JP2000050529A - 電力変換装置の電流制限方法 - Google Patents
電力変換装置の電流制限方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】商用電源とインバータ出力電圧を切り換えて負
荷に電力を供給する切り換え動作時に、商用電源とイン
バータ間を流れる横流を防止する。 【解決手段】インバータ出力電圧の電圧指令値を検出し
た商用電源電圧を用いて作成し、インバータ出力電圧を
商用電源と合わせるように制御する。さらに、電流制限
回路の出力によって電圧制御系に入力する電圧指令値を
補正してインバータ出力電圧を制御し横流を抑制する。 【効果】横流を良好に抑制でき、負荷に安定した電力を
供給できることになり信頼性が向上する。
荷に電力を供給する切り換え動作時に、商用電源とイン
バータ間を流れる横流を防止する。 【解決手段】インバータ出力電圧の電圧指令値を検出し
た商用電源電圧を用いて作成し、インバータ出力電圧を
商用電源と合わせるように制御する。さらに、電流制限
回路の出力によって電圧制御系に入力する電圧指令値を
補正してインバータ出力電圧を制御し横流を抑制する。 【効果】横流を良好に抑制でき、負荷に安定した電力を
供給できることになり信頼性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無停電電源装置のよ
うに、所望の大きさと周波数の交流電圧を電圧形ＰＷＭ
インバータにより出力する電力変換装置の電流制限方法
に関する。
うに、所望の大きさと周波数の交流電圧を電圧形ＰＷＭ
インバータにより出力する電力変換装置の電流制限方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源装置では、装置の異常時には
商用電源とインバータ出力電圧とを切り換えて無瞬断で
負荷に電力を供給する。無停電電源装置の異常回復後
は、再び商用電源からインバータ出力電圧に切り換える
動作を行う。このような切り換え動作において、商用電
源電圧とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差
電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発生
する。この横流は商用電源系統のインピーダンスとイン
バータ側のフィルタリアクトルのみで制限されるため
に、僅かな差電圧でも過大な横流となり、例えば商用電
源からインバータ出力電圧に切り換えても無停電電源装
置側で過電流を検出し、再度異常と判断して商用電源に
切り換えてしまうといった動作を繰り返すことになる。
このように、切り換え動作時に発生する過電流を抑制で
きないと良好な切り換え動作ができないという問題があ
る。
商用電源とインバータ出力電圧とを切り換えて無瞬断で
負荷に電力を供給する。無停電電源装置の異常回復後
は、再び商用電源からインバータ出力電圧に切り換える
動作を行う。このような切り換え動作において、商用電
源電圧とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差
電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発生
する。この横流は商用電源系統のインピーダンスとイン
バータ側のフィルタリアクトルのみで制限されるため
に、僅かな差電圧でも過大な横流となり、例えば商用電
源からインバータ出力電圧に切り換えても無停電電源装
置側で過電流を検出し、再度異常と判断して商用電源に
切り換えてしまうといった動作を繰り返すことになる。
このように、切り換え動作時に発生する過電流を抑制で
きないと良好な切り換え動作ができないという問題があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、商用
電源とインバータ出力電圧との切り換え動作時に両者の
差電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発
生する。
電源とインバータ出力電圧との切り換え動作時に両者の
差電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発
生する。
【０００４】そこで、この横流を抑制するために位相制
御装置を用いて交流電源の電圧および位相を精度よく制
御する方式があるが、商用の交流電源が変動した場合は
過大な横流が流れてしまう。
御装置を用いて交流電源の電圧および位相を精度よく制
御する方式があるが、商用の交流電源が変動した場合は
過大な横流が流れてしまう。
【０００５】本発明の目的は、商用の交流電源とインバ
ータ出力電圧とを切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給
する切り換え動作において、両者の間を流れる過大な横
流を確実に制限できる電力変換装置の電流制限方法を提
供することにある。
ータ出力電圧とを切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給
する切り換え動作において、両者の間を流れる過大な横
流を確実に制限できる電力変換装置の電流制限方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の手段は商用電源電圧を検出する手段
を設けて商用の電源電圧を取り込み、商用電源とインバ
ータ出力電圧を切り換える際に、インバータ出力電圧を
制御する電圧制御系の電圧指令値を、検出した商用電源
電圧を用いて作成した電圧指令値とする。このような手
段により電圧指令値を変更することで、インバータ出力
電圧の大きさを商用の交流電源と合わせるように制御で
