JPH0640704B2 - インバータの並列運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数台のインバータの並列運転において、横流
を抑制したインバータの並列運転方式に関する。

（従来の技術） 交流電圧を出力する複数台のインバータの並列運転にお
いては、インバータ相互間の負荷分担の制御のみならず
個々のインバータの電圧差及び位相差によって生じる横
流の抑制が重要な課題である。

従来のインバータの並列運転においては、横流の抑制の
ために非常に複雑な制御方式がとられていた。第５図は
従来のインバータの並列運転方式を説明するためのブロ
ック図である。図は並列運転するインバータの単体を示
すブロック図で、並列運転においては同様の構成のイン
バータが母線に並列に接続される。図において、インバ
ータ１の出力は並列母線２に接続され、他のインバータ
と並列運転され、負荷３に交流電力を供給する。基準正
弦波発生回路４は基準発振器５の出力の基準周波数Ｆ_０
と基準電圧Ｖｒとで決まる基準正弦波Ｆ_０を生成する。
この基準正弦波Ｆ_０と出力電圧Ｖ_０と誤差増幅回路６に
より比較増幅して正弦波信号Ｆ_２を生成する。正弦波信
号Ｆ_２にてＰＷＭ（パルス幅変調）ドライブ回路７を制
御し、ＰＷＭドライブ回路７はインバータのスイッチン
グ素子をオン・オフしてインバータ１を制御する。

次に、インバータ間の横流の制御は以下のようにして行
われる。有効横流検出回路８は出力電圧Ｖ_０に対し同位
相または逆位相の有効横流成分を検出し、また無効横流
検出回路９は出力電圧Ｖ_０と90°位相の進みまたは遅れ
の無効横流成分を検出する。次いで、有効横流検出回路
８で検出された信号はNO.１ダンパー10を介して電圧／
周波数変換回路11により検出された信号に比例した微小
周波数信号△Ｆに変換され、この微小周波数信号△Ｆは
周波数加減算回路12を介して基準周波数Ｆ_０を△Ｆだけ
変化させる。また、無効横流検出回路９で検出された信
号はNO.２ダンパー13を介して微小電圧信号△Ｖに変換
され、この微小電圧信号△Ｖは電圧制御ループの基準電
圧Ｖｒを電圧加減算回路14を介して△Ｖだけ変化させ
る。

インバータの内部インピーダンスはほぼ純粋なリアクタ
ンスと考えられるため、インバータの電圧差によって生
じる横流は無効横流となり、インバータの位相差によっ
て生じる横流は有効横流となる。ここで、無効横流より
作られる微小電圧信号△Ｖは無効横流の進みの場合は基
準電圧Ｖｒに加算する方向に、無効横流が遅れの場合は
基準電圧Ｖｒに減算する方向に設定されている。すなわ
ち他のインバータ間に電圧差が存在し進みの無効横流が
流れた場合、インバータの出力電圧Ｖ_０を上げ、また遅
れの無効横流が流れた場合インバータの出力電圧Ｖ_０を
下げ他のインバータとの電圧を合わせ横流補償を行って
いる。次に、有効横流より作られる微小周波数△Ｆは横
流が同位相の場合は基準周波数Ｆ_０に減算する方向に、
有効横流が逆位相の場合は基準周波数Ｆ_０に加算する方
向に設定してある。すなわち他のインバータ間に位相差
があり同位相の横流が流れているとインバータの周波数
を下げ他インバータとの位相を合わせ、また、逆位相の
横流が流れた場合インバータの周波数を上げ他インバー
タとの位相を合わせ横流補償を行っている。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術では横流の有効成分と無効成分とをそれぞれ検
出する必要があり、さらに、有効横流の補償は電圧／周
波数変換回路，周波数加減算回路のように複雑な回路が
必要である。従って、装置が高価となる欠点がある。

