JPH0634579B2 - Ｐｗｍ電力変換器の制御装置 - Google Patents
Ｐｗｍ電力変換器の制御装置Info
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- JPH0634579B2 JPH0634579B2 JP61068359A JP6835986A JPH0634579B2 JP H0634579 B2 JPH0634579 B2 JP H0634579B2 JP 61068359 A JP61068359 A JP 61068359A JP 6835986 A JP6835986 A JP 6835986A JP H0634579 B2 JPH0634579 B2 JP H0634579B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流側にインダクタンス要素と、直流側にコ
ンデンサあるいはバツテリを備えたPWM電力変換器に関
するもので、特に、交流電気車のＡＣ／ＤＣ変換器とし
て好適な電力変換器の制御装置に係る。
ンデンサあるいはバツテリを備えたPWM電力変換器に関
するもので、特に、交流電気車のＡＣ／ＤＣ変換器とし
て好適な電力変換器の制御装置に係る。
この種のＰＷＭ電力変換器の制御については、例えば、
昭和６０年電気学会東京支部大会講演論文集（1985
年）、第８５頁から第８８頁に開示されたものや、特開
昭59−61475 号公報に記載されたものが知られている。
昭和６０年電気学会東京支部大会講演論文集（1985
年）、第８５頁から第８８頁に開示されたものや、特開
昭59−61475 号公報に記載されたものが知られている。
すなわち、前者は、直流電圧指令値ＶD *とその帰還値Ｖ
Ｄの偏差をＰＩ制御したものに、負荷電流ＩＬの要素を
加味して交流電流指令値を発生する。これにリアクトル
のインピーダンスωＬ１を乗じることにより、変換器入
力電圧CVの虚軸成分（交流電源電圧21と直交する成
分）を得る。
Ｄの偏差をＰＩ制御したものに、負荷電流ＩＬの要素を
加味して交流電流指令値を発生する。これにリアクトル
のインピーダンスωＬ１を乗じることにより、変換器入
力電圧CVの虚軸成分（交流電源電圧21と直交する成
分）を得る。
一方、変換器入力電圧CVの実軸成分（交流電源電圧
21と同相の成分）は、交流電源電圧21と交流電流21
の位相差を検出した結果によつて調節される。
21と同相の成分）は、交流電源電圧21と交流電流21
の位相差を検出した結果によつて調節される。
以上のようにして得た虚軸成分および実軸成分は、極座
標に変換された後にＰＷＭ変調し、変換器を運転する。
標に変換された後にＰＷＭ変調し、変換器を運転する。
また、後者は、直流電圧指令値Ｖ0 *とその帰還値Ｖ０の
偏差から、交流電流波高値指令Ｉpmを発生する。そし
て、これに交流電源電圧Ｓに同期した単位正弦波を乗
じることによつて交流電流指令値S *を得る。制御器Ｇ
２（Ｓ）は、検出した交流電流Ｓの瞬時値が指令値Ｉ
S *に等しくなるように変換器を制御する。
偏差から、交流電流波高値指令Ｉpmを発生する。そし
て、これに交流電源電圧Ｓに同期した単位正弦波を乗
じることによつて交流電流指令値S *を得る。制御器Ｇ
２（Ｓ）は、検出した交流電流Ｓの瞬時値が指令値Ｉ
S *に等しくなるように変換器を制御する。
前者の方式は、後者のように交流電流の瞬時値を演算処
理して制御する必要がない。したがつて、演算時間を必
要とするマイクロコンピユータなどによるデイジタル制
御に適した方式である。
理して制御する必要がない。したがつて、演算時間を必
要とするマイクロコンピユータなどによるデイジタル制
御に適した方式である。
しかしながら、上記従来技術には次のような問題があつ
た。
た。
交流電流が変換器の電流容量を超えないようにするため
に、一般には交流電流指令値にリミツタをかけることが
考えられる。前述のように、交流電流指令値にリアクト
ルのインピーダンスωＬ１（定数）を乗じて変換器入力
電圧CVの虚軸成分を発生している。したがつて、交流
