor starts to decrease, and the voltage change rate of the capacitor 5 has a negative maximum value. A schematic diagram of this state is shown in FIG.

【0032】コンデンサ5の端子間電圧Vcの変化率が
負の最大値をとることは、点弧位相指令信号Vrefの式
(4)の第2項目、−K2×C×dVc/dt(=Vd)
が正の最大値をとることであり、従って、コンデンサ電
圧振動成分微分値信号Vdが正の最大値をとる。これを
電圧誤差Veに加算することで、図5に示すようにコン
デンサ5の電圧が減少して電圧誤差Veが増加する前
に、点弧位相指令信号Vrefの大きさを正に、−Vrefの
大きさを負に増大させることができる。これが実施の形
態1の特徴である。
The fact that the rate of change of the inter-terminal voltage Vc of the capacitor 5 has a negative maximum value means that the second item of the equation (4) of the ignition phase command signal Vref is -K2 × C × dVc / dt (= Vd )
Takes a positive maximum value, and therefore the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd takes a positive maximum value. By adding this to the voltage error Ve, the magnitude of the firing phase command signal Vref is positively set to -Vref before the voltage of the capacitor 5 decreases and the voltage error Ve increases as shown in FIG. The magnitude can be increased negatively. This is the feature of the first embodiment.

【0033】この動作によって図2に示す点弧位相指令
信号Vrefと搬送波Vcosが交差する位相角A,Bを従来
方式よりも早く進めることができ、スイッチング素子3
の点弧制御角θは小さくなる。これにより整流回路2の
出力電圧平均値Vrecはコンデンサ5電圧が大きく減少
する前に増加する。これにより出力電圧平均値Vrecと
コンデンサ5の電圧誤差による電流がリアクトル4に流
れ、コンデンサ5を充電し、負荷急増によりコンデンサ
5の電圧が大きく減少する前に電圧を回復する方向に動
作する。
By this operation, the phase angles A and B at which the firing phase command signal Vref and the carrier wave Vcos shown in FIG. 2 intersect can be advanced earlier than the conventional method, and the switching element 3
The ignition control angle θ becomes smaller. As a result, the average value Vrec of the output voltage of the rectifier circuit 2 increases before the voltage of the capacitor 5 greatly decreases. As a result, a current due to the output voltage average value Vrec and the voltage error of the capacitor 5 flows in the reactor 4, charges the capacitor 5, and operates to recover the voltage before the voltage of the capacitor 5 greatly decreases due to a sudden increase in load.

【0034】次にコンデンサ5の端子間電圧Vcの変化
率が正となり、増加に転じると、コンデンサ電圧振動成
分微分値信号Vdは負の値をとる。したがって、コンデ
ンサ端子間電圧検出値Vcがコンデンサ電圧指令値Vc*
と等しくなる前に、点弧位相指令信号Vrefの大きさを
負に、−Vrefの大きさを正に増大し、点弧位相指令信号
Vrefと搬送波Vcosが交差する位相角A,Bを遅らせて
スイッチング素子3の点弧制御角θは大きくすること
で、整流回路2の出力電圧Vrecを絞り、コンデンサ電圧
が設定値をオーバーシュートしないように制動をかける
動作が得られる。これが実施の形態1の特徴であり、こ
の動作によって従来装置よりコンデンサ5の端子間電圧
の設定値からのオーバーシュートは、従来装置と比べて
大幅に減少できる。つまり、安定性の高いコンデンサ電
圧制御が実現できる。
Next, when the change rate of the voltage Vc between the terminals of the capacitor 5 becomes positive and starts to increase, the capacitor voltage oscillation component differential value signal Vd takes a negative value. Therefore, the detected voltage Vc between the capacitor terminals is the capacitor voltage command value Vc *
Before being equal to, the magnitude of the firing phase command signal Vref is negatively increased and the magnitude of -Vref is positively increased, and the phase angles A and B at which the firing phase command signal Vref and the carrier wave Vcos intersect are delayed. By increasing the firing control angle θ of the switching element 3, it is possible to obtain an operation of reducing the output voltage Vrec of the rectifier circuit 2 and braking so that the capacitor voltage does not overshoot the set value. This is the feature of the first embodiment, and by this operation, the overshoot from the set value of the terminal voltage of the capacitor 5 can be significantly reduced as compared with the conventional device as compared with the conventional device. That is, highly stable capacitor voltage control can be realized.