本発明は上記問題点を解決し、簡易にして安価なインバ
ータの並列運転方式を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は出力電圧と正弦波
の基準信号とを比較する誤差増幅回路の出力をＰＷＭド
ライブ回路を介して制御される複数台のインバータを並
列接続して運転するインバータの並列運転において、イ
ンバータの出力電流の検出信号を前記誤差増幅回路の入
力または出力に加算または減算する手段を設け、これに
よって、インバータの出力電圧を下げる場合には、出力
電流の検出信号を、正弦波発生回路よりの信号を加えた
後、出力電圧の検出信号と共に誤差増幅回路に与え、イ
ンバータの出力電圧を上げる場合は、電流検出信号と電
圧検出信号とを加え、正弦波発生回路よりの信号を誤差
増幅回路に与え、インバータ相互間における横流の制御
を行うことを特徴とするインバータ並列運転方法を発明
の要旨とするものである。

（作用） 本発明は第１図に示すようにインバータ１の出力は並列
母線２に接続され、図示されない他のインバータも並列
母線２に接続され、複数台のインバータが並列運転され
て負荷３に交流電力を供給する。さらに、出力電力Ｖ_０
及び出力電流Ａ_０を検出し、基準正弦波発生回路４とと
もに、誤差増幅回路６，ＰＷＭドライブ回路７を経てイ
ンバータ１が制御される。

本来ＰＷＭインバータにおいては、インバータの出力の
電圧波形が、ＰＷＭ制御に用いられる基準信号と同一波
形となるように制御されるものである。従って以下の説
明では、出力波形と基準信号の波形とを対比して説明す
ることにする。

このインバータの並列運転方式の動作について、第２図
(a)及び(b)のベクトル図を用いて説明する。例えば２台
のインバータを並列運転を行うと、インバータ相互間に
は横流が流れる。従って、インバータの出力電流Ａ_０に
は横流成分が含まれている。第２図(a)に示すように出
力電流Ａ_０は負荷電流成分Ａ_１と横流成分Ａ_２の合成電
流である。すなわち出力電流Ａ_０は負荷電流成分Ａ_１と
θ_１だけ位相がずれている。ここでは簡単のために負荷
は抵抗負荷としている。

次に、インバータの制御回路内の基準正弦波信号は第２
図(b)に示すＢ_１で負荷電流成分Ａ_１と同位相である。
つまり出力電流Ａ_０の検出信号Ａ′_０（第１図で変流器
15よりえられる信号）は基準正弦波信号Ｂ_１とθ_１だけ
位相がずれる。これを基準正弦波信号Ｂ_１から減算θ_２
だけすると基準信号Ｂ_２となり、θ_２だけ位相のずれた
信号となる。また、同時に基準信号Ｂ_２のレべルも変化
している。本発明ではこの基準信号Ｂ_２（横流成分を取
り除いた信号）でインバータを制御するため、インバー
タの出力電圧位相及び出力電圧レべルが横流に対応して
制御されたものとなる。

ＰＷＭインバータにおいては、インバータの出力電圧波
形が基準信号と同一波形となるように制御されるもので
あり、ここで検出信号をこの基準信号に出力電流が増え
たら出力電圧を下げる。つまりこの基準信号を検出信号
を下げる方向に加えるため、出力電流である検出信号の
中に含まれる横流成分においても同じように、横流が増
えたらそれが減る方向に基準信号が変化し、インバータ
の出力電圧が制御されるものである。また横流は有効分
と無効分に分離でき、有効分はインバータの出力電圧位
相により変化し、無効分は出力電圧レべルにより変化す
るため、検出信号の中に含まれる横流成分により、この
横流が小さくなるように基準信号の電圧位相および電圧
レべルが制御され、よってインバータの出力電圧位相お
よび出力電圧レべルがその横流に対応して制御されるも
のである。