電流指令値にリミツタをかけることは、変換器入力電圧
CVの虚軸成分にリミツタをかけることと等価である。
に、一般には交流電流指令値にリミツタをかけることが
考えられる。前述のように、交流電流指令値にリアクト
ルのインピーダンスωＬ１（定数）を乗じて変換器入力
電圧CVの虚軸成分を発生している。したがつて、交流
電流指令値にリミツタをかけることは、変換器入力電圧
CVの虚軸成分にリミツタをかけることと等価である。
ここで、第３図に示すように、変換器を力率１でない状
態で運転する場合（交流電源電圧21と交流電流21が
位相差φをもつ）を考えてみる。交換器入力電圧CVの
虚軸成分をｍ｛CV｝とおくと、 すなわち、L1 ＞Ｉｍ｛CV｝ となる。交流電流21は、 であるから、虚軸成分Ｉｍ｛CV｝にリミツタをかけて
も、交流電流21の大きさを制限できないことがわか
る。交流電流が変換器の電流容量を超えようとした場
合、一般には過電流保護装置が動作し、変換器の運転を
続行することができなくなる。
態で運転する場合（交流電源電圧21と交流電流21が
位相差φをもつ）を考えてみる。交換器入力電圧CVの
虚軸成分をｍ｛CV｝とおくと、 すなわち、L1 ＞Ｉｍ｛CV｝ となる。交流電流21は、 であるから、虚軸成分Ｉｍ｛CV｝にリミツタをかけて
も、交流電流21の大きさを制限できないことがわか
る。交流電流が変換器の電流容量を超えようとした場
合、一般には過電流保護装置が動作し、変換器の運転を
続行することができなくなる。
つぎに、複数の変換器を多段接続する場合を考える。こ
の場合、複数の変圧器２次巻線を交流電源として変換器
を接続するのが一般的である。ところが、特に電気車の
よう変圧器の小形化を図られなければならない場合、変
圧器２次巻線間の相互インダクタンスをなくすことは非
常に困難である。いま、３つの２次巻線があるとする
と、各部の電圧・電流の間には次の関係がある。
の場合、複数の変圧器２次巻線を交流電源として変換器
を接続するのが一般的である。ところが、特に電気車の
よう変圧器の小形化を図られなければならない場合、変
圧器２次巻線間の相互インダクタンスをなくすことは非
常に困難である。いま、３つの２次巻線があるとする
と、各部の電圧・電流の間には次の関係がある。
ここに、Ｌ１〜Ｌ３は各２次巻線間に接続したリアクト
ルのインダクタンス、Ｍ１〜Ｍ３は２次巻線間の相互イ
ンダクタンス、21〜23は各２次巻線に流れる交流電
流、L1〜L3は各２次巻線に接続したリアクトルの両
端電圧である。
ルのインダクタンス、Ｍ１〜Ｍ３は２次巻線間の相互イ
ンダクタンス、21〜23は各２次巻線に流れる交流電
流、L1〜L3は各２次巻線に接続したリアクトルの両
端電圧である。
このように、相互インダクタンスにより他巻線の交流電
流の影響を受けるため、個々の交流電流を高精度に制御
することが難かしいという問題がある。
流の影響を受けるため、個々の交流電流を高精度に制御
することが難かしいという問題がある。
デイジタル制御に適し、精度良くＰＷＭ電力変換器の交
流入力電流を制御しうる制御装置を提供することであ
る。
流入力電流を制御しうる制御装置を提供することであ
る。
本発明の特徴とするところは、ＰＷＭ電力変換器の交流
電流の大きさの（振幅、平均、実効）値を、その指令値
（直流電圧制御手段の出力）と帰還値とを比較演算し
て、コンバータ入力電圧を制御することである。
電流の大きさの（振幅、平均、実効）値を、その指令値
（直流電圧制御手段の出力）と帰還値とを比較演算し
て、コンバータ入力電圧を制御することである。
このように、交流電流の大きさの（振幅、平均、実効）
値を帰還制御することにより、交流電流の大きさの（振
幅、平均、実効）値を指令値に等しくなるように制御す
ることができる。
値を帰還制御することにより、交流電流の大きさの（振
幅、平均、実効）値を指令値に等しくなるように制御す
ることができる。
このため、力率を変更した結果、交流電流の大きさの
（振幅、平均、実効）値が要求値と不一致となることが
なく、また、変換器を多段接続した場合には、個個の変
換器の交流電流を高精度に制御することができる。
