JPH0419796B2 - - Google Patents
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- JPH0419796B2 JPH0419796B2 JP58151508A JP15150883A JPH0419796B2 JP H0419796 B2 JPH0419796 B2 JP H0419796B2 JP 58151508 A JP58151508 A JP 58151508A JP 15150883 A JP15150883 A JP 15150883A JP H0419796 B2 JPH0419796 B2 JP H0419796B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明は、交流電源から電力供給を受ける直流
電圧源とその負荷装置からなる電力変換装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a power conversion device comprising a DC voltage source supplied with power from an AC power supply and its load device.
[発明の技術的背景]
直流電圧源を電源とする負荷装置としては、パ
ルス幅変調制御(PWM)インバータ+誘導電動
機、あるいは直流チヨツパ装置+直流電動機など
がある。この直流電圧源として、バツテリーを使
う場合はあまり問題ないが、商用電源から交直電
力変換器(コンバータ)を介して直流電圧を得る
とき、当該商用電源側に発生する無効電力や高調
波が近年問題になつている。[Technical Background of the Invention] Load devices using a DC voltage source as a power source include a pulse width modulation control (PWM) inverter + induction motor, or a DC chopper + DC motor. There are not many problems when using a battery as this DC voltage source, but when obtaining DC voltage from a commercial power supply via an AC/DC power converter, reactive power and harmonics generated on the commercial power supply side have recently become a problem. It's getting old.
この問題を解決するために、交直電力変換器と
してパルス幅変調制御(PWM)コンバータを商
用電源と直流電圧源(コンデンサ)との間に挿入
する方式(特願昭57−171886等)が提案されてい
る。 In order to solve this problem, a method has been proposed in which a pulse width modulation control (PWM) converter is inserted between the commercial power supply and the DC voltage source (capacitor) as an AC/DC power converter (Japanese Patent Application No. 171886, etc.). ing.
第1図は、交直電力変換器として、PWMコン
バータを用いた従来の電力変換装置の構成図を示
す。 FIG. 1 shows a configuration diagram of a conventional power conversion device using a PWM converter as an AC/DC power converter.
図中、SUPは単相交流電源、Lsは交流リアク
トル、CONVは交直電力変換器(コンバータ)、
Cdは直流平滑コンデンサ、LADは負荷装置で
ある。コンバータCONVは、自己消弧能力のあ
る素子(例えばゲートターンオフサイリスタ)S1
〜S4、ホイーリングダイオードD1〜D4及び直流
リアクトルL1,L2から構成され、上記素子S1〜
S4は交流側電圧Voの値を制御するため、公知の
パルス幅変調制御が行なわれている。すなわちコ
ンバータCONVは直流電圧源(コンデンサ)Cd
から見た場合、パルス幅変調制御(PWM)イン
バータとなり、その場合交流電源SUP側は一種
の負荷と見ることができる。 In the diagram, SUP is a single-phase AC power supply, L s is an AC reactor, CONV is an AC/DC power converter,
C d is a DC smoothing capacitor, and LAD is a load device. The converter CONV is an element with self-extinguishing capability (e.g. gate turn-off thyristor) S 1
~ S4 , wheeling diodes D1 ~ D4 , and DC reactors L1 , L2 , and the above elements S1 ~
S4 uses known pulse width modulation control to control the value of the AC side voltage Vo. In other words, the converter CONV is a DC voltage source (capacitor) C d
When viewed from above, it becomes a pulse width modulation control (PWM) inverter, and in that case, the AC power supply SUP side can be seen as a type of load.
この従来の電力交換装置は上記直流電圧源Cd
の電圧Vdがほぼ一定になるように、交流電源か
ら供給される電流Isを制御するもので、
負荷装置LADからの電力需要に応じて4
象限動作が可能なこと。 This conventional power exchange device uses the above DC voltage source C d
The current Is supplied from the AC power supply is controlled so that the voltage Vd of the AC power supply is approximately constant, and the current Is supplied from the AC power supply is adjusted according to the power demand from the load device LAD.
Capable of quadrant operation.
上記入力電流Isは電源電圧Vsと常に同相に制
御され入力力率が1になること。 The input current Is is always controlled to be in phase with the power supply voltage Vs , and the input power factor is 1.
また、入力電流Isは正弦波状に制御されるた
め高調波がきわめて小さくなること。 Also, since the input current I s is controlled in a sinusoidal manner, harmonics are extremely small.
が特長としてあげられる。is a feature.
以下、この装置の制御動作を簡単に説明する。 The control operation of this device will be briefly explained below.
制御回路としては、次のものが用意されてい
る。CTOは、交流電流検出器、R1,R2は直流電
圧を検出するための分圧抵抗、ISOは絶縁増幅
器、VRは直流電圧設定器、C1〜C3は比較器、GV
(S)は電圧制御補償回路、MLは乗算器、OAは
反転演算増幅器、GI(S)は電流制御補償回路、
TRGは搬送波(三角波)発生器、GCはゲート制
御回路である。 The following control circuits are available. CT O is an AC current detector, R 1 and R 2 are voltage dividing resistors for detecting DC voltage, ISO is an isolation amplifier, VR is a DC voltage setting device, C 1 to C 3 are comparators, and G V
(S) is a voltage control compensation circuit, ML is a multiplier, OA is an inverting operational amplifier, G I (S) is a current control compensation circuit,
TRG is a carrier wave (triangular wave) generator, and GC is a gate control circuit.