【0035】上記のように、図8の従来構成では、コン
デンサ5の電圧の大きさが変化してからそれを修正する
ように制御を掛けるため、負荷変動時のコンデンサ電圧
の設定値からのオーバーシュートが避けられず、またコ
ンデンサ電圧は振動しながら設定値に収束し、不安定な
のに対し、実施の形態1の装置では、コンデンサ5の電
圧の大きさに加え、電圧変化率(=コンデンサ電圧振動
成分微分値信号Vd)の大きさを考慮しているため、コ
ンデンサ電圧が変化する前にそれを抑制する制御を掛け
ることができる。したがって、負荷変動時のコンデンサ
電圧オーバーシュートを効果的に抑制でき、安定性の高
いコンデンサ電圧制御特性を得ることができるのが特徴
である。
As described above, in the conventional configuration of FIG. 8, control is performed so as to correct the magnitude of the voltage of the capacitor 5 after the magnitude of the voltage of the capacitor 5 has changed, so that the capacitor voltage exceeds the set value when the load changes. Shooting is unavoidable, and the capacitor voltage oscillates to a set value while oscillating and is unstable, whereas in the device of the first embodiment, in addition to the magnitude of the voltage of the capacitor 5, the voltage change rate (= capacitor voltage oscillation Since the magnitude of the component differential value signal Vd) is taken into consideration, control can be performed to suppress the capacitor voltage before it changes. Therefore, the characteristic feature is that the capacitor voltage overshoot at the time of load change can be effectively suppressed, and highly stable capacitor voltage control characteristics can be obtained.

【0036】上記効果により、コンデンサ5の電圧が安
定に制御できるため、負荷に設定値以上の電圧が印加さ
れたり、負荷の安定動作を阻害したり、また振動電力が
交流電源1側に流れることによって、電源系統側に接続
された機器に影響を与えたり、誘導障害が発生すること
を抑制できる。
Due to the above effects, the voltage of the capacitor 5 can be controlled stably, so that a voltage higher than a set value is applied to the load, stable operation of the load is hindered, and oscillating power flows to the AC power source 1 side. As a result, it is possible to suppress the influence on the device connected to the power system side and the occurrence of inductive failure.

【0037】また、従来とられていた、制御部の電圧制
御器のゲインを落として定電圧制御をゆるめたり、リア
クトルとコンデンサの振動経路に抵抗器を挿入し、振動
電力を抵抗器で消費することで振動抑制を図ったり、リ
アクトル、またはコンデンサに並列に共振フィルタを設
置してリアクトルとコンデンサの振動電力を吸収するこ
とで振動抑制を図る手段では、電圧制御器9のゲインK
1を落とす手段においては、コンデンサ5の端子間電圧
の定電圧制御性能が落ちることになり、抵抗器を挿入す
る手段においては、大電力を扱う装置では抵抗器で発生
する損失が大きくなり、装置の大型化、無駄な電力消費
を招き、共振フィルタを設置する手段においては、高電
圧に耐える大型の共振フィルタを設置しなければなら
ず、装置の大型化、部品点数の増加を招く、等の問題点
があったが、実施の形態1の装置によれば、無駄な電力
損失、装置の大型化は伴わず、電流検出器12、演算増
幅器13、加算器14を追加するのみであり、これらは
安価な電子部品で構成でき、また部品の設置スペースも
ごくわずかであるため、従来の問題点を解決できる。
Further, the gain of the voltage controller of the control unit, which has been conventionally used, is reduced to loosen the constant voltage control, or a resistor is inserted in the vibration path of the reactor and the capacitor, and the vibration power is consumed by the resistor. In order to suppress the vibration or to suppress the vibration by installing the resonance filter in parallel with the reactor or the capacitor to absorb the vibration power of the reactor and the capacitor, the gain K of the voltage controller 9 is increased.
In the means for dropping 1, the constant voltage control performance of the voltage across the terminals of the capacitor 5 is lowered, and in the means for inserting the resistor, the loss generated in the resistor is large in the device handling a large electric power, and In the means for installing a resonance filter, a large resonance filter that withstands a high voltage must be installed, which leads to an increase in the size of the device and an increase in the number of parts. Although there is a problem, according to the device of the first embodiment, the current detector 12, the operational amplifier 13, and the adder 14 are only added without wasteful power loss and size increase of the device. Can be composed of inexpensive electronic parts, and the installation space for the parts is very small. Therefore, the conventional problems can be solved.