き横流を抑制する。
に、本発明の第１の手段は商用電源電圧を検出する手段
を設けて商用の電源電圧を取り込み、商用電源とインバ
ータ出力電圧を切り換える際に、インバータ出力電圧を
制御する電圧制御系の電圧指令値を、検出した商用電源
電圧を用いて作成した電圧指令値とする。このような手
段により電圧指令値を変更することで、インバータ出力
電圧の大きさを商用の交流電源と合わせるように制御で
き横流を抑制する。
【０００７】第２の手段は、インバータ側のフィルタリ
アクトルを流れるインバータ電流を検出し、検出したイ
ンバータ電流が所定値を超えている場合は、電圧誤差を
小さくすべく出力電圧を調整するために、所定値に設定
した電流制限回路の出力を用いて電圧制御系の電圧指令
値を補正してインバータ出力電圧の大きさを制御し横流
を確実に抑制する。
アクトルを流れるインバータ電流を検出し、検出したイ
ンバータ電流が所定値を超えている場合は、電圧誤差を
小さくすべく出力電圧を調整するために、所定値に設定
した電流制限回路の出力を用いて電圧制御系の電圧指令
値を補正してインバータ出力電圧の大きさを制御し横流
を確実に抑制する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３により説明する。無停電電源装置１は、商用の交
流電源２の出力を直流電圧に変換するコンバータ１１
と、直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサ１２，
直流電圧を３相交流電圧に変換するための電圧形ＰＷＭ
インバータ１３，前記電圧形ＰＷＭインバータ１３の出
力電圧からＰＷＭ成分を除去するためのＬＣフィルタ１
４から構成されている。ここで、電圧形ＰＷＭインバー
タ１３は共通相をＶ相とし、ＵＶ間とＷＶ間の線間電圧
をＰＷＭ制御する構成となっている。また、ＬＣフィル
タ１４は、Ｕ相及びＷ相に設けた交流リアクトル１４１
と、ＵＶ間及びＶＷ間の線間に設けたコンデンサ１４２
により構成される。
〜図３により説明する。無停電電源装置１は、商用の交
流電源２の出力を直流電圧に変換するコンバータ１１
と、直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサ１２，
直流電圧を３相交流電圧に変換するための電圧形ＰＷＭ
インバータ１３，前記電圧形ＰＷＭインバータ１３の出
力電圧からＰＷＭ成分を除去するためのＬＣフィルタ１
４から構成されている。ここで、電圧形ＰＷＭインバー
タ１３は共通相をＶ相とし、ＵＶ間とＷＶ間の線間電圧
をＰＷＭ制御する構成となっている。また、ＬＣフィル
タ１４は、Ｕ相及びＷ相に設けた交流リアクトル１４１
と、ＵＶ間及びＶＷ間の線間に設けたコンデンサ１４２
により構成される。
【０００９】次に本発明の実施の形態の制御装置につい
て説明する。
て説明する。
【００１０】無停電電源装置１の入力電圧（商用の交流
電源２）は電圧検出回路６で検出され、その位相が位相
検出回路９で検出される。基準正弦波電圧発生回路１０
は基準電圧設定器を内蔵しており、この設定器で設定し
た所定の波高値を有し、入力電圧の位相に合わせた商用
の交流電源２に同期した電圧指令値Ｖuv０，Ｖwv０を作
成し電圧指令作成部４に入力する。
電源２）は電圧検出回路６で検出され、その位相が位相
検出回路９で検出される。基準正弦波電圧発生回路１０
は基準電圧設定器を内蔵しており、この設定器で設定し
た所定の波高値を有し、入力電圧の位相に合わせた商用
の交流電源２に同期した電圧指令値Ｖuv０，Ｖwv０を作
成し電圧指令作成部４に入力する。
【００１１】電圧形ＰＷＭインバータの電圧制御装置３
は、電圧指令作成部４から出力するインバータ線間出力
電圧の指令値Ｖuvr，Ｖwvrを入力とし、ＬＣフィルタ１
４の出力電圧をフィードバック量として両者が一致する
ように電圧制御を行う電圧制御系３１で構成する。電圧
制御系により演算された電圧指令値をＰＷＭ制御系３２
によりパルス幅変調し、この結果により電圧形ＰＷＭイ
ンバータ１３のスイッチング素子をオン／オフ制御をす
るためのゲート信号を得る。ここで、ＰＷＭ制御系３２
では、電圧形ＰＷＭインバータへの電圧指令値を搬送波
信号３３と比較してパルス幅変調する方式を用いる。な
お、電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧を検出するため
に、ＬＣフィルタ１４のコンデンサ電圧を検出するため
の電圧検出器１４３が用いられる。なお、商用電源２は
双方向スイッチ５を介して負荷に接続できるようにし、
無停電電源装置１の異常時には双方向スイッチ５をＯＮ
して負荷に電力を供給する。
は、電圧指令作成部４から出力するインバータ線間出力
電圧の指令値Ｖuvr，Ｖwvrを入力とし、ＬＣフィルタ１
４の出力電圧をフィードバック量として両者が一致する
ように電圧制御を行う電圧制御系３１で構成する。電圧
制御系により演算された電圧指令値をＰＷＭ制御系３２
によりパルス幅変調し、この結果により電圧形ＰＷＭイ
ンバータ１３のスイッチング素子をオン／オフ制御をす
るためのゲート信号を得る。ここで、ＰＷＭ制御系３２
では、電圧形ＰＷＭインバータへの電圧指令値を搬送波
信号３３と比較してパルス幅変調する方式を用いる。な
お、電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧を検出するため
に、ＬＣフィルタ１４のコンデンサ電圧を検出するため
の電圧検出器１４３が用いられる。なお、商用電源２は
双方向スイッチ５を介して負荷に接続できるようにし、
無停電電源装置１の異常時には双方向スイッチ５をＯＮ
して負荷に電力を供給する。
【００１２】また、電圧検出回路６で商用の交流電源２