まず、絶縁増幅器ISOを介して検出された直流
電圧Vdと、電圧設定器VRからの電圧指令値Vd *
を比較器C1に入力し、偏差εV=Vd *−Vdを求め
る。当該偏差εVは、制御補償回路GV(S)に入力
され、積分増幅あるいは比例増幅されて入力電流
Isの波高値指令Inとなる。 First, the DC voltage V d detected via the isolation amplifier ISO and the voltage command value V d * from the voltage setting device VR
is input to the comparator C 1 to find the deviation ε V =V d * −V d . The deviation ε V is input to the control compensation circuit G V (S), where it is integrally amplified or proportionally amplified to reduce the input current.
This becomes the peak value command I n of I s .
当該波高値指令Inは乗算器MLに入力され、も
う一方の入力sin〓tと掛け合わせられる。当該入
力信号sin〓tは電源電圧Vs=Vn・sin〓tに同期した
単位正弦波で、当該電源電圧Vsを検出し、定数
倍(1/Vn倍)することによつて求められる。 The peak value command I n is input to the multiplier ML and multiplied by the other input sin 〓 t . The input signal sin〓 t is a unit sine wave synchronized with the power supply voltage V s =V n・sin〓 t , and is obtained by detecting the power supply voltage V s and multiplying it by a constant (1/V n times). It will be done.
乗算器MLの出力信号Is *は電源から供給される
べき電流の指令値を与えるもので、次式のように
なる。 The output signal I s * of the multiplier ML gives a command value of the current to be supplied from the power supply, and is expressed by the following equation.
Is *=In・sin〓t ……(1)
当該入力電流指令値Is *は反転増幅器OAで反転
され、コンバータCONVから電源SUPへ供給さ
れる交流電流Icの指令値Ic *となる。以下、ここで
はIc *をコンバータ出力電流指令値と呼ぶ。 I s * = I n・sin〓 t ...(1) The input current command value I s * is inverted by the inverting amplifier OA, and the command value I c * of the alternating current I c supplied from the converter CONV to the power supply SUP is obtained. becomes. Hereinafter, I c * will be referred to as a converter output current command value.
コンバータ出力電流Icは交流電流検出器CTcに
よつて検出され比較器C2に入力される。比較器
C2によつて、上記指令値Ic *と検出値Icが比較さ
れ、偏差εI=Ic *−Icが求められる。当該偏差εIは
次の制御補償回路GI(S)に入力され、比例増幅
されて、パルス幅変調制御のための制御入力信号
eiとなる。 Converter output current I c is detected by alternating current detector CT c and input to comparator C 2 . comparator
C 2 compares the command value I c * and the detected value I c to obtain the deviation ε I =I c * −I c . The deviation ε I is input to the next control compensation circuit G I (S), where it is proportionally amplified and becomes a control input signal for pulse width modulation control.
e i becomes.
パルス幅変調制御は公知の手法で、搬送波発生
器TRG、比較器C3及びゲート制御回路GCによつ
て当該制御を行つている。 Pulse width modulation control is a known method, and is performed by a carrier wave generator TRG, a comparator C3 , and a gate control circuit GC.
すなわち、搬送波発生器TRGは周波数1kHz程
度の三角波eTを発生し、比較器C3は、当該三角波
eTと、前記入力信号eiを比較し、その偏差εT=ei
−eTに応じてゲート制御回路GCから、ゲートタ
ーンオフサイリスタS1〜S4にオン、オフ信号を与
えている。 That is, the carrier wave generator TRG generates a triangular wave e T with a frequency of about 1 kHz, and the comparator C3 generates the triangular wave
e T and the input signal e i are compared, and the deviation ε T = e i
-eT An on/off signal is given from the gate control circuit GC to the gate turn-off thyristors S1 to S4 .
ei>eTのとき、すなわち偏差εTが正のときサイ
リスタS1とS4がオンされ(このときS2、S3はオ
フ)コンバータの交流出力電圧Vcは+Vdとなる。 When e i >e T , that is, when the deviation ε T is positive, thyristors S 1 and S 4 are turned on (at this time, S 2 and S 3 are turned off), and the AC output voltage V c of the converter becomes +V d .
またei<eTのとき、すなわち偏差εTが負のとき、
サイリスタS2とS3がオンされ(このとき、S1、S4
はオフ)、Vc=−Vdとなる。 Also, when e i <e T , that is, when the deviation ε T is negative,
Thyristors S 2 and S 3 are turned on (at this time, S 1 , S 4
is off), and V c = -V d .
しかもeiが正の値で、大きければ上記S1とS4の
オン期間は長くなり、S2とS3のオン期間は短くな
つて、Vcの平均値は、入力信号eiに比例した電圧
で正の値となる。逆にeiが負の値、のときはS1と
S4のオン期間よりS2とS3のオン期間のほうが長く
なつてコンバータの出力電圧Vcの平均値は、入
力信号eiに比例した値で、負の値となる。 Moreover, if e i is a positive value and is large, the on periods of S 1 and S 4 will be longer, the on periods of S 2 and S 3 will be shorter, and the average value of V c will be proportional to the input signal e i. It becomes a positive value at the voltage. Conversely, when e i is a negative value, S 1 and
Since the on-periods of S 2 and S 3 are longer than the on-period of S 4 , the average value of the output voltage V c of the converter is a value proportional to the input signal e i and becomes a negative value.