（振幅、平均、実効）値が要求値と不一致となることが
なく、また、変換器を多段接続した場合には、個個の変
換器の交流電流を高精度に制御することができる。
以下、本発明の一実施例を、交流電気車に適用して示す
第１図により説明する。
第１図により説明する。
スイツチング素子１１〜１４および整流素子１５〜１８
から成る電力変換器１の交流電源変圧器２側にはリアク
トル３が、また、インバータ４側にはコンデンサ５ある
いはバツテリが接続される。６は、電気車駆動用の誘導
電動機である。電力変換器１のスイツチング素子１１〜
１４のオン，オフを制御する制御装置は、次のように構
成される。まず、直流電圧目標値Ｅd *と直流電圧Ｅｄを
比較し、電圧偏差εＥｄを出力する比較器７と、電圧偏
差εＥｄを入力し、交流電流の振幅指令｜Ｓ｜＊を出
力する電圧制御器８が設けられる。この電圧制御器８
は、スイツチング素子１１〜１４の最大遮断電流および
変換器１の電流容量から定まる制限特性を備えている。
この交流電流振幅指令｜Ｓ｜＊は、比較器９によつ
て、電流検出器１０および振幅検出器１１を介して得ら
れた交流電流振幅｜Ｓ｜と比較され、電流偏差ε｜
Ｓ｜を出力する。この偏差ε｜Ｓ｜は、電流制御器１
２に入力される。この電流制御器１２は、例えば比較積
分演算を行い、変換器の交流入力電圧Ｃの虚軸成分
（交流電源電圧Ｓと直交する成分）Ｉｍ｛Ｃ｝を出
力する。
から成る電力変換器１の交流電源変圧器２側にはリアク
トル３が、また、インバータ４側にはコンデンサ５ある
いはバツテリが接続される。６は、電気車駆動用の誘導
電動機である。電力変換器１のスイツチング素子１１〜
１４のオン，オフを制御する制御装置は、次のように構
成される。まず、直流電圧目標値Ｅd *と直流電圧Ｅｄを
比較し、電圧偏差εＥｄを出力する比較器７と、電圧偏
差εＥｄを入力し、交流電流の振幅指令｜Ｓ｜＊を出
力する電圧制御器８が設けられる。この電圧制御器８
は、スイツチング素子１１〜１４の最大遮断電流および
変換器１の電流容量から定まる制限特性を備えている。
この交流電流振幅指令｜Ｓ｜＊は、比較器９によつ
て、電流検出器１０および振幅検出器１１を介して得ら
れた交流電流振幅｜Ｓ｜と比較され、電流偏差ε｜
Ｓ｜を出力する。この偏差ε｜Ｓ｜は、電流制御器１
２に入力される。この電流制御器１２は、例えば比較積
分演算を行い、変換器の交流入力電圧Ｃの虚軸成分
（交流電源電圧Ｓと直交する成分）Ｉｍ｛Ｃ｝を出
力する。
一方、位相検出器１３は、交流電源電圧Ｓと交流電流
Ｓの位相差φを検出する。位相差指令値φ＊は、通常
電気角０度、すなわち力率cosφ＝１に設定されてい
る。位相差指令値φ＊と検出位相差φは、比較器１４に
よつて比較され、偏差εφを位相（力率）制御器１５へ
出力する。この位相制御器１５は、後述する制限特性を
備えており、変換器の交流入力電圧Ｃの実軸成分（交
流電源電圧Ｓと同相の成分）Ｒｅ｛Ｃ｝を出力す
る。
Ｓの位相差φを検出する。位相差指令値φ＊は、通常
電気角０度、すなわち力率cosφ＝１に設定されてい
る。位相差指令値φ＊と検出位相差φは、比較器１４に
よつて比較され、偏差εφを位相（力率）制御器１５へ
出力する。この位相制御器１５は、後述する制限特性を
備えており、変換器の交流入力電圧Ｃの実軸成分（交
流電源電圧Ｓと同相の成分）Ｒｅ｛Ｃ｝を出力す
る。
座標変換器１６は、前記虚軸成分Ｉｍ｛Ｃ｝および実
軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を入力し、ＰＷＭ変調のための位置
∠Ｃと変調度指令ＭＩを出力する。ＰＷＭ変調部１７
は、前記位相∠Ｃおよび変調度指令ＭＩから、ＰＷＭ
変調を行い、スイツチング素子１１〜１４のオン，オフ
パルスを発生する。
軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を入力し、ＰＷＭ変調のための位置
∠Ｃと変調度指令ＭＩを出力する。ＰＷＭ変調部１７
は、前記位相∠Ｃおよび変調度指令ＭＩから、ＰＷＭ
変調を行い、スイツチング素子１１〜１４のオン，オフ
パルスを発生する。