の電圧を検出し、その線間電圧Vuvb，Ｖwvb を電圧指令
作成部４に入力している。この電圧指令作成部４は電圧
制御系３１に入力する電圧指令を切り換える手段である
スイッチ４１で構成し、電圧指令を上位からの電圧追従
指令に従って、基準正弦波電圧発生回路１０で作成した
電圧指令値Ｖuv０，Ｖwv０と交流電源２の線間電圧Ｖuv
b，Ｖwvbを変更して電圧制御系３１に出力する。
の電圧を検出し、その線間電圧Vuvb，Ｖwvb を電圧指令
作成部４に入力している。この電圧指令作成部４は電圧
制御系３１に入力する電圧指令を切り換える手段である
スイッチ４１で構成し、電圧指令を上位からの電圧追従
指令に従って、基準正弦波電圧発生回路１０で作成した
電圧指令値Ｖuv０，Ｖwv０と交流電源２の線間電圧Ｖuv
b，Ｖwvbを変更して電圧制御系３１に出力する。
【００１３】電圧制御系３１では、各線間毎のコンデン
サ電圧を検出し、電圧制御演算を実行する。ここでは、
ＵＶ間の線間電圧の電圧制御演算について説明する。電
圧指令値Ｖuvr と、電圧検出器１４３により検出した線
間電圧の検出値Ｖuvとの偏差を加算器３１１により演算
する。その偏差が減少するように制御演算（Ｇｖ）３１
２を実行する。次に、電圧指令値と前記制御演算の出力
とを加算器３１３で加算することで、ＰＷＭ制御するた
めの電圧指令値を演算する。なお、負荷に電力を供給す
る無停電電電源装置の給電方式は常時インバータ給電方
式である。
サ電圧を検出し、電圧制御演算を実行する。ここでは、
ＵＶ間の線間電圧の電圧制御演算について説明する。電
圧指令値Ｖuvr と、電圧検出器１４３により検出した線
間電圧の検出値Ｖuvとの偏差を加算器３１１により演算
する。その偏差が減少するように制御演算（Ｇｖ）３１
２を実行する。次に、電圧指令値と前記制御演算の出力
とを加算器３１３で加算することで、ＰＷＭ制御するた
めの電圧指令値を演算する。なお、負荷に電力を供給す
る無停電電電源装置の給電方式は常時インバータ給電方
式である。
【００１４】ここで、無停電電源装置が過電流等の異常
状態となると、双方向スイッチ５をＯＮして電圧形ＰＷ
Ｍインバータ１３を停止させてインバータ出力電圧から
商用電源電圧に切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給す
る。無停電電源装置の異常状態回復後は再び電圧形ＰＷ
Ｍインバータ１３を起動し商用電源からインバータ出力
電圧に切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給する。この
ような場合において、ここでは後者の商用電源からイン
バータ出力電圧に切り換えて負荷に電力を供給する場合
を例にして本実施例を説明する。
状態となると、双方向スイッチ５をＯＮして電圧形ＰＷ
Ｍインバータ１３を停止させてインバータ出力電圧から
商用電源電圧に切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給す
る。無停電電源装置の異常状態回復後は再び電圧形ＰＷ
Ｍインバータ１３を起動し商用電源からインバータ出力
電圧に切り換えて無瞬断で負荷に電力を供給する。この
ような場合において、ここでは後者の商用電源からイン
バータ出力電圧に切り換えて負荷に電力を供給する場合
を例にして本実施例を説明する。
【００１５】このような切り換え動作において、商用電
源電圧とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差
電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発生
する。この横流は商用電源系統のインピーダンスとイン
バータ側のフィルタリアクトルのみで制限されるため
に、僅かな差電圧でも過大な横流となり、例えば商用電
源からインバータ出力電圧に切り換えても無停電電源装
置のインバータ側で過電流を検出し、再度商用電源に切
り換えてしまうといった動作を繰り返すことになる。そ
こで、このような切り換え動作時は図２に示すような運
転・停止などのシーケンス動作をつかさどる上位の制御
指令部（図示は省略）から電圧追従指令を電圧指令作成
部４に入力する。この上位の制御指令部は無停電電源装
置の運転・停止などのシーケンス動作をつかさどるもの
で、例えば過電流を検知した信号を受け、インバータ出
力電圧から商用の交流電源に切り換える動作を行わせる
制御指令である電圧追従指令を無停電電源装置の制御系
に出力するものである。
源電圧とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差
電圧により商用電源とインバータ間を流れる横流が発生
する。この横流は商用電源系統のインピーダンスとイン
バータ側のフィルタリアクトルのみで制限されるため
に、僅かな差電圧でも過大な横流となり、例えば商用電
源からインバータ出力電圧に切り換えても無停電電源装
置のインバータ側で過電流を検出し、再度商用電源に切
り換えてしまうといった動作を繰り返すことになる。そ
こで、このような切り換え動作時は図２に示すような運
転・停止などのシーケンス動作をつかさどる上位の制御
指令部（図示は省略）から電圧追従指令を電圧指令作成
部４に入力する。この上位の制御指令部は無停電電源装
置の運転・停止などのシーケンス動作をつかさどるもの
で、例えば過電流を検知した信号を受け、インバータ出
力電圧から商用の交流電源に切り換える動作を行わせる
制御指令である電圧追従指令を無停電電源装置の制御系
に出力するものである。
【００１６】電圧指令作成部４のスイッチ４１は、電圧
形ＰＷＭインバータ１３で負荷に電力を供給している時
はａ側にあり基準正弦波電圧発生回路１０からの電圧指
令Ｖuvr をＶuv０として電圧制御系３１に入力し、イン