すなわち入力信号eiに比例した値に、コンバー
タの出力電圧Vcが制御されることになる。 That is, the output voltage V c of the converter is controlled to a value proportional to the input signal e i .
コンバータの出力電流Ic(電流から供給される
入力電流Isの反転値)は上記コンバータの出力電
圧Vcを調整することにより制御される。 The output current I c of the converter (the inverted value of the input current I s supplied from the current) is controlled by adjusting the output voltage V c of the converter.
交流リアクトルLsには電源電圧Vsと、上記コ
ンバータの出力電圧Vcとの差電圧VL=Vs−Vcが
印加される。 A differential voltage V L =V s −V c between the power supply voltage V s and the output voltage V c of the converter is applied to the AC reactor L s .
Vs>Vcのとき、電源電流Isは図の矢印の方向に
増加する。言いかえると、コンバータ出力電流Ic
は図の矢印方向へは減少するように働らく。逆
に、Vs<Vcのとき、コンバータ出力電流Icは図の
矢印方向に増加しようと働らく。 When V s > V c , the power supply current I s increases in the direction of the arrow in the figure. In other words, converter output current I c
acts to decrease in the direction of the arrow in the figure. Conversely, when V s <V c , the converter output current I c tends to increase in the direction of the arrow in the figure.
コンバータの出力電流指令値Ic *に対して、実
電流IcがIc *の関係にあるとき、偏差εI=Ic *−Icは
正の値となり制御補償回路GI(S)を介して
PWM制御の入力信号eiを増加させる。故に、コ
ンバータ出力電圧Vcも入力信号eiに比例して大き
くなり、Vc>Vsとなりコンバータ出力電流Icを図
の矢印方向に増加させる。逆にIc *<Icとなつた場
合、偏差εIは負の値となりeiすなわちVcを減少さ
せて、Vc<Vsとなり、出力電流Icを減少させる。
故にコンバータの出力電流Icはその指令値Ic *に一
致するように制御される。当該指令値Ic *を正弦
波状に変化させれば、それに追従して実電流Icも
正弦波状に制御される。 When the actual current I c has a relationship of I c * with respect to the converter output current command value I c * , the deviation ε I = I c * − I c becomes a positive value, and the control compensation circuit G I (S) through
Increase the PWM control input signal e i . Therefore, the converter output voltage V c also increases in proportion to the input signal e i , and V c >V s , causing the converter output current I c to increase in the direction of the arrow in the figure. Conversely, when I c * < I c , the deviation ε I takes a negative value and reduces e i , that is, V c, and V c < V s , reducing the output current I c .
Therefore, the output current I c of the converter is controlled to match the command value I c * . If the command value I c * is changed in a sinusoidal manner, the actual current I c is also controlled in a sinusoidal manner following it.
コンバータの出力電流Icは電源からの入力電流
Isの反転値でありまた、コンバータ出力電流の指
令値Ic *は電源からの入力電流の指令値Is *の反転
値である。故に入力電流Isはその指令値Is *に追従
して制御されることになる。 The converter output current I c is the input current from the power supply
The command value I c * of the converter output current is the inverted value of the command value I s * of the input current from the power supply. Therefore, the input current I s is controlled to follow the command value I s * .
次に直流コンデンサCdの電圧Vdの制御動作を
説明する。 Next, the control operation of the voltage V d of the DC capacitor C d will be explained.
比較器C1によつて直流電圧検出値Vdとその指
令値Vd *を比較する。Vd *>Vdの場合、偏差εVは
正の値となり、制御補償回路GV(S)を介して、
入力電流波高値Inを増加させる。入力電流指令値
Is *は、(1)式で示したように電源電圧と同相の正
弦波で与えられる。故に、実入力電流Isが前述の
如く、Is=Is *に制御されるものとすれば、上記波
高値Inが正の値のとき、次式で示される有効電力
Psが単相電源SUPから、コンバータCNVを介
して直流コンデンサCdに供給される。 The comparator C 1 compares the detected DC voltage value V d and its command value V d * . When V d * > V d , the deviation ε V becomes a positive value, and via the control compensation circuit G V (S),
Increase the input current peak value I n . Input current command value
I s * is given by a sine wave that is in phase with the power supply voltage, as shown in equation (1). Therefore, if the actual input current I s is controlled to I s = I s * as described above, when the above peak value I n is a positive value, the effective power expressed by the following equation
P s is supplied from the single-phase power supply SUP to the DC capacitor C d via the converter CNV.
Ps=Vs×Is
=Vn・In・(sin〓t)2
=Vn・In・(1−cos2〓t)/2 ……(2)
従つて、エネルギーPs・tが直流コンデンサ
Cdに1/2CdVd 2として蓄積され、その結果、直流
電圧Vdが上昇する。P s = V s × I s = V n・I n・(sin〓 t ) 2 = V n・I n・(1−cos2〓 t )/2 ……(2) Therefore, the energy P s・t is a DC capacitor
It is accumulated in C d as 1/2C d V d 2 , and as a result, the DC voltage V d increases.