前記変調度指令ＭＩは、スイツチング素子１１〜１４の
最小オン，オフ時間から決まる最大変調度ＭＩｍと比較
器１８によつて比較され、力率制限器１９に出力され
る。この力率制限器１９は、変調度指令ＭＩが最大変調
度ＭＩｍを超えたとき、その超えた量に応じた力率制限
信号ＰＦＬを出力する。この力率制限信号ＰＦＬは、前
記位相（力率）制御器１５に入力され、その大きさに応
じて実軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を絞り込むように制限する。
最小オン，オフ時間から決まる最大変調度ＭＩｍと比較
器１８によつて比較され、力率制限器１９に出力され
る。この力率制限器１９は、変調度指令ＭＩが最大変調
度ＭＩｍを超えたとき、その超えた量に応じた力率制限
信号ＰＦＬを出力する。この力率制限信号ＰＦＬは、前
記位相（力率）制御器１５に入力され、その大きさに応
じて実軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を絞り込むように制限する。
以下、第４図を参照して第１図の制御動作について説明
する。
する。
第１図の交流電気車において、変換器１は、基本的に直
流電圧Ｅｄを一定に制御する。インバータ４は、直流電
気車のものと基本的に同一であり、インバータ制御器２
０によつて電気車の速度に応じ、公知の定トルク，定電
力，ならびに特性領域の制御を行う。
流電圧Ｅｄを一定に制御する。インバータ４は、直流電
気車のものと基本的に同一であり、インバータ制御器２
０によつて電気車の速度に応じ、公知の定トルク，定電
力，ならびに特性領域の制御を行う。
ここで、変換器１に要求される出力電力は、定電力領域
において最大となる。例えば、最高速度３００Ｋｍ／ｈ
の電気車を想定すると、ほぼ１００〜２００Ｋｍ／ｈ程
度の速度域がこの領域となる。この領域で交流電源電圧
がS1の大きさであつたとすると、必要な電力を供給す
るための交流電流はS1となる。こるによるリアクトル
電圧L1となるので、変換器入力電圧としてはC1が要
求される。このC1は、最大変調度ＭＩｍ以内の変調度
で得られる値である。
において最大となる。例えば、最高速度３００Ｋｍ／ｈ
の電気車を想定すると、ほぼ１００〜２００Ｋｍ／ｈ程
度の速度域がこの領域となる。この領域で交流電源電圧
がS1の大きさであつたとすると、必要な電力を供給す
るための交流電流はS1となる。こるによるリアクトル
電圧L1となるので、変換器入力電圧としてはC1が要
求される。このC1は、最大変調度ＭＩｍ以内の変調度
で得られる値である。
ここで、交流電源電圧が変動し、S2となつた場合、力
率を保ちつつ必要な電力を供給するとすればリアクトル
電圧はL2となる。但し、ＥLdは交流電源電圧の変動に
対して、供給電力を一定とするリアクトル電圧の軌跡 を示す。ところが、リアクトル電圧ＥL2を得るための変
換器入力電圧はC2となり、最大変調度ＭＩｍを超えて
しまうため、実現不可能である。
率を保ちつつ必要な電力を供給するとすればリアクトル
電圧はL2となる。但し、ＥLdは交流電源電圧の変動に
対して、供給電力を一定とするリアクトル電圧の軌跡 を示す。ところが、リアクトル電圧ＥL2を得るための変
換器入力電圧はC2となり、最大変調度ＭＩｍを超えて
しまうため、実現不可能である。
このような場合において、本実施例によれば、変調度指
令ＭＩが最大変調度Ｍ１ｍを超えないように力率制限器
１９の出力（力率制限信号）PFLにより位相（力率）制
御器１５の出力である実軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を絞り込
む。これにより力率の低下を許容し変換器入力電圧は
C3なる最大変調度ＭＩｍを満足する値に制御される。
令ＭＩが最大変調度Ｍ１ｍを超えないように力率制限器
１９の出力（力率制限信号）PFLにより位相（力率）制
御器１５の出力である実軸成分Ｒｅ｛Ｃ｝を絞り込
む。これにより力率の低下を許容し変換器入力電圧は
C3なる最大変調度ＭＩｍを満足する値に制御される。
この動作においては、虚軸成分Ｉｍ｛Ｃ｝には影響を