バータ出力電圧Ｖuvをその電圧指令Ｖuv０に一致するよ
うに電圧制御系３１で制御している。しかし、この時の
インバータ出力電圧は、位相検出回路９の動作により商
用の交流電源２に同期しているが必ずしも商用電源２の
電源電圧とは一致していない。したがって、このままの
状態で切り換え動作を行うと、前述したように商用電源
電圧とインバータ出力電圧の僅かな差電圧で過大な横流
が流れてしまうことになる。そこで、商用電源電圧から
インバータ出力電圧に切り換える際は、例えば異常を検
知して切り換え動作を行うように、図２に示すタイムチ
ャートに従い電圧追従指令を上位の制御指令部から電圧
指令作成部４に入力する。この電圧追従指令が電圧指令
作成部４に入力されている期間はスイッチ４１をｂ側に
接続し、電圧検出回路６で検出した商用電源２の電源電
圧Ｖuvbを電圧指令Ｖuvrとして電圧制御系３１に出力す
る。したがって、電圧制御系３１ではインバータ出力電
圧Ｖuvをその電圧指令Vuvbに一致するように制御するこ
とになる。すなわち、図３の概念図に示すように、切り
換え動作を行う時刻ｔ０以前はＶuvr＝Ｖuv０ とし、時
刻ｔ０〜ｔ３の期間はＶuvr＝Ｖuvbとしてインバータ出
力電圧を制御する。インバータ出力電圧Ｖwvも同様にし
て制御を行う。このように電圧追従指令が入力される時
刻ｔ０において、スイッチ４１を動作させて電圧指令を
変更させて電圧形ＰＷＭインバータ１３の出力電圧を制
御し切り換え時は商用電源電圧に一致させるように制御
する。
形ＰＷＭインバータ１３で負荷に電力を供給している時
はａ側にあり基準正弦波電圧発生回路１０からの電圧指
令Ｖuvr をＶuv０として電圧制御系３１に入力し、イン
バータ出力電圧Ｖuvをその電圧指令Ｖuv０に一致するよ
うに電圧制御系３１で制御している。しかし、この時の
インバータ出力電圧は、位相検出回路９の動作により商
用の交流電源２に同期しているが必ずしも商用電源２の
電源電圧とは一致していない。したがって、このままの
状態で切り換え動作を行うと、前述したように商用電源
電圧とインバータ出力電圧の僅かな差電圧で過大な横流
が流れてしまうことになる。そこで、商用電源電圧から
インバータ出力電圧に切り換える際は、例えば異常を検
知して切り換え動作を行うように、図２に示すタイムチ
ャートに従い電圧追従指令を上位の制御指令部から電圧
指令作成部４に入力する。この電圧追従指令が電圧指令
作成部４に入力されている期間はスイッチ４１をｂ側に
接続し、電圧検出回路６で検出した商用電源２の電源電
圧Ｖuvbを電圧指令Ｖuvrとして電圧制御系３１に出力す
る。したがって、電圧制御系３１ではインバータ出力電
圧Ｖuvをその電圧指令Vuvbに一致するように制御するこ
とになる。すなわち、図３の概念図に示すように、切り
換え動作を行う時刻ｔ０以前はＶuvr＝Ｖuv０ とし、時
刻ｔ０〜ｔ３の期間はＶuvr＝Ｖuvbとしてインバータ出
力電圧を制御する。インバータ出力電圧Ｖwvも同様にし
て制御を行う。このように電圧追従指令が入力される時
刻ｔ０において、スイッチ４１を動作させて電圧指令を
変更させて電圧形ＰＷＭインバータ１３の出力電圧を制
御し切り換え時は商用電源電圧に一致させるように制御
する。
【００１７】以上述べた動作により、双方向スイッチ５
がＯＮ状態で商用電源とインバータ出力電圧が重なる期
間においても、商用電源とインバータ出力電圧の両者の
電圧は一致することになるので過大な横流を抑制でき
る。
がＯＮ状態で商用電源とインバータ出力電圧が重なる期
間においても、商用電源とインバータ出力電圧の両者の
電圧は一致することになるので過大な横流を抑制でき
る。
【００１８】図４に示す単相出力制御の場合について説
明する。図４において、電圧形PWMインバータ１３が単
相出力になっただけで、電圧制御系の構成は同じであ
る。この単相出力の場合は、上位制御指令部からの電圧
追従指令がない場合は、電圧指令作成部４のスイッチ４
１をａ側に接続し、インバータ電圧指令ＶｒをＶ０とし
てインバータ出力電圧Ｖをその電圧指令Ｖ０に一致する
ように電圧制御系３１で制御する。切り換え時に上位制
御指令部から電圧追従指令が電圧指令作成部４に入力さ
れている場合は、スイッチ４１をｂ側に接続し、電圧検
出回路６によって検出した商用電源２の電源電圧Ｖｂを
電圧指令Ｖｒとしてインバータ出力電圧Ｖをその電圧指
令Ｖｂに一致するように電圧制御系３１で制御する。す
なわち、図３の概念図を参照すると電圧指令値を変更す
る時刻ｔ０以前はＶｒ＝Ｖ０とし、時刻ｔ０〜ｔ３の期
間はＶｒ＝Ｖｂとしてインバータ出力電圧を制御する。
以上述べた動作により、双方向スイッチ５がＯＮ状態で
商用電源とインバータ出力電圧が重なる期間において
も、両者の電圧は一致することになるので過大な横流を
抑制できる。
明する。図４において、電圧形PWMインバータ１３が単
相出力になっただけで、電圧制御系の構成は同じであ
る。この単相出力の場合は、上位制御指令部からの電圧
追従指令がない場合は、電圧指令作成部４のスイッチ４
１をａ側に接続し、インバータ電圧指令ＶｒをＶ０とし
てインバータ出力電圧Ｖをその電圧指令Ｖ０に一致する
ように電圧制御系３１で制御する。切り換え時に上位制
御指令部から電圧追従指令が電圧指令作成部４に入力さ
れている場合は、スイッチ４１をｂ側に接続し、電圧検
出回路６によって検出した商用電源２の電源電圧Ｖｂを
電圧指令Ｖｒとしてインバータ出力電圧Ｖをその電圧指
令Ｖｂに一致するように電圧制御系３１で制御する。す
なわち、図３の概念図を参照すると電圧指令値を変更す
る時刻ｔ０以前はＶｒ＝Ｖ０とし、時刻ｔ０〜ｔ３の期
間はＶｒ＝Ｖｂとしてインバータ出力電圧を制御する。
以上述べた動作により、双方向スイッチ５がＯＮ状態で
商用電源とインバータ出力電圧が重なる期間において