このように出力電流検出信号Ａ′_０を基準正弦波Ｂ_１か
ら減算することにより、インバータの出力電圧位相及び
出力電圧レべルが横流に対応して制御され、横流を抑制
することができる。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行い得ること
は言うまでもない。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において、１は半導体スイッチング素子をオン・オフ制
御して直流を交流に変換するインバータ、２は複数台の
インバータ１（他のインバータは図示せず）の出力は並
列母線２に接続されて、他のインバータと負荷３に電力
を供給する。また、15は出力電流検出の変流器である。

本実施例のインバータの並列運転方法は出力電圧Ｖ_０及
び出力電流Ａ_０を検出し、出力電圧信号Ｖ′_０と出力電
流信号Ａ′_０を求め、基準正弦波発生回路４によって作
られた基準正弦波Ｂ_１から出力電流検出信号Ａ′_０を減
算し、これと出力電圧信号Ｖ′_０を誤差増幅回路６にて
比較増幅し、誤差増幅回路６の出力の正弦波信号はＰＷ
Ｍドライブ回路７にてＰＷＭ信号となり、これによって
インバータのスイッチング素子を制御している。

ここで、基準正弦波Ｂ_１から出力電流検出信号Ａ′_０を
減算することにより、インバータの出力電圧Ｖ_０の位相
及び電圧レべルが横流に対応して制御でき、横流の抑制
が可能となる。

次に、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示すブロック図である。

第３図及び第４図の実施例のそれぞれの基本構成は第１
図の基本構成と同様の構成からなっていて、出力検出電
流の加算あるいは減算処理を異にするものである。

第３図に実施例においては、出力電圧検出信号Ｖ′_０と
出力電流検出信号Ａ′_０との加算処理を行ったのち、基
準正弦波発生回路４の基準正弦波Ｂ_１とともに誤差増幅
回路６に入力し、その出力によりＰＷＭドライブ回路７
を介してインバータ１を制御する。この場合、基準正弦
波Ｂ_１から減算する出力電流検出信号Ａ′_０と出力電圧
検出信号Ｖ′_０との極性を合わせるために、出力電圧検
出信号Ｖ′_０と出力電流検出信号Ａ′_０とを加算してい
る。

また、第４図の実施例においては、誤差増幅回路６の出
力の正弦波信号から出力電流検出信号Ａ′_０を減算して
いる。この場合、誤差増幅回路６の出力の正弦波信号か
ら出力電流検出信号Ａ′_０を減算しているため、出力電
流検出信号Ａ′_０に誤差増幅回路６のゲインが影響しな
いという利点がある。

（発明の効果） 本発明によれば出力電圧と正弦波の基準信号とを比較す
る誤差増幅回路の出力により制御する複数台のインバー
タを並列接続して運転するインバータの並列運転におい
て、インバータの出力電流の検出信号を前記誤差増幅回
路の入力または出力に加算または減算する手段を設けた
ことによりインバータ複数台の並列運転において、簡単
な回路でインバータの出力電圧の位相及び電圧レべルが
制御できるため、インバータ間の電圧平衡を保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明を説明するためのベクトル図、第３図及び第４図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示すブロック図、第５
図は従来のインバータの並列運転方式を示すブロック図
である。 １……インバータ ２……並列母線 ３……負荷 ４……基準正弦波発生回路 ６……誤差増幅回路 ７……ＰＷＭドライブ回路 15……変流器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力電圧と正弦波の基準信号とを比較する
   誤差増幅回路の出力をＰＷＭドライブ回路を介して制御
   される複数台のインバータを並列接続して運転するイン
   バータの並列運転において、インバータの出力電流の検
   出信号を前記誤差増幅回路の入力または出力に加算また
   は減算する手段を設け、これによって、インバータの出
   力電圧を下げる場合には、出力電流の検出信号を、正弦
   波発生回路よりの信号を加えた後、出力電圧の検出信号
   と共に誤差増幅回路に与え、インバータの出力電圧を上
   げる場合は、電流検出信号と電圧検出信号とを加え、正
   弦波発生回路よりの信号を誤差増幅回路に与え、インバ
   ータ相互間における横流の制御を行うことを特徴とする
   インバータ並列運転方法。