【0038】以上、実施の形態1では、単相交流を入力
とする順変換装置について説明したが、多相交流を入力
とする順変換装置についても適用が可能である。整流回
路部は混合ブリッジ構成としているが、フルブリッジ構
成でも構わない。また、実施の形態1では、コンデンサ
の端子間電圧(の振動成分)微分値から得た信号を電圧
誤差信号に加算して得た信号でスイッチング素子を点弧
制御することを特徴としているため、点弧回路11の構
成、スイッチング素子3の種類は、図1に記載の手段に
限定されず広く適用可能である。電流検出器12は交流
用CTを使用することで記載したが、直流用CTとハイ
パスフィルタを組み合わせて使用できることは言うまで
もない。
Although the first embodiment has been described with respect to the forward conversion device having a single-phase alternating current as an input, it can be applied to a forward conversion device having a multi-phase alternating current as an input. Although the rectifier circuit section has a mixed bridge configuration, it may have a full bridge configuration. Further, the first embodiment is characterized in that the switching element is ignited by the signal obtained by adding the signal obtained from the (differential oscillation component) differential value of the voltage across the capacitor to the voltage error signal. The configuration of the ignition circuit 11 and the type of the switching element 3 are not limited to the means shown in FIG. 1 and can be widely applied. Although the current detector 12 is described by using the AC CT, it goes without saying that the DC CT and the high pass filter can be used in combination.

【0039】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
おける順変換装置を示す構成図を図6に示す。図6にお
いて、15のハイパスフィルタ(HPF)、16の絶対
値回路が追加となっており、12の電流検出器の位置が
整流回路2の入力側に設置されている他は、実施の形態
1の構成と同じものである。
Embodiment 2. FIG. 6 is a configuration diagram showing a forward conversion device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, a high-pass filter (HPF) 15 and an absolute value circuit 16 are added, and the position of the current detector 12 is set on the input side of the rectifier circuit 2. Is the same as the configuration.

【0040】図6において、整流回路2にはエネルギー
の蓄積要素がないため、整流回路2の入力側と出力側で
は、瞬時電力は同一となる。したがって、図6の構成で
も、絶対値回路16により整流回路2の入力電流の絶対
値をとり、HPF15に入力することで、実施の形態1
の構成と同じく、コンデンサ電圧振動成分微分値信号V
dを得ることができ、実施の形態1と同じ制御性能を得
ることができる。この図6の構成では、既設の入力電流
検出器がある場合、これを兼用でき、電流検出器個数を
増やさなくてすむ利点がある。また、電流検出器12と
しては、交流用CT、直流用CTとも使用可能である。
In FIG. 6, since the rectifier circuit 2 has no energy storage element, the instantaneous power is the same on the input side and the output side of the rectifier circuit 2. Therefore, even in the configuration of FIG. 6, the absolute value circuit 16 takes the absolute value of the input current of the rectifier circuit 2 and inputs the absolute value to the HPF 15 to thereby obtain the first embodiment.
As in the above configuration, the capacitor voltage oscillation component differential value signal V
d can be obtained, and the same control performance as that of the first embodiment can be obtained. In the configuration of FIG. 6, if there is an existing input current detector, it can also be used, and there is an advantage that the number of current detectors need not be increased. Further, as the current detector 12, both an AC CT and a DC CT can be used.