与えていない。交流電流Ｓは、 と表わせるから、その実軸成分（有効成分）Ｒｅ
｛Ｃ｝にも影響を与えない。したがつて、S3 cosφ＝S2 となり、変換器１は必要な電力することができる。
与えていない。交流電流Ｓは、 と表わせるから、その実軸成分（有効成分）Ｒｅ
｛Ｃ｝にも影響を与えない。したがつて、S3 cosφ＝S2 となり、変換器１は必要な電力することができる。
前述のように電気車の運転において、出力電力が最大と
なるのは定電力領域である。その他の、定トルクおよび
特性領域では、出力電力は定電力領域より小さくなり、
したがつて、変換器入力電圧Ｃも小さくなる。すなわ
ち、最大変調度ＭＩｍを満足するために、力率の低下を
許容するのは、大きな出力電力を要求された場合、ある
いは交流電源電圧Ｓが上昇した場合である。なお、出
力電力が最大となる定電力領域の持続時間は、前述の想
定した電気車において加速度を２．０Ｋｍ／ｈ／ｓとす
れば、たかだか１分間程度のものである。
なるのは定電力領域である。その他の、定トルクおよび
特性領域では、出力電力は定電力領域より小さくなり、
したがつて、変換器入力電圧Ｃも小さくなる。すなわ
ち、最大変調度ＭＩｍを満足するために、力率の低下を
許容するのは、大きな出力電力を要求された場合、ある
いは交流電源電圧Ｓが上昇した場合である。なお、出
力電力が最大となる定電力領域の持続時間は、前述の想
定した電気車において加速度を２．０Ｋｍ／ｈ／ｓとす
れば、たかだか１分間程度のものである。
交流電源電圧Ｓの設定にあたつては、従来はその値
Ｓが変動範囲の最大値をとり、かつ変換器１の出力電力
が最大であるときに、最大変調度ＭＩｍと力率１とを同
時に満足するようにしていた。交流電源電圧Ｓと交流
電流Ｓとは、出力電力を一定とすれば反比例の関係に
あるから、交流電源電圧Ｓが低下した場合には、交流
電流Ｓが増大する。変換器１の電流容量は、いうまで
もなく、交流電源電圧Ｓが最小となつたときの交流電
流Ｓを考慮して設定しなければならない。
Ｓが変動範囲の最大値をとり、かつ変換器１の出力電力
が最大であるときに、最大変調度ＭＩｍと力率１とを同
時に満足するようにしていた。交流電源電圧Ｓと交流
電流Ｓとは、出力電力を一定とすれば反比例の関係に
あるから、交流電源電圧Ｓが低下した場合には、交流
電流Ｓが増大する。変換器１の電流容量は、いうまで
もなく、交流電源電圧Ｓが最小となつたときの交流電
流Ｓを考慮して設定しなければならない。
これに対して、本実施例によれば、交流電源電圧Ｓが
上昇したときには必ずしも力率１を満足しなくても良
い。したがつて、交流電源電圧Ｓを従来より大きい値
に設定することができる。これにより、交流電源電圧が
低下した場合に必要な交流電流Ｓは小さくなる。一
方、交流電源電圧Ｓが上昇した場合には力率の低下を
許容することになる。しかし、必要な交流電流の実軸成
分（有効成分）Ｓcosφは小さくなり、力率の低下に
よる交流電流Ｓの増加を打ち消す方向に働く。そのた
め、力率の低下に対して、交流電流Ｓの増加分は小さ
い。
上昇したときには必ずしも力率１を満足しなくても良
い。したがつて、交流電源電圧Ｓを従来より大きい値
に設定することができる。これにより、交流電源電圧が
低下した場合に必要な交流電流Ｓは小さくなる。一
方、交流電源電圧Ｓが上昇した場合には力率の低下を
許容することになる。しかし、必要な交流電流の実軸成
分（有効成分）Ｓcosφは小さくなり、力率の低下に
よる交流電流Ｓの増加を打ち消す方向に働く。そのた
め、力率の低下に対して、交流電流Ｓの増加分は小さ
い。
以上の電流容量の低減効果については、最悪条件時に力
率が０．９程度まで低下することを許容すれば、変換器
１の電流容量を約１５％低減できるという試算結果が得
られた。
率が０．９程度まで低下することを許容すれば、変換器
１の電流容量を約１５％低減できるという試算結果が得
られた。
つぎに、変換器１に要求される出力電力が過大になつた
場合を考える。
場合を考える。
最大変調度ＭＩｍの制限に対して力率の低下を許容しつ
つ出力電力を増大していくと、ついには交流電流Ｓが