逆にVd *<Vdとなつた場合、偏差εVは負の値と
なり、制御補償回路GV(S)を介して上記波高値
Inを減少させついにはIn<0とする。故に、有効
電力Psも負の値となり、今度は、エネルギーPst
が直流コンデンサCdから電源に回生される。そ
の結果、直流電圧Vdは低下し、最終的にVd=Vd
*に制御される。 Conversely, when V d * < V d , the deviation ε V becomes a negative value, and the above peak value is reduced through the control compensation circuit G V (S).
I n is decreased until I n <0. Therefore, the active power P s also becomes a negative value, and this time, the energy P s t
is regenerated from the DC capacitor C d to the power supply. As a result, the DC voltage V d decreases, and finally V d = V d
* Controlled by *.
負荷装置LADは例えば、公知のPWMイン
バータ駆動誘導電動機等があり、電流電圧源たる
直流コンデンサCdに対して、電力のやりとりを
行う。負荷装置LADが電力を消費すれば、直
流電圧Vdが低下するが、上記制御によつて、電
源から有効電力Psを供給して常にVd≒Vd *に制御
される。逆に負荷装置LADから電力回生(誘
導電動機を回生運動した場合)が行われると、
Vdが一旦上昇するが、その分、電源SUPに有効
電力Psを回生することにより、やはりVd≒Vd *と
なる。すなわち、負荷装置LADの電力消費あ
るいは電力回生に応じて、電源SUPから供給す
る電力Psが自動的に調整されているのである。 The load device LAD is, for example, a known PWM inverter-driven induction motor, and exchanges power with a DC capacitor Cd , which is a current and voltage source. When the load device LAD consumes power, the DC voltage V d decreases, but by the above control, the active power P s is supplied from the power supply and the voltage is always controlled to be V d ≈V d * . Conversely, when power is regenerated from the load device LAD (when the induction motor is regenerated),
Although V d increases once, by regenerating active power P s to the power source SUP, V d ≈V d * . That is, the power Ps supplied from the power source SUP is automatically adjusted according to the power consumption or power regeneration of the load device LAD.
このとき、入力電流Isは電源電圧と同相あるい
は逆相(回生時)の正弦波に制御されるので、当
然、入力力率=1で高調波成分はきわめて小さい
値となつている。 At this time, the input current I s is controlled to be a sine wave in phase or in phase with the power supply voltage (during regeneration), so naturally the input power factor is 1 and the harmonic component is an extremely small value.
[従来技術の問題点]
このような従来の電力変換装置には、次のよう
な問題点があつた。[Problems with Prior Art] Such conventional power converters have the following problems.
すなわち、従来の電力変換装置では、平滑コン
デンサに印加される直流電圧Vdがほぼ一定にな
るように、交流電源から供給される電流Isの値を
PWMコンバータによつて制御しているのである
が、当該電流制御系に前記電源電圧による外乱が
入つてくるため、当該入力電流Isを正確に制御す
ることができなくなり、所期の目標である入力力
率=1で高調波成分の少ない入力電流を得ること
ができなくなる欠点がある。 In other words, in conventional power converters, the value of the current I s supplied from the AC power supply is adjusted so that the DC voltage V d applied to the smoothing capacitor is approximately constant.
Although it is controlled by a PWM converter, since disturbances due to the power supply voltage enter the current control system, it becomes impossible to accurately control the input current Is , which is not the desired goal. There is a drawback that when the input power factor is 1, it is not possible to obtain an input current with few harmonic components.
第2図は第1図の装置の電源側の等価回路図を
示す。図中、Ls,Rsは交流リアクトルのインダ
クタンスと抵抗、vs,vc,isは各々、電源電圧、
コンバータ出力電圧及び電源電流の瞬時値を表わ
している。 FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the power supply side of the device shown in FIG. In the figure, L s and R s are the inductance and resistance of the AC reactor, v s , v c , and i s are the power supply voltage,
It represents the instantaneous values of converter output voltage and power supply current.
これから電圧方程式は次のように表わすことが
できる。ただし、pは微分演算子とする。 From this, the voltage equation can be expressed as: However, p is a differential operator.
vs−vc=(Rs+Ls・p)・is ……(3)
従つて、電源電流(入力電流)制御系のブロツ
ク線図は第3図のようになる。 v s −v c =(R s +L s ·p)・i s (3) Therefore, the block diagram of the power supply current (input current) control system is as shown in FIG.
第3図において、GI(S)は電流制御回路の伝
達関数、Kc・e-〓sはPWMコンバータの伝達関数
で、Kcは比較定数、τはむだ時間を表わしてい
る。なおSはラプラス演算子である。 In FIG. 3, G I (S) is the transfer function of the current control circuit, K c · e - s is the transfer function of the PWM converter, K c is the comparison constant, and τ represents the dead time. Note that S is a Laplace operator.
第3図の制御系では電源電流isをその指令値Is *
に追従させて制御しようとするものであるが電源
電圧vsによる外乱が入つてくるため、is=Is *とは
ならない。 In the control system shown in Figure 3, the power supply current i s is set to its command value I s *
However, since a disturbance due to the power supply voltage V s is introduced, i s = I s * does not hold.