【0041】実施の形態3.この発明の実施の形態3に
おける順変換装置を示す構成図を図7に示す。図7にお
いて、12の電流検出器の位置がコンデンサ5の電流を
検出する位置に設置されていることを除いて実施の形態
1の構成と同じものである。
Embodiment 3. FIG. 7 is a configuration diagram showing a forward conversion device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, the configuration is the same as that of the first embodiment except that 12 current detectors are installed at positions where the current of the capacitor 5 is detected.

【0042】図7の構成では、コンデンサ5の保護用な
ど、既設の電流検出器がある場合、これと兼用でき、電
流検出器個数を増やさなくてすむ利点がある。また、コ
ンデンサ5に流れる電流は交流であるため、電流検出器
12は、交流用CT、直流用CTともに使用可能であ
る。
In the configuration of FIG. 7, if there is an existing current detector for protecting the capacitor 5 or the like, it can be used also as this, and there is an advantage that the number of current detectors need not be increased. Further, since the current flowing through the capacitor 5 is AC, the current detector 12 can be used for both AC CT and DC CT.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の順変換
装置によれば、主回路に、可制御スイッチング素子を有
する整流回路と、この整流回路の出力側に設けられた平
滑用リアクトルと平滑用コンデンサとを有し、このコン
デンサの端子間電圧を設定した一定の直流電圧に制御す
るために、上記コンデンサの端子間電圧とコンデンサ基
準電圧の差から得た電圧誤差信号を用いて、上記整流回
路のスイッチング素子の点弧位相を制御し、上記コンデ
ンサの端子間電圧を一定に制御する順変換装置におい
て、上記整流回路の出力電流の交流成分を検出する電流
検出器から得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて得た
信号で、上記スイッチング素子を点弧制御することによ
り、上記コンデンサの端子間電圧を安定した直流電圧に
制御することが可能となるため、無駄な電力損失や装置
の大型化となる抵抗器や共振フィルタを用いることな
く、平滑用用リアクトルと平滑用コンデンサの振動を抑
制し、コンデンサの端子間により安定した定電圧を得る
ことができる。
As described above, according to the forward converter of the present invention, a rectifier circuit having a controllable switching element in the main circuit, and a smoothing reactor and a smoothing reactor provided on the output side of the rectifier circuit. For controlling the terminal voltage of the capacitor to a set constant DC voltage, using the voltage error signal obtained from the difference between the terminal voltage of the capacitor and the capacitor reference voltage, the rectification In the forward conversion device that controls the ignition phase of the switching element of the circuit and controls the voltage between the terminals of the capacitor to be constant, the signal obtained from the current detector that detects the AC component of the output current of the rectifier circuit is It is possible to control the voltage between the terminals of the capacitor to a stable DC voltage by controlling the ignition of the switching element with the signal obtained in addition to the voltage error signal. Therefore, the vibration of the smoothing reactor and the smoothing capacitor can be suppressed and a stable constant voltage can be obtained between the terminals of the capacitor, without using a resistor or a resonance filter that would cause unnecessary power loss and increase the size of the device. You can

【0044】また、上記整流回路の入力電流を検出する
電流検出器から得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて
得た信号で、上記スイッチング素子を点弧制御すること
により、上記コンデンサの端子間電圧を安定した直流電
圧に制御することが可能となるため、上述と同様な効果
を得ることができると共に、既設の入力電流検出器があ
る場合、これを兼用でき、電流検出器個数を増やさなく
てすむ利点がある。
Further, the signal obtained from the current detector for detecting the input current of the rectifying circuit is added to the voltage error signal to control the switching element by the signal obtained, whereby the terminal of the capacitor is controlled. Since it becomes possible to control the DC voltage to a stable DC voltage, the same effects as above can be obtained, and if there is an existing input current detector, this can also be used, and the number of current detectors can be increased. There is an advantage that can be eliminated.