も、両者の電圧は一致することになるので過大な横流を
抑制できる。
【００１９】本発明の第２の実施の形態を図５〜図８に
より説明する。図５において、図１と異なるところは電
流制限回路８であり、他は図１に示した制御系と同じで
ある。本実施例において、電流制限回路８は、電流制限
器８１，加算器８２，８３，ゲイン８４及びスイッチ８
５により構成する。
より説明する。図５において、図１と異なるところは電
流制限回路８であり、他は図１に示した制御系と同じで
ある。本実施例において、電流制限回路８は、電流制限
器８１，加算器８２，８３，ゲイン８４及びスイッチ８
５により構成する。
【００２０】インバータ出力電圧から商用電源に、ある
いは商用電源からインバータ出力電圧に切り換えて負荷
に電力を供給する切り換え動作において、商用電源電圧
とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差電圧に
より商用電源とインバータ間を流れる横流が発生する。
この横流は商用電源系統のリアクトルとインバータ側の
フィルタリアクトルのみで制限されるために、僅かな差
電圧でも過大な横流となり、例えば商用電源からインバ
ータ出力電圧に切り換えても無停電電源装置のインバー
タ側で過電流を検出し、再度商用電源に切り換えてしま
うといった動作を繰り返すことになる。そこで、このよ
うな切り換え時は図６に示すような運転・停止などのシ
ーケンス動作をつかさどる上位の制御指令部（図示は省
略）から電圧追従指令を電圧指令作成部４に入力すると
ともに、リミッタ指令を電流制限回路８に入力する。
いは商用電源からインバータ出力電圧に切り換えて負荷
に電力を供給する切り換え動作において、商用電源電圧
とインバータ出力電圧に差電圧があると、この差電圧に
より商用電源とインバータ間を流れる横流が発生する。
この横流は商用電源系統のリアクトルとインバータ側の
フィルタリアクトルのみで制限されるために、僅かな差
電圧でも過大な横流となり、例えば商用電源からインバ
ータ出力電圧に切り換えても無停電電源装置のインバー
タ側で過電流を検出し、再度商用電源に切り換えてしま
うといった動作を繰り返すことになる。そこで、このよ
うな切り換え時は図６に示すような運転・停止などのシ
ーケンス動作をつかさどる上位の制御指令部（図示は省
略）から電圧追従指令を電圧指令作成部４に入力すると
ともに、リミッタ指令を電流制限回路８に入力する。
【００２１】これらの上位からの制御指令に応じて電圧
指令作成部４では、通常はａ側に接続しているスイッチ
４１をｂ側に接続し、電圧検出回路６で検出した商用電
源２の電源電圧Ｖuvbを電圧指令Ｖuvrとして電圧制御系
３１に出力し、電圧制御系３１ではインバータ出力電圧
Ｖuvをその電圧指令Ｖuvb に一致するように制御する。
さらに、電圧検出回路６で検出する商用電源電圧は、電
圧検出回路６を構成するフィルタ，増幅器等による検出
誤差と位相差が存在し、これらの検出誤差によって生じ
る差電圧による横流を以下の動作により抑制する。すな
わち、上位の制御指令部から電圧指令作成部４に電圧追
従指令を入力するとともに、この電圧追従指令とは別に
リミッタ指令を電流制限回路８に入力し、スイッチ８５
をＯＮ状態にして電圧追従時の電圧指令を補正し出力電
圧を制御することで横流をさらに良好に確実に抑制する
ことである。すなわち、図５の実施例では切り換える際
に電圧指令値を変更すると共に、変更した電圧指令値を
補正することで線間電圧Ｖuvと線間電圧Ｖwvの大きさを
制御し、横流を確実に抑制するものである。
指令作成部４では、通常はａ側に接続しているスイッチ
４１をｂ側に接続し、電圧検出回路６で検出した商用電
源２の電源電圧Ｖuvbを電圧指令Ｖuvrとして電圧制御系
３１に出力し、電圧制御系３１ではインバータ出力電圧
Ｖuvをその電圧指令Ｖuvb に一致するように制御する。
さらに、電圧検出回路６で検出する商用電源電圧は、電
圧検出回路６を構成するフィルタ，増幅器等による検出
誤差と位相差が存在し、これらの検出誤差によって生じ
る差電圧による横流を以下の動作により抑制する。すな
わち、上位の制御指令部から電圧指令作成部４に電圧追
従指令を入力するとともに、この電圧追従指令とは別に
リミッタ指令を電流制限回路８に入力し、スイッチ８５
をＯＮ状態にして電圧追従時の電圧指令を補正し出力電
圧を制御することで横流をさらに良好に確実に抑制する
ことである。すなわち、図５の実施例では切り換える際
に電圧指令値を変更すると共に、変更した電圧指令値を
補正することで線間電圧Ｖuvと線間電圧Ｖwvの大きさを
制御し、横流を確実に抑制するものである。
【００２２】ここで、電流制限回路８の動作について説
明する。
明する。
【００２３】図示のように電流制限回路８ではＵ相イン
バータ電流ＩinvＵ とＷ相インバータ電流ＩinvＷ を電
流検出器１４４で検出して取り込み、Ｖ相インバータ電
流ＩinvＶを加算器８２により、ＩinvＶ＝−（ＩinvＵ
＋ＩinvＷ）の関係から算出し、各々のインバータ電流
の大きさと方向を電流制限器８１で検知する。インバー
タ電流の大きさと方向を検知する所定の不感帯を設定し
た電流制限器８１を介した後は、加算器８３により図示
のごとく電圧指令Ｖuvに対応する電圧補正量と電圧指令
Ｖwvに対応する電圧補正量を算出し、ゲイン８４を乗じ
て電圧制御系３１に出力する。電圧制御系３１では、加
算器３１４により電圧指令作成部４からの電圧指令Ｖuv
r＝Ｖuvb及びＶwvr＝Ｖwvbを補正する。すなわち、図７
の概念図に示すように時刻ｔ０以前はＶuvr＝Ｖuv０ と
し、時刻ｔ０〜ｔ３の期間はＶuvr＝Ｖuvbとして、さら
に電流制限回路８から出力される補正量に応じて電圧制
御系３１の電圧指令を補正する。