このため、電源電流指令値Is *は(1)式で示した
ように電源電圧Vsに同期した正弦波電流で与え
ているが、実際に流れる電流isは位相や大きさが
上記指令値Is *と違つてくる。従つて所期の目標
であつた、入力力率=1、高調波含有率の低減が
達成できなくなる問題がある。 For this reason, the power supply current command value I s * is given as a sine wave current synchronized with the power supply voltage V s as shown in equation (1), but the actual flowing current i s has a phase and magnitude that is different from the above command. It will be different from the value I s * . Therefore, there is a problem in that the initial goal of input power factor=1 and reduction of harmonic content cannot be achieved.
[発明の目的]
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもの
で、前記電源電流(入力電流)制御系に入つてく
る電源電圧外乱の影響をなくし、上記電源電流is
をその指令値Is *に忠実に追従するように制御し
た電力変換装置を提供することを目的とする。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above problems, and eliminates the influence of power supply voltage disturbance entering the power supply current (input current) control system, and improves the power supply current i s
An object of the present invention is to provide a power conversion device that is controlled to faithfully follow the command value I s * .
[発明の概要]
本発明は上記目的を達成するために、リアクト
ルを介して交流電圧が印加され、パルス幅変調制
御により交流の入力電流を制御すると共に所望の
直流電圧を出力する回生動作の可能なコンバータ
と、このコンバータの出力側に接続され、前記直
流電圧を平滑するコンデンサと、前記出力電圧と
基準電圧を比較し、電流基準を得る電圧制御手段
と、前記電流基準と前記入力電流を比較し、制御
信号を出力する電流制御手段と、前記交流電圧か
ら補償信号を得る外乱補償手段を設け、前記制御
信号と前記補償信号の加算値により前記パルス幅
変調制御を行い、入力電流制御系に対する電源電
圧の外乱の影響を抑えるようにした電力変換装置
である。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a regenerative operation in which an AC voltage is applied through a reactor, the AC input current is controlled by pulse width modulation control, and a desired DC voltage is output. a converter, a capacitor connected to the output side of the converter to smooth the DC voltage, a voltage control means for comparing the output voltage with a reference voltage to obtain a current reference, and comparing the current reference with the input current. A current control means for outputting a control signal and a disturbance compensation means for obtaining a compensation signal from the alternating current voltage are provided, and the pulse width modulation control is performed by the sum of the control signal and the compensation signal, and the input current control system is This is a power converter that suppresses the effects of power supply voltage disturbances.
[発明の実施例]
第4図は本発明の電力変換装置の実施例を示す
構成図である。[Embodiment of the Invention] FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the power conversion device of the present invention.
図中、SUPは単相交流電源、Lsは交流リアク
トル、CONVはパルス幅変調制御コンバータ、
Cdは直流平滑コンデンサ、LADは負荷装置で
ある。パルス幅変調制御コンバータのCNVは
自己消弧能力のある素子(例えばゲートターンオ
フサイリスタ等)S1〜S4、ホイーリングダイオー
ドD1〜D4及び直流リアクトルL1,L2から構成さ
れている。 In the figure, SUP is a single-phase AC power supply, L s is an AC reactor, CONV is a pulse width modulation control converter,
C d is a DC smoothing capacitor, and LAD is a load device. The CNV of the pulse width modulation control converter is composed of elements having self-extinguishing capability (for example, gate turn-off thyristors) S1 to S4 , wheeling diodes D1 to D4 , and DC reactors L1 and L2 .
また、制御回路としては電源電圧を検出する変
成器PT、交流電流検出用変流器CTc、直流電圧
検出用分圧抵抗器R1,R2、絶縁増幅器ISO、直
流電圧設定器VR、比較器C1〜C3、電圧制御補償
回路GV(S)、乗算器ML、演算増幅器OA1,
OA2、電流制御補償回路GI(S)、外乱補償回路
H0、加算器AD、搬送波発生器TRG、ゲート制
御回路GCが用意されている。 In addition, the control circuit includes a transformer PT for detecting the power supply voltage, a current transformer CT c for detecting alternating current, voltage dividing resistors R 1 and R 2 for detecting direct current voltage, an isolation amplifier ISO, a direct current voltage setting device VR, and a comparison circuits C 1 to C 3 , voltage control compensation circuit G V (S), multiplier ML, operational amplifier OA 1 ,
OA 2 , current control compensation circuit G I (S), disturbance compensation circuit
H 0 , adder AD, carrier wave generator TRG, and gate control circuit GC are provided.
変成器PTによつて、電源電圧Vsを検出し、演
算増幅器OA1によつて(1/Vn)倍することに
より電源電圧に同期した単位正弦波sin〓tが得ら
れる。 By detecting the power supply voltage V s by the transformer PT and multiplying it by (1/V n ) by the operational amplifier OA 1 , a unit sine wave sin〓 t synchronized with the power supply voltage is obtained.
また、分圧抵抗器R1,R2及び絶縁増幅器ISO
を介して直流電圧Vdが検出される。 Also, divider resistors R 1 , R 2 and isolation amplifier ISO
A direct current voltage V d is detected via.
当該直流電圧検出値Vdと、直流電圧設定器VR
からの電圧指令値Vd *を比較器C1に入力し、その
偏差εV=Vd *を求める。当該偏差εVは次の電圧制
御補償回路GV(S)に入力され、比例増幅あるい
は積分増幅されて、入力電流指令値I* sの波高値In
となる。 The relevant DC voltage detection value V d and the DC voltage setting device VR
The voltage command value V d * from V d * is input to the comparator C 1 and its deviation ε V =V d * is determined. The deviation ε V is input to the next voltage control compensation circuit G V (S), where it is proportionally or integrally amplified to obtain the peak value I n of the input current command value I * s .
becomes.