【0045】また、上記整流回路の出力側にある上記コ
ンデンサに流れる電流を検出する電流検出器から得た信
号を、上記電圧誤差信号に加えて得た信号で、上記スイ
ッチング素子を点弧制御することにより、上記コンデン
サの端子間電圧を安定した直流電圧に制御することが可
能となるため、上述と同様な効果を得ることができると
共に、既設の電流検出器がある場合、これを兼用でき、
電流検出器個数を増やさなくてすむ利点がある。
The signal obtained from the current detector for detecting the current flowing through the capacitor on the output side of the rectifier circuit is added to the voltage error signal to control the ignition of the switching element. As a result, it becomes possible to control the voltage across the terminals of the capacitor to a stable DC voltage, so that it is possible to obtain the same effect as described above, and if there is an existing current detector, this can also be used.
There is an advantage that the number of current detectors need not be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1における順変換装置
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a forward conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置のスイッチング素子点弧回路の動
作説明図である。
2 is an operation explanatory view of a switching element firing circuit of the apparatus of FIG. 1. FIG.

【図3】 図1の装置の制御系ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a control system of the apparatus shown in FIG.

【図4】 図1の装置の制御系のゲイン・位相周波数特
性図である。
4 is a gain / phase frequency characteristic diagram of a control system of the apparatus of FIG.

【図5】 図1の装置と、従来の装置の点弧位相指令信
号の説明図である。
5 is an explanatory diagram of an ignition phase command signal of the apparatus of FIG. 1 and a conventional apparatus.

【図6】 この発明の実施の形態2における順変換装置
を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a forward conversion device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態3における順変換装置
を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a forward conversion device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 従来の順変換装置を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional forward conversion device.

【図9】 従来の順変換装置の制御系ブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram of a control system of a conventional forward conversion device.