変換器１の許容できる電流容量に達する。このとき、変
換器１が出し得る出力電力を超える電力をインバータ４
が消費した場合、コンデンサ５は徐々に放電することに
なり、したがつて直流電圧ｄは徐々に低下する。変換
器入力電圧Ｃは、直流電圧ｄをＰＷＭ制御すること
によつて発生している。そのため、最大変調度ＭＩｍを
保持していても、変換器入力電圧Ｃの大きさは直流電
圧Ｅｄの低下に従つて小さくなつていく。その際に、交
流電流Ｓを変換器１の電流容量内に抑えるためには、
リアクトル電圧Ｌが最大リアクトル電圧LMを超えな
いように、変換器入力電圧Ｃを制御すれば良い。
つ出力電力を増大していくと、ついには交流電流Ｓが
変換器１の許容できる電流容量に達する。このとき、変
換器１が出し得る出力電力を超える電力をインバータ４
が消費した場合、コンデンサ５は徐々に放電することに
なり、したがつて直流電圧ｄは徐々に低下する。変換
器入力電圧Ｃは、直流電圧ｄをＰＷＭ制御すること
によつて発生している。そのため、最大変調度ＭＩｍを
保持していても、変換器入力電圧Ｃの大きさは直流電
圧Ｅｄの低下に従つて小さくなつていく。その際に、交
流電流Ｓを変換器１の電流容量内に抑えるためには、
リアクトル電圧Ｌが最大リアクトル電圧LMを超えな
いように、変換器入力電圧Ｃを制御すれば良い。
本実施例によれば、電圧制御器８の出力、すなわち交流
電流振幅指令値｜Ｓ｜＊に制限を設けており、電流制
御器１２は検出した交流電流振幅｜Ｓ｜が指令値｜
Ｓ｜＊に等しくなるように制御を行う。この場合は、虚
軸成分Ｉｍ｛Ｃ｝の大きさを減少せしめる方向に動作
する。その結果、変換器入力電圧Ｃは最大リアクトル
電圧ＦLmの軌跡に沿つて制御されることになり、交流電
流Ｓを変換器１の電流容量の限界に沿つて制御するこ
とができる。
電流振幅指令値｜Ｓ｜＊に制限を設けており、電流制
御器１２は検出した交流電流振幅｜Ｓ｜が指令値｜
Ｓ｜＊に等しくなるように制御を行う。この場合は、虚
軸成分Ｉｍ｛Ｃ｝の大きさを減少せしめる方向に動作
する。その結果、変換器入力電圧Ｃは最大リアクトル
電圧ＦLmの軌跡に沿つて制御されることになり、交流電
流Ｓを変換器１の電流容量の限界に沿つて制御するこ
とができる。
以上のように、本実施例によれば、変換器１にその電流
容量を超えるような過大な出力電力が要求され、直流電
圧Ｅｄが低下してきても、交流電流Ｓを変換器１の電
流容量内に制御することができる。
容量を超えるような過大な出力電力が要求され、直流電
圧Ｅｄが低下してきても、交流電流Ｓを変換器１の電
流容量内に制御することができる。
第２図は他の実施例を示す図である。
電圧制御器８の出力を変換器出力電流指令値Ｉd *とし、
これを乗算器１０１に入力する。乗算器１０１のものう
１つの入力は、直流電圧Ｅｄを、実効値検出器１０２で
検出した交流電源電圧実効値ＥSmで除したものである。
除算は、除算器１０３で行つている。また、実効値を振
幅に変換するため、乗算器１０１には も入力される。乗算器１０１の出力はリミツタ１０４で
制限を受け、交流電流振幅指令値｜ＩＳ｜＊を発生す
る。以上が第１図との相違である。
これを乗算器１０１に入力する。乗算器１０１のものう
１つの入力は、直流電圧Ｅｄを、実効値検出器１０２で
検出した交流電源電圧実効値ＥSmで除したものである。
除算は、除算器１０３で行つている。また、実効値を振
幅に変換するため、乗算器１０１には も入力される。乗算器１０１の出力はリミツタ１０４で
制限を受け、交流電流振幅指令値｜ＩＳ｜＊を発生す
る。以上が第１図との相違である。
本実施例の特徴とするところは次の通りである。直流電
圧Ｅｄは、コンデンサ５に流れる電流を積分した結果得
られる。従つて、電圧制御器８は、変換器出力電流Ｉｄ
を指令することにより、交流電流Ｓを指令するのに比
べて、より良好に電圧制御を行うことができる。
圧Ｅｄは、コンデンサ５に流れる電流を積分した結果得
られる。従つて、電圧制御器８は、変換器出力電流Ｉｄ
を指令することにより、交流電流Ｓを指令するのに比
べて、より良好に電圧制御を行うことができる。
直流側に供給する電力Ｐｄおよび交流側から供給される