バータ電流ＩinvＵ とＷ相インバータ電流ＩinvＷ を電
流検出器１４４で検出して取り込み、Ｖ相インバータ電
流ＩinvＶを加算器８２により、ＩinvＶ＝−（ＩinvＵ
＋ＩinvＷ）の関係から算出し、各々のインバータ電流
の大きさと方向を電流制限器８１で検知する。インバー
タ電流の大きさと方向を検知する所定の不感帯を設定し
た電流制限器８１を介した後は、加算器８３により図示
のごとく電圧指令Ｖuvに対応する電圧補正量と電圧指令
Ｖwvに対応する電圧補正量を算出し、ゲイン８４を乗じ
て電圧制御系３１に出力する。電圧制御系３１では、加
算器３１４により電圧指令作成部４からの電圧指令Ｖuv
r＝Ｖuvb及びＶwvr＝Ｖwvbを補正する。すなわち、図７
の概念図に示すように時刻ｔ０以前はＶuvr＝Ｖuv０ と
し、時刻ｔ０〜ｔ３の期間はＶuvr＝Ｖuvbとして、さら
に電流制限回路８から出力される補正量に応じて電圧制
御系３１の電圧指令を補正する。
【００２４】なお、図５に示す電流制限回路８の構成に
よる電圧指令の補正方法は、インバータ電流が正の場合
（インバータから流れ出る電流を正）で電流制限回路８
に設定した不感帯より大きい場合は正の電圧補正量、イ
ンバータ電流が負の場合で電流制限回路８に設定した不
感帯より小さい場合は負の電圧補正量が出力され電圧指
令を補正することになる。すなわち、電圧補正量の分だ
け電圧指令値を減ずるようになり出力電圧が制御される
ことになる。このような方式により電圧指令を補正する
ことにより、インバータ出力電圧を制御できることから
商用の交流電源との差電圧が小さくでき、商用電源電圧
とインバータ出力電圧の差電圧によりインバータ側に流
入、あるいはインバータ側から流出するインバータ電流
を所定値以下に抑制できることになる。
よる電圧指令の補正方法は、インバータ電流が正の場合
（インバータから流れ出る電流を正）で電流制限回路８
に設定した不感帯より大きい場合は正の電圧補正量、イ
ンバータ電流が負の場合で電流制限回路８に設定した不
感帯より小さい場合は負の電圧補正量が出力され電圧指
令を補正することになる。すなわち、電圧補正量の分だ
け電圧指令値を減ずるようになり出力電圧が制御される
ことになる。このような方式により電圧指令を補正する
ことにより、インバータ出力電圧を制御できることから
商用の交流電源との差電圧が小さくでき、商用電源電圧
とインバータ出力電圧の差電圧によりインバータ側に流
入、あるいはインバータ側から流出するインバータ電流
を所定値以下に抑制できることになる。
【００２５】以上述べた動作により、双方向スイッチ５
がＯＮ状態で商用電源とインバータ出力電圧が重なる期
間における過大な横流をより良好に抑制できる。
がＯＮ状態で商用電源とインバータ出力電圧が重なる期
間における過大な横流をより良好に抑制できる。
【００２６】図８に、図５に示す本発明の第２の実施形
態の変形例を示す。
態の変形例を示す。
【００２７】図８に示す第２の実施形態の変形例は、ゲ
イン８４をリミッタ指令に応じて可変するものである。
すなわち、上位の制御指令部からリミッタ指令無しの場
合はゲインＧｃ＝０として電圧補正量を出力しないよう
にする。これに対し、リミッタ指令有りの場合はゲイン
８４を設定する所定の値として電圧補正量を出力し、電
圧制御系３１の電圧指令を補正するものである。このよ
うな動作により図５と同じように、商用電源とインバー
タ出力電圧が重なる期間における過大な横流をより良好
に抑制できる。
イン８４をリミッタ指令に応じて可変するものである。
すなわち、上位の制御指令部からリミッタ指令無しの場
合はゲインＧｃ＝０として電圧補正量を出力しないよう
にする。これに対し、リミッタ指令有りの場合はゲイン
８４を設定する所定の値として電圧補正量を出力し、電
圧制御系３１の電圧指令を補正するものである。このよ
うな動作により図５と同じように、商用電源とインバー
タ出力電圧が重なる期間における過大な横流をより良好
に抑制できる。
【００２８】本発明の第２の実施形態を単相出力制御に
適用した場合の実施例を図９，図１０に示す。図５，図
８において、電圧形ＰＷＭインバータ１３が単相出力に
なっただけで、電圧制御系の構成は同じである。すなわ
ち、図示のように電流制限回路８ではインバータ電流を
電流検出器１４４で検出して取り込み、不感帯を設定し
た電流制限器８１を介して電圧補正量を算出し、ゲイン
８４を乗じて電圧制御系３１に出力する。電圧制御系３
１では、加算器３１４により電圧指令作成部４からの電
圧指令Ｖｒ＝Ｖｂを電流制限回路８からの電圧補正量で
補正する。このような動作により、商用電源とインバー
タ出力電圧が重なる期間における過大な横流を抑制でき
る。
適用した場合の実施例を図９，図１０に示す。図５，図
８において、電圧形ＰＷＭインバータ１３が単相出力に
なっただけで、電圧制御系の構成は同じである。すなわ
ち、図示のように電流制限回路８ではインバータ電流を
電流検出器１４４で検出して取り込み、不感帯を設定し
た電流制限器８１を介して電圧補正量を算出し、ゲイン
８４を乗じて電圧制御系３１に出力する。電圧制御系３
１では、加算器３１４により電圧指令作成部４からの電
圧指令Ｖｒ＝Ｖｂを電流制限回路８からの電圧補正量で
補正する。このような動作により、商用電源とインバー
タ出力電圧が重なる期間における過大な横流を抑制でき
る。
【００２９】なお、本発明の実施の形態では、商用電源
からインバータ出力電圧に切り換える場合を例にして説
明したが、逆にインバータ出力電圧から商用電源に切り
換える場合も同様な実施の形態で同様な動作を行うこと
により商用電源とインバータ出力電圧が重なる期間にお
ける過大な横流をより良好に確実に抑制できる。
からインバータ出力電圧に切り換える場合を例にして説