乗算器MLは、前記単位正弦波sin〓tと、上記波
高値Inを掛け合わせるもので、電源から供給され
る入力電流Isの指令値Is *=In・sin〓tを作る。当該
入力電流指令値Is *は反転演算増幅器OA2で反転
され、コンバータの交流側出力電流Ic(入力電流Is
の反転値)の指令値Ic *となる。 The multiplier ML multiplies the unit sine wave sin〓 t by the peak value I n to create a command value I s * =I n ·sin〓 t of the input current I s supplied from the power supply. The input current command value I s * is inverted by the inverting operational amplifier OA 2 , and the converter's AC side output current I c (input current I s
(inverted value of ) becomes the command value I c * .
変流器CTcはコンバータ出力電流Icを検出する
もので、当該検出値Icは上記指令値Ic *とともに比
較器C2に入力される。比較器C2によつて、偏差εI
=Ic *−Icが求められ、次の電流制御補償回路GI
(S)によつて比例増幅される。当該電流制御補
償回路GI(S)の出力eiはパルス幅変調制御の入
力信号の1つとなる。 The current transformer CT c detects the converter output current I c , and the detected value I c is input to the comparator C 2 together with the command value I c * . Comparator C 2 determines the deviation ε I
=I c * −I c is obtained, and the following current control compensation circuit G I
(S) is proportionally amplified. The output e i of the current control compensation circuit G I (S) becomes one of the input signals for pulse width modulation control.
一方、演算増幅器OA1の出力信号である単位正
弦波sin〓tは外乱補償回路H0にも入力され、定数
倍されて、補償値esを与えている。当該補償値es
はパルス幅変調制御のもう一方の入力信号とな
る。 On the other hand, the unit sine wave sin t which is the output signal of the operational amplifier OA 1 is also input to the disturbance compensation circuit H 0 and multiplied by a constant to provide a compensation value e s . The compensation value e s
becomes the other input signal for pulse width modulation control.
すなわち、加算器ADによつて、GI(S)の出
力信号eiと外乱補償回路H0の出力信号esを加え合
わせ、パルス幅変調制御の入力信号ei′=ei+esを
得ている。 That is, the adder AD adds the output signal e i of G I (S) and the output signal e s of the disturbance compensation circuit H 0 to obtain the input signal e i ′=e i +e s for pulse width modulation control. It has gained.
搬送波発生器TRGは周波数1kHz程度の三角波
eTを発生するもので、パルス幅変調制御の搬送波
信号を与えている。 The carrier wave generator TRG is a triangular wave with a frequency of about 1kHz.
It generates eT and provides a carrier wave signal for pulse width modulation control.
比較器C3によつて上記入力信号ei′と三角波eT
を比較し、その偏差εT=ei′−eTに応じてゲート制
御回路GCから、コンバータCONVの構成素子S1
〜S4にオン、オフ信号を与えている。 Comparator C 3 converts the input signal e i ′ and the triangular wave e T
According to the deviation ε T =e i ′−e T , the component S 1 of the converter CONV is changed from the gate control circuit GC to
~ S4 is giving on and off signals.
パルス幅変調制御は公知の手法が用いられ、入
力信号ei′に比例した電圧VcがコンバータCONV
から出力される。すなわちその比例係数をKc、
パル幅変調制御に伴なうむだ時間をτとした場合
Vc=Kc・exp(−τS)・ei′ ……(4)
S:ラプラス演算子
の関係がある。 A known method is used for pulse width modulation control, and a voltage V c proportional to the input signal e i ′ is applied to the converter CONV
is output from. That is, its proportionality coefficient is K c ,
If the dead time associated with pulse width modulation control is τ, then V c =K c ·exp(−τS)·e i ′ (4) S: Laplace operator relationship.
コンバータの出力電流Ic(電源から供給される
入力電流Isの反転値)は上記コンバータの出力電
圧Vcを調整することにより制御される。 The output current I c of the converter (the inverted value of the input current I s supplied from the power supply) is controlled by adjusting the output voltage V c of the converter.
交流リアクトルLsには電源電圧Vsと、上記コ
ンバータの出力電圧との差電圧VL=Vs−Vcが印
加される。VLが正のとき、電源電流Isは図の矢印
の方向に増加する。言いかえるとコンバータ出力
電流Icは図の矢印方向へは減少するように働ら
く。逆にVLが負のとき、コンバータ出力電流は
図の矢印の方向に増加しようと働らく。 A difference voltage V L =V s −V c between the power supply voltage V s and the output voltage of the converter is applied to the AC reactor L s . When V L is positive, the power supply current I s increases in the direction of the arrow in the figure. In other words, the converter output current I c acts to decrease in the direction of the arrow in the figure. Conversely, when V L is negative, the converter output current tends to increase in the direction of the arrow in the figure.
外乱補償回路H0は、単位正弦波sin〓tを定数倍
(Vn/Kc倍)するもので、パルス幅変調制御の入
力信号の補償値esは次式のように与えられる。 The disturbance compensation circuit H 0 multiplies the unit sine wave sin t by a constant (V n /K c times), and the compensation value e s of the input signal for pulse width modulation control is given as shown in the following equation.
es=(Vn/Kc)・sin〓t ……(5)
Vn:電源電圧波高値
Kc:コンバータの比例定数
故にコンバータの出力電圧Vcは、(4)式から次
のようになる。 e s = (V n /K c )・sin〓 t ……(5) V n : Power supply voltage peak value K c : Converter proportional constant Therefore, converter output voltage V c can be calculated as follows from equation (4). become.
Vc=Kc・exp(−τS)・ei′
=Kc・exp(−τS)・(ei+es)
=Kc・exp(−τS)・ei
+exp(−τS)・Vn・sin〓t ……(6)
すなわち、パルス幅変調制御に伴なうむだ時間
τが十分小さいものとして考えると、
Vc=Kc・ei+Vs ……(7)
の関係が成り立ち、交流リアクトルLsに印加され
る電圧VLは
VL=Vs−Vc=−Kc・ei ……(8)
となり、入力電流Isを制御するとき、電源電圧Vs
の影響を受けなくなる。V c = K c・exp(−τS)・e i ′ =K c・exp(−τS)・(e i +e s ) =K c・exp(−τS)・e i +exp(−τS)・V n・sin〓 t ……(6) In other words, assuming that the dead time τ associated with pulse width modulation control is sufficiently small, the relationship V c =K c・e i +V s ……(7) holds. , the voltage V L applied to the AC reactor L s is V L = V s −V c = −K c・e i (8), and when controlling the input current I s , the power supply voltage V s
become unaffected by
コンバータの出力電流指定値Ic *に対して、実
電流IcがIc *>Icの関係にあるとき、偏差εI=Ic *=
Icは正の値となり、制御補償回路GI(S)を介し
てパルス幅変調制御の入力信号の1つeiを増加さ
せる。故に(8)式で示される交流リアクトル電圧
VLは図の矢印と反対方向に印加され、コンバー
タ出力電流Icを図の矢印方向に増加させる。従つ
て、実電流Icはその指令値Ic *に一致するように制
御される。 When the actual current I c has a relationship of I c * > I c with respect to the specified output current value I c * of the converter, the deviation ε I = I c * =
I c becomes a positive value and increases one of the input signals e i for pulse width modulation control via the control compensation circuit G I (S). Therefore, the AC reactor voltage shown by equation (8)
V L is applied in the opposite direction to the arrow in the figure, increasing the converter output current I c in the direction of the arrow in the figure. Therefore, the actual current I c is controlled to match the command value I c * .
逆にIc *<Icとなつた場合、VLは正の値となり、
実電流Icは減少する。すなわち、実電流Icはやは
り、その指令値Ic*に一致するように制御される。 Conversely, if I c * < I c , V L becomes a positive value, and
Actual current I c decreases. That is, the actual current I c is still controlled to match the command value I c * .
この場合、交流リアクトルLsに印加される電圧
VLは、偏差εIIc *−Icにのみ関係し、電源電圧Vsに
よる影響を受けない。 In this case, the voltage applied to the AC reactor L s
V L is related only to the deviation ε I I c * −I c and is not affected by the supply voltage V s .
コンバータの出力電流Icは電源からの入力電流
Isの反対値であり、またコンバータ出力電流の指
令値Ic *は電源からの入力電流の指令値Is *の反転
値である。故に、コンバータの出力電流Icがその
指令値Ic *に追従して制御されるということは電
源からの入力電流Isが、その指令値Is *に追従して
制御されることになる。 The converter output current I c is the input current from the power supply
The command value I c * of the converter output current is the inverse value of the command value I s * of the input current from the power supply. Therefore, if the output current I c of the converter is controlled to follow its command value I c * , this means that the input current I s from the power supply is controlled to follow its command value I s * . .
平滑コンデンサCdの直流電圧Vdがその指令値
Vd *に一致するように上記入力電流指令値Is *を電
源電圧Vsに同期した正弦波電流として与えれば、
実際の入力電流Isもそれに追従して、正弦波状に
制御される。 The DC voltage V d of the smoothing capacitor C d is its command value
If the above input current command value I s * is given as a sine wave current synchronized with the power supply voltage V s so as to match V d * , then
The actual input current I s also follows this and is controlled in a sinusoidal manner.
[発明の効果]
以上のように、本発明の電力変換装置によれ
ば、電源電圧Vsの影響を受けることなく電源か
ら供給される入力電流Isをその指令値Is *に追従し
て、忠実に制御することができ、平滑コンデンサ
Cdの直流電圧Vdがその指令値Vd *に一致するよう
に上記入力電流指令値IS *を電源電圧Vsに同期し
た正弦波電流として与えた場合、実際の入力電流
Isもその指令値Is *に追従し、位相遅れや振幅誤差
が小さく制御される。従つて、電力変換装置の入
力力率を1.0に保ち、しかも入力電流の高調波含
有率を小さくするという所期の目的が達成され
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the power conversion device of the present invention, the input current I s supplied from the power supply can be made to follow the command value I s * without being affected by the power supply voltage V s . , can be faithfully controlled, smoothing capacitor
If the above input current command value I S * is given as a sine wave current synchronized with the power supply voltage V s so that the DC voltage V d of C d matches its command value V d * , the actual input current
I s also follows the command value I s * , and the phase delay and amplitude error are controlled to be small. Therefore, the intended purpose of keeping the input power factor of the power converter at 1.0 and reducing the harmonic content of the input current is achieved.
また、入力電流制御が電源電圧の外乱を受けな
くなつたため、当該電流制御系の制御補償回路
GI(S)の設計が簡単になり、制御系の安定化や
応答の改善が容易になる利点もある。 In addition, since the input current control is no longer subject to power supply voltage disturbances, the control compensation circuit of the current control system
This also has the advantage of simplifying the design of G I (S), making it easier to stabilize the control system and improve response.
なお、本発明の実施例では単相電源について説
明したが、3相電源や他の多相電源についても同
様に適用できることは言うまでもない。 Note that although the embodiments of the present invention have been described with respect to a single-phase power source, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a three-phase power source and other multi-phase power sources.
第1図は従来の電力変換装置の構成図、第2図
は第1図の装置の電源側の等価回路図、第3図は
第1図の装置の電源制御系のブロツク線図、第4
図は本発明の電力変換装置の実施例を示す構成図
である。
SUP……単相交流電源、Ls……交流リアクト
ル、CNV……パルス幅変調制御コンバータ、
Cd……直流平滑コンデンサ、LAD……負荷装
置、S1〜S4……ゲートターンオフサイリスタ、
D1〜D4……ホイーリングダイオード、L1,L2…
…直流リアクトル、PT……変成器、CTc……変
流器、R1,R2……分圧抵抗器、ISO……絶縁増
幅器、VR……直流電圧設定器、C1〜C3……比較
器、Gv(S)……電圧制御補償回路、ML……乗
算器、OA1,OA2……演算増幅器、GI(S)……
電流制御補償回路、AD……加算器、H0……外乱
補償回路、TRG……搬送波発生器、GC……ゲー
ト制御回路。
Figure 1 is a block diagram of a conventional power converter, Figure 2 is an equivalent circuit diagram of the power supply side of the equipment shown in Figure 1, Figure 3 is a block diagram of the power control system of the equipment shown in Figure 1, and Figure 4 is a block diagram of the power supply control system of the equipment shown in Figure 1.
The figure is a configuration diagram showing an embodiment of the power conversion device of the present invention. SUP...Single-phase AC power supply, Ls ...AC reactor, CNV...Pulse width modulation control converter,
C d ...DC smoothing capacitor, LAD...Load device, S1 to S4 ...Gate turn-off thyristor,
D 1 ~ D 4 ... Wheeling diode, L 1 , L 2 ...
...DC reactor, PT...Transformer, CT c ...Current transformer, R 1 , R 2 ... Voltage dividing resistor, ISO... Isolation amplifier, VR ... DC voltage setting device, C 1 to C 3 ... ... Comparator, G v (S) ... Voltage control compensation circuit, ML ... Multiplier, OA 1 , OA 2 ... Operational amplifier, G I (S) ...
Current control compensation circuit, AD...adder, H0 ...disturbance compensation circuit, TRG...carrier wave generator, GC...gate control circuit.
Claims (1)
ルス幅変調制御により交流の入力電流を制御する
と共に所望の直流電圧を出力する回生動作の可能
なコンバータと、このコンバータの出力側に接続
され、前記直流電圧を平滑するコンデンサと、前
記出力電圧と基準電圧を比較し、電流基準を得る
電圧制御手段と、前記電流基準と前記入力電流を
比較し、制御信号を出力する電流制御手段と、前
記交流電圧から補償信号を得る外乱補償手段を設
け、前記制御信号と前記補償信号の加算値により
前記パルス幅変調制御を行うことを特徴とする電
力変換装置。1 A converter capable of regenerative operation to which an AC voltage is applied via a reactor, controls the AC input current by pulse width modulation control, and outputs a desired DC voltage; a capacitor for smoothing voltage; a voltage control means for comparing the output voltage and a reference voltage to obtain a current reference; a current control means for comparing the current reference and the input current and outputting a control signal; and the AC voltage. 1. A power conversion device comprising: a disturbance compensating means for obtaining a compensation signal from the control signal; and performing the pulse width modulation control based on an added value of the control signal and the compensation signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58151508A JPS6046773A (en) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58151508A JPS6046773A (en) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6046773A JPS6046773A (en) | 1985-03-13 |
JPH0419796B2 true JPH0419796B2 (en) | 1992-03-31 |
Family
ID=15520039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58151508A Granted JPS6046773A (en) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Power converter |
Country Status (1)
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JP (1) | JPS6046773A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011067008A (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0748951B2 (en) * | 1985-09-30 | 1995-05-24 | 株式会社東芝 | Power converter |
JP2624793B2 (en) * | 1988-08-12 | 1997-06-25 | 株式会社東芝 | Control device for PWM boost converter |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5346247A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-25 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Arithmetic operating unit |
JPS5736580A (en) * | 1980-08-13 | 1982-02-27 | Hitachi Ltd | Protecting method for converter |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58151508A patent/JPS6046773A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5346247A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-25 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Arithmetic operating unit |
JPS5736580A (en) * | 1980-08-13 | 1982-02-27 | Hitachi Ltd | Protecting method for converter |
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---|---|---|---|---|
JP2011067008A (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6046773A (en) | 1985-03-13 |
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