電力Ｐａは、 である。よつて、変換器出力電流Ｉｄを交流電流振幅｜
Ｓ｜に変換するためには、Ｐｄ＝Ｐａとおいて、 となる。（但し、力率＝１とした場合） 第１図では、上式によつて変換器出力電流指令値Ｉd *を
交流電流振幅指令値｜Ｓ｜＊に変換しているものであ
る。
電力Ｐａは、 である。よつて、変換器出力電流Ｉｄを交流電流振幅｜
Ｓ｜に変換するためには、Ｐｄ＝Ｐａとおいて、 となる。（但し、力率＝１とした場合） 第１図では、上式によつて変換器出力電流指令値Ｉd *を
交流電流振幅指令値｜Ｓ｜＊に変換しているものであ
る。
本実施例によれば、交流電源電圧Ｓなどが変動して
も、直流側に供給する電力を一定にできるので、より良
好な電圧制御が可能になる。
も、直流側に供給する電力を一定にできるので、より良
好な電圧制御が可能になる。
なお、以上の実施例では交流電流振幅｜Ｓ｜を制御し
たものであるが、交流電流Ｓは正弦波状の電流である
から、関連する制御変数に係数を乗ずれば、容易に実効
値や平均値として制御することができる。
たものであるが、交流電流Ｓは正弦波状の電流である
から、関連する制御変数に係数を乗ずれば、容易に実効
値や平均値として制御することができる。
本発明によれば、デイジタル制御に適し、精度良くＰＷ
Ｍ電力変換器の交流入力電流を制御しうるＰＷＭ電力変
換装置の制御装置を提供できる。
Ｍ電力変換器の交流入力電流を制御しうるＰＷＭ電力変
換装置の制御装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第３図は従来例の動作を
示すベクトル図、第４図は本発明の動作を示すベクトル
図である。 １……ＰＷＭ電力変換器、３……リアクトル、５……コ
ンデンサ、８……電圧制御器、１１……振幅検出器、１
２……電流制御器、１３……位相検出器、１５……位相
制御器、１６……座標変換器、１７……ＰＷＭ変調部、
１９……力率制限器、７，９，１４，１８，２１……比
較器。
明の他の実施例を示す構成図、第３図は従来例の動作を
示すベクトル図、第４図は本発明の動作を示すベクトル
図である。 １……ＰＷＭ電力変換器、３……リアクトル、５……コ
ンデンサ、８……電圧制御器、１１……振幅検出器、１
２……電流制御器、１３……位相検出器、１５……位相
制御器、１６……座標変換器、１７……ＰＷＭ変調部、
１９……力率制限器、７，９，１４，１８，２１……比
較器。
フロントページの続き (72)発明者 石田 俊彦 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭60−46775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−36580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−222782（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】交流電源側に接続されたインダクタンス要
素と直流負荷側に接続されたコンデンサあるいはバッテ
リを備えたＰＷＭ電力変換器と、この変換器に対して設
けられその直流出力電圧を調節する電圧制御手段と、こ
の変換器に対して設けられその交流側の力率を調節する
力率制御手段とを備えたＰＷＭ電力変換器の制御装置に
おいて、上記電圧制御手段の出力を上記変換器の交流電
流の大きさの指令とし、上記変換器の交流電流の大きさ
の検出値を帰還制御する電流制御手段と、この電流制御
手段及び上記力率制御手段の出力に基づいてＰＷＭの変
調度指令と位相指令を作成し、これらの指令により上記
変換器を制御するＰＷＭ変調部とを備えたＰＷＭ電力変
換器の制御装置。 - 【請求項２】上記交流電流の大きさの値は、交流電流電
流振幅値である特許請求の範囲第１項記載のＰＷＭ電力
変換器の制御装置。 - 【請求項３】上記交流電流の大きさの値は、交流電流電
流実効値である特許請求の範囲第１項記載のＰＷＭ電力
変換器の制御装置。 - 【請求項４】上記交流電流の大きさの値は、交流電流電
流平均値である特許請求の範囲第１項記載のＰＷＭ電力