【図10】 従来の順変換装置における制御系のゲイン
・位相周波数特性図である。
FIG. 10 is a gain / phase frequency characteristic diagram of a control system in a conventional forward conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 整流回路 3 スイッチング素子 4 平滑用リア
クトル 5 平滑用コンデンサ 6 負荷 7 電圧検出器 8 コンデンサ
電圧指令発生器 9 電圧制御器 10 入力電圧検
出器 11 点弧回路 12 電流検出
器 13 ゲイン 14 加算器 15 ハイパスフィルタ(HPF) 16 絶対値回
路。
1 AC power supply 2 Rectifier circuit 3 Switching element 4 Smoothing reactor 5 Smoothing capacitor 6 Load 7 Voltage detector 8 Capacitor voltage command generator 9 Voltage controller 10 Input voltage detector 11 Ignition circuit 12 Current detector 13 Gain 14 Addition 15 High-pass filter (HPF) 16 Absolute value circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主回路に、可制御スイッチング素子を有
する整流回路と、この整流回路の出力側に設けられた平
滑用リアクトルと平滑用コンデンサとを有し、このコン
デンサの端子間電圧を設定した一定の直流電圧に制御す
るために、上記コンデンサの端子間電圧とコンデンサ基
準電圧の差から得た電圧誤差信号を用いて、上記整流回
路のスイッチング素子の点弧位相を制御し、上記コンデ
ンサの端子間電圧を一定に制御する順変換装置におい
て、上記整流回路の出力電流の交流成分を検出する電流
検出器から得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて得た
信号で、上記スイッチング素子を点弧制御することによ
り、上記コンデンサの端子間電圧を安定した直流電圧に
制御するようにしたことを特徴とする順変換装置。
1. A main circuit includes a rectifying circuit having a controllable switching element, a smoothing reactor and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifying circuit, and a terminal voltage of the capacitor is set. In order to control to a constant DC voltage, by using the voltage error signal obtained from the difference between the voltage between the terminals of the capacitor and the capacitor reference voltage, the ignition phase of the switching element of the rectifier circuit is controlled, and the terminal of the capacitor is controlled. In the forward conversion device that controls the inter-voltage to be constant, the signal obtained from the current detector that detects the AC component of the output current of the rectifier circuit is a signal obtained by adding the voltage error signal to the switching element. A forward conversion device characterized in that the voltage across the terminals of the capacitor is controlled to a stable DC voltage by performing arc control.
【請求項2】 主回路に、可制御スイッチング素子を有
する整流回路と、この整流回路の出力側に設けられた平
滑用リアクトルと平滑用コンデンサとを有し、このコン
デンサの端子間電圧を設定した一定の直流電圧に制御す
るために、上記コンデンサの端子間電圧とコンデンサ基
準電圧の差から得た電圧誤差信号を用いて、上記整流回
路のスイッチング素子の点弧位相を制御し、上記コンデ
ンサの端子間電圧を一定に制御する順変換装置におい
て、上記整流回路の入力電流を検出する電流検出器から
得た信号を、上記電圧誤差信号に加えて得た信号で、上
記スイッチング素子を点弧制御することにより、上記コ
ンデンサの端子間電圧を安定した直流電圧に制御するよ
うにしたことを特徴とする順変換装置。
2. The main circuit includes a rectifying circuit having a controllable switching element, a smoothing reactor and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifying circuit, and a terminal voltage of the capacitor is set. In order to control to a constant DC voltage, by using the voltage error signal obtained from the difference between the voltage between the terminals of the capacitor and the capacitor reference voltage, the ignition phase of the switching element of the rectifier circuit is controlled, and the terminal of the capacitor is controlled. In the forward conversion device for controlling the inter-voltage to be constant, the signal obtained from the current detector for detecting the input current of the rectifier circuit is added to the voltage error signal to control the ignition of the switching element. Thus, the forward conversion device is characterized in that the terminal voltage of the capacitor is controlled to a stable DC voltage.
【請求項3】 主回路に、可制御スイッチング素子を有
する整流回路と、この整流回路の出力側に設けられた平
滑用リアクトルと平滑用コンデンサとを有し、このコン
デンサの端子間電圧を設定した一定の直流電圧に制御す
るために、上記コンデンサの端子間電圧とコンデンサ基
準電圧の差から得た電圧誤差信号を用いて、上記整流回
路のスイッチング素子の点弧位相を制御し、上記コンデ
ンサの端子間電圧を一定に制御する順変換装置におい
て、上記整流回路の出力側にある上記コンデンサに流れ
る電流を検出する電流検出器から得た信号を、上記電圧
誤差信号に加えて得た信号で、上記スイッチング素子を
点弧制御することにより、上記コンデンサの端子間電圧
を安定した直流電圧に制御するようにしたことを特徴と
する順変換装置。
3. The main circuit includes a rectifying circuit having a controllable switching element, a smoothing reactor and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifying circuit, and a voltage between terminals of the capacitor is set. In order to control to a constant DC voltage, by using the voltage error signal obtained from the difference between the voltage between the terminals of the capacitor and the capacitor reference voltage, the ignition phase of the switching element of the rectifier circuit is controlled, and the terminal of the capacitor is controlled. In the forward conversion device that controls the inter-voltage to be constant, the signal obtained from the current detector that detects the current flowing in the capacitor on the output side of the rectifier circuit is the signal obtained by adding the voltage error signal to A forward conversion device characterized in that the voltage across the terminals of the capacitor is controlled to a stable DC voltage by controlling the ignition of the switching element.
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