明したが、逆にインバータ出力電圧から商用電源に切り
換える場合も同様な実施の形態で同様な動作を行うこと
により商用電源とインバータ出力電圧が重なる期間にお
ける過大な横流をより良好に確実に抑制できる。
【００３０】本発明の第３の実施形態の実施例を図１１
に示す。図１１は図５において、図示のように電圧指令
作成部４を省略した構成としたもので、電圧制御系の構
成は同じである。すなわち、図示のように電流制限回路
８ではインバータ電流を電流検出器１４４で検出して取
り込み、不感帯を設定した電流制限器８１等を介して電
圧補正量を算出し、ゲイン８４を乗じて電圧制御系３１
に出力する。電圧制御系３１では、加算器３１４により
基準正弦波電圧発生回路１０からの電圧指令を補正する
ように動作する。このような動作により、商用電源とイ
ンバータ出力電圧が重なる期間における過大な横流を抑
制できる。なお、本発明の実施の形態の変形例は、単相
出力とした場合あるいはゲインＧｃ＝０とする場合等が
あるが、いずれにおいても商用電源からインバータ出力
電圧に切り換える場合、逆にインバータ出力電圧から商
用電源に切り換える場合も商用電源とインバータ出力電
圧が重なる期間における過大な横流をより良好に確実に
抑制できる。
に示す。図１１は図５において、図示のように電圧指令
作成部４を省略した構成としたもので、電圧制御系の構
成は同じである。すなわち、図示のように電流制限回路
８ではインバータ電流を電流検出器１４４で検出して取
り込み、不感帯を設定した電流制限器８１等を介して電
圧補正量を算出し、ゲイン８４を乗じて電圧制御系３１
に出力する。電圧制御系３１では、加算器３１４により
基準正弦波電圧発生回路１０からの電圧指令を補正する
ように動作する。このような動作により、商用電源とイ
ンバータ出力電圧が重なる期間における過大な横流を抑
制できる。なお、本発明の実施の形態の変形例は、単相
出力とした場合あるいはゲインＧｃ＝０とする場合等が
あるが、いずれにおいても商用電源からインバータ出力
電圧に切り換える場合、逆にインバータ出力電圧から商
用電源に切り換える場合も商用電源とインバータ出力電
圧が重なる期間における過大な横流をより良好に確実に
抑制できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、無停電電源装置におい
て商用電源からインバータ出力電圧に、あるいはインバ
ータ出力電圧から商用電源に切り換える際、両者の重な
り期間に発生する横流を良好に確実に抑制できる。この
結果、負荷に安定した電力を無瞬断で供給できることに
なり信頼性が向上する。
て商用電源からインバータ出力電圧に、あるいはインバ
ータ出力電圧から商用電源に切り換える際、両者の重な
り期間に発生する横流を良好に確実に抑制できる。この
結果、負荷に安定した電力を無瞬断で供給できることに
なり信頼性が向上する。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施形態を説明する図。
【図４】単相出力の場合の第１の実施形態の構成図。
【図５】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明する図。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明する図。
【図８】本発明の第２の実施形態の変形例の構成図。
【図９】単相出力の場合の第２の実施形態の構成図。
【図１０】単相出力の場合の第２の実施形態の変形例の
構成図。
構成図。
【図１１】本発明の第３の実施形態の構成図。
１…無停電電源装置、２…交流電源、３…電圧制御装
置、４…電圧指令作成部、５…双方向スイッチ、６…電
圧検出回路、７…負荷、８…電流制限回路、９…位相検
出回路、１０…基準正弦波電圧発生回路、１１…コンバ
ータ、１２…平滑コンデンサ、１３…電圧形ＰＷＭイン
バータ、１４…ＬＣフィルタ、３１…電圧制御系、３２
…ＰＷＭ制御系、３３…搬送波信号、４１，８５…スイ
ッチ、８１…電流制限器、８２，８３，３１１，３１
３，３１４…加算器、８４…ゲイン、１４１…交流リア
クトル、１４２…コンデンサ、１４３…電圧検出器、１
４４…電流検出器、３１２…制御演算。
置、４…電圧指令作成部、５…双方向スイッチ、６…電
圧検出回路、７…負荷、８…電流制限回路、９…位相検
出回路、１０…基準正弦波電圧発生回路、１１…コンバ
ータ、１２…平滑コンデンサ、１３…電圧形ＰＷＭイン
バータ、１４…ＬＣフィルタ、３１…電圧制御系、３２
…ＰＷＭ制御系、３３…搬送波信号、４１，８５…スイ
ッチ、８１…電流制限器、８２，８３，３１１，３１
３，３１４…加算器、８４…ゲイン、１４１…交流リア
クトル、１４２…コンデンサ、１４３…電圧検出器、１
４４…電流検出器、３１２…制御演算。
フロントページの続き (72)発明者 叶田 玲彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 嶋田 恵三 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 梅津 秀恭 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 国貞 秀明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 5G015 FA13 GA06 HA13 JA11 JA24 JA34 5H007 AA06 AA07 BB05 CA01 CB02 CB05 CC09 DA05 DA06 DB02 DB03 DC05 EA13 FA03 FA14 HA02
Claims (5)
- 【請求項１】直流電圧を電圧形ＰＷＭインバータにより
所望の大きさと周波数の交流電圧に変換する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧を交流リアクトル
とコンデンサから構成されるＬＣフィルタで平滑化する
手段と、前記ＬＣフィルタの出力電圧を検出して出力電
圧が電圧指令値に一致するよう電圧制御する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータを交流電源として負荷に電力
を供給する手段とは別に、商用の交流電源を負荷に供給
する手段を備えた電力変換装置で、負荷電力の供給を一
方の交流電力から他方の交流電力に切り換えるときに、 前記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧制御系の電圧指
令値を、前記商用の交流電源電圧から作成する手段を設
けて電圧形ＰＷＭインバータの電圧指令値を変更するこ
とを特徴とする電力変換装置の電流制限方法。 - 【請求項２】直流電圧を電圧形ＰＷＭインバータにより
所望の大きさと周波数の交流電圧に変換する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧を交流リアクトル
とコンデンサから構成されるＬＣフィルタで平滑化する
手段と、前記ＬＣフィルタの出力電圧を検出して出力電
圧が電圧指令値に一致するよう電圧制御する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータを交流電源として負荷に電力
を供給する手段とは別に、商用の交流電源を負荷に供給
する手段を備えた電力変換装置で、負荷電力の供給を一
方の交流電力から他方の交流電力に切り換えるときに、 出力電圧制御系の電圧指令値を、前記商用電源電圧から
作成する手段を設けて電圧指令値を変更し、さらに前記
電圧形ＰＷＭインバータのインバータ側電流を検出し、
検出した電流から電圧指令補正量を演算して、商用電源
電圧から作成した前記出力電圧制御系の電圧指令値を補
正し、インバータ出力電圧の大きさを制御することを特
徴とする電力変換装置の電流制限方法。 - 【請求項３】直流電圧を電圧形ＰＷＭインバータにより
所望の大きさと周波数の交流電圧に変換する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧を交流リアクトル
とコンデンサから構成されるＬＣフィルタで平滑化する
手段と、前記ＬＣフィルタの出力電圧を検出して出力電
圧が電圧指令値に一致するよう電圧制御する手段と、前
記電圧形ＰＷＭインバータを交流電源として負荷に電力
を供給する手段とは別に、商用の交流電源を負荷に供給
する手段を備えた電力変換装置で、負荷電力の供給を一
方の交流電力から他方の交流電力に切り換えるときに、 前記電圧形ＰＷＭインバータのインバータ側電流を検出
し、検出した電流から電圧指令補正量を演算して、出力
電圧制御系の電圧指令値を補正し、インバータ出力電圧
の大きさを制御することを特徴とする電力変換装置の電
流制限方法。 - 【請求項４】請求項２または３において、 前記電圧形ＰＷＭインバータのインバータ側電流を検出
し、検出した電流から電圧指令補正量を演算する方法
は、所定の不感帯を設けた電流制限器により検出したイ
ンバータ電流の大きさと方向を検知して演算し、かつス
イッチによって該電圧指令補正量の出力を制御すること
を特徴とする電力変換装置の電流制限方法。 - 【請求項５】請求項２または３において、 前記電圧形ＰＷＭインバータのインバータ側電流を検出
し、検出した電流から電圧指令補正量を演算する方法
は、所定の不感帯を設けた電流制限器により検出したイ
ンバータ電流の大きさと方向を検知して演算し、かつ該
電圧指令補正量の大きさを調整するゲインの大きさを制
御することによって、前記電圧指令補正量の出力を制御
することを特徴とする電力変換装置の電流制限方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213709A JP2000050529A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 電力変換装置の電流制限方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213709A JP2000050529A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 電力変換装置の電流制限方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000050529A true JP2000050529A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16643699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10213709A Pending JP2000050529A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 電力変換装置の電流制限方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000050529A (ja) |
Cited By (12)
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-
1998
- 1998-07-29 JP JP10213709A patent/JP2000050529A/ja active Pending
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