変換器の制御装置。 - 【請求項５】上記電圧制御手段は、上記変換器の直流出
力電流を指令し、上記直流出力電流の指令値を交流電流
の大きさの指令に変換する手段を備えた特許請求の範囲
第１項記載のＰＷＭ電力変換器の制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068359A JPH0634579B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | Ｐｗｍ電力変換器の制御装置 |
| EP87103371A EP0237012B1 (en) | 1986-03-11 | 1987-03-10 | A control apparatus for pwm power converters |
| DE87103371T DE3786024T2 (de) | 1986-03-11 | 1987-03-10 | Steuerapparat für pulsbreitenmodulierte Umrichter. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068359A JPH0634579B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | Ｐｗｍ電力変換器の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230357A JPS62230357A (ja) | 1987-10-09 |
| JPH0634579B2 true JPH0634579B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=13371525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068359A Expired - Lifetime JPH0634579B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-28 | Ｐｗｍ電力変換器の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634579B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3232431B2 (ja) * | 1995-09-08 | 2001-11-26 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| AT504106B1 (de) * | 2006-08-24 | 2008-03-15 | Elin Ebg Traction Gmbh | Verfahren zur regelung eines netzstromrichters für schienenfahrzeuge |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736580A (en) * | 1980-08-13 | 1982-02-27 | Hitachi Ltd | Protecting method for converter |
| JPS58222782A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍ変換器の制御装置 |
| JPS6046775A (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-13 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068359A patent/JPH0634579B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62230357A (ja) | 1987-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |