JPH0223066A - インバータ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高調波電流抑制装置や無効電力補償装置に
用いる電圧型インバータにおいて、直流エネルギ蓄積用
の直流コンデンサの電圧を一定に制御するためのインバ
ータ制御方式に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば従来の箭調波電流抑制装置は、第４図に示す、１
、うに、系統電圧■、の電力系統１に・インピーダンス
ｊＸｓを有する連系リアクトル２および連系スイッチ３
を直列に介して電圧型インバータ４の交流側端子４ａを
接続するとともに、電圧型インバータ４の直流側端子４
ｂに直流コンデンサ５を接続し、この直流コンデンサ５
を整流器７およびスイッチ８を介して電力系統１に接続
している。

この高調波電流抑制装置は、予めスイッチ８をオンにし
て直流コンデンサ５を初期充電して電圧Ｅ０を設定値Ｅ
＋１の９０％程度にしておき、スイッチ８をオフにした
後、連系スイッチ３をオンにすることにより、電圧型イ
ンバータ４と電力系統ｌとを連系させる。

そして、この連系した状態で制御回路（図示せず）が例
えば負荷６に流れる電流の高調波成分に恭づいて電圧型
インバータ４のスイッチ素子をオンオフ制御することに
より、負荷６から電力系統１へ流入する高調波電流をキ
ャンセルする補償電流を電力系統１に注入して高調波電
流の電力系統ｌへの流出を防止する。

このような高調波電流抑制装置の場合、系統電圧Ｖ３と
電圧型インバータ４の出力電圧■１　（系統電圧Ｖ、と
同じ周波数の成分）との位相差がφ（ｒ　ａ　ｄ）とす
ると、電力系統１から電圧型インバータ４へ流入する有
効電力Ｐは、 Ｐ＝　（Ｖｓ　”　／Ｘｓ　）　　・φで与えられ、こ
の有効電力Ｐによって直流コンデンサ５の電圧Ｅｏが変
動（例えば上昇）し、この変動が高調波抑制動作に悪影
響を与えるので、制？）１１回路で、直流コンデンサ５
の電圧ＥＤに基づいて電圧型インバータ４のスイッチ素
子をオンオフ制御することにより、直流コンデンサ５の
電圧Ｅ０を一定の設定値ＥＤ８に制御する必要がある。

このため、上記の制御回路は、具体的には第５図のよう
な構成になっている。すなわち、この制御３１回路は、
前記した一定の設定値ＥＤｌｌに対応する設定値ａｌｌ
ｌ＋と直流コンデンジ５の電圧Ｅ０を検出する電圧検出
回路（図示せず）から出力されるコンデンサ電圧検出電
圧ｅＤとの偏差１３ｘを減算回Ｍ３１１で求め、ｆＪＩ
ｉ算回路１１から出力される偏差（＋Ｘを比例積分微分
要索（ｐＨ）要素）１２に通し、比例積分微分型ｌｉ：
１２の出力ｖＸと高調波検出回路（図示せず）の出力ｖ
Ｈとを加算回路１３で加算し、加算回路１３の出力ＶＡ
をパルス幅変調回路１４で方形波電圧ｖ０に変換し、こ
の方形波電圧ｖ０でもって電圧型インバータ４のスイッ
チ素子をオンオフ制御することにより、上記したように
直流コンデンサ５の電圧Ｅ０を一定の設定値ＥＤ１１に
制御し、かつ負荷６から電力系統ｌへ流入する高調波電
流をキャンセルする補償電流を電力系統１に注入して高
調波電流の電力系統１への流出を防止するようになっ“
ζいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来例では、電圧型インバータ４を電力系統１と連
系させるときに、直流コンデンサ５の電圧Ｅ、の制御に
関してステップ応答を行わせているので、時刻ｔ０で連
系させると、連系直後にステップ応答によって電圧Ｅ０
が第６図において実線で示すように初期値Ｅｏ＋から設
定値ＥＤＩ＋に向かって上昇するが、この際にステップ
応答による電圧Ｅ０の上昇分（破線で示す）に、連系直
後における系統電圧Ｖ、と電圧型インバータ４の出力電
圧Ｖ１との位相差に基づいて電力系統１から電圧型イン
バータ４へ流入する有効電力Ｐによる電圧Ｅｏの上昇分
が加算されることになり、電圧Ｅ０が実線で示すように
定常値Ｆ、１ｌｌＩを超えて大きく上昇することになる
。この結果、電圧型インバータ４の保護のために直流側
端子４ｂに設けたブレーカ等が過電圧トリップして補償
動作が行われなくなるという問題があった。

以上のような過電圧トリップの問題を解消するには、直
流コンデンサ５の容量を大きくすることにより、系統電
圧Ｖ、と電圧型インバータ４の出力電圧■、との位相差
φに伴う有効電力Ｐの流入・流出による電圧Ｅｌｌの変
動を小さく抑えて、過電圧トリップを防止する方法も考
えられる。ところが、この方法では、直流コンデンサ５
の個数が増加したり、形状が大きくなることから、設置
スペースが増加するという問題があり、直流コンデンサ
５の８望を太き（することは好ましくない。

したがって、この発明の目的は、直流コンデンサの容置
を大きくすることなく、電圧型インバータの電力系統へ
の連系時における直流コンデンサの電圧の異常上昇を防
止することができるインバータ制御方式を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のインパーク制御方式は、連系直後において、
直流コンデンサの電圧に対応したコンデンサ電圧検出電
圧を一次遅れ要素に通して得た第１の信号電圧とコンデ
ンサ電圧検出電圧との偏差を比例積分微分要索に通し、
この比例積分微分要索から出力される第２の信号電圧に
従って電圧型インバータをスイッチングし、 所定時間経過して系統電圧と電圧型インバータの出力電
圧との位相差がなくなった後において、設定値または設
定値を一次遅れ要素に通して得た第３の信号電圧とコン
デンサ電圧検出電圧との偏差を比例積分微分要索に通し
、比例積分微分要索から出力される第４の信号電圧に従
って電圧型インバータをスイッチングすることを特徴と
する。

〔作　　　用〕

この発明の構成によれば、連系直後において、直流コン
デンサの電圧に対応したコンデンサ電圧検出電圧を一次
遅れ要素に通して得た第１の信号電圧とコンデンサ電圧
検出電圧との偏差を比例積分微分要索に通し、この比例
積分微分要索から出力される第２の信号電圧に従って電
圧型インバータをスイッチングするので、連系直後は、
第１の信号電圧とコンデンサ電圧検出電圧との偏差が負
となって直流コンデンサの電圧を下げる方向に作用する
。このため、系統電圧に対して電圧型インバータの出力
電圧の位相が遅れ電力系統から電圧型インバータへ有効
電力が流入して直流コンデンサの電圧が異常上昇しよう
としても、それが抑えられることになる。しかも、この
ときは、まだステップ応答が始まっていないので、ステ
ップ応答による直流コンデンサの電圧の上昇はなく、連
系直後の直流コンデンサの電圧の異常上昇は十分に抑え
られることになる。

そして、所定時間経過して系統電圧と電圧型インバータ
の出力電圧との位相差がなくなった後において、設定値
または設定値を一次遅れ要素に通して得た第３のｆｔＴ
号電圧電圧ンデンサ電圧検出電圧との偏差を比例積分微
分要索に通し、比例積分微分要索から出力される第４の
信号電圧に従って電圧型インバータをスイッチングする
ので、連系直後に発生する電圧型インバータの出力電圧
と系統電圧との過渡的な位相差が解消されて位相差に基
づく直流コンデンサの電圧の上昇がなくなった状態で、
直流コンデンサの電圧が設定値に近づくことになる。し
たがって、このときにも直流コンデンサの電圧の異常上
昇が抑えられることになる。

〔実　施　例〕

この発明の第１の実施例を第１図、第２図および第４図
に基づいて説明する。このインバータ制御方式は、第４
図に示したように、電力系統ｌに対し連系リアクトル２
を介して交流側端子４ａを接続するとともに、初期充電
された直流コンデンサ５に直流側端子４ｂを接続した電
圧型インバータ４を制御する制御方式である。すなわち
、このインバータ制御方式は、第１図に示すように、連
系直後においては、切替スイッチ２１をｂ側に切り替え
ることにより、直流コンデンサ５の電圧Ｅ。

に対応したコンデンサ電圧検出電圧ｅ、を一次遅れ要素
２２に通して得た第１の信号電圧ｅ□とコンデンサ電圧
検出電圧ｅ、との偏差ｅｚ、を減算器２４で求め、この
偏差ｅ□を比例積分微分要索２３に通し、この比例積分
微分要索２３から出力される第２の信号電圧４１ＵＩに
従って電圧型インバータ４をスイッチングし、 所定時間経過して系統電圧Ｖ、と電圧型インバータ４の
出力電圧■１との位相差φがなくなった後において、切
替スイッチ２１をａ側に切り替えることにより、設定値
ｅＤｌを一次遅れ要Ｂ２２に通して得た第３の信号電圧
ｅｖｔとコンデンサ電圧検出電圧ｅＤとの偏差ｅ２□を
比例積分微分要索２３に通し、比例積分微分要索２３か
ら出力される第４の信号電圧ｅｕＺに従って電圧型イン
バータ４をスイッチングする。

このインバータ制御方式においては、連系直後において
、直流コンデンサ５の電圧Ｅ、に対応したコンデンサ電
圧検出電圧ｅ０を一次遅れ要素２２にｊｙ１シて得た第
１の信号電圧ｅｙ＋とコンデンサ電圧検出電圧ｅｏとの
偏差”２１を減算器２４で求め、この減算器２４から出
力される偏差ｃｚ１を比例積分微分要索２３に通し、こ
の比例積分微分要索２３から出力される第２の信号電圧
ｅＬ１１に従って電圧型インバータ４をスイッチングす
るので、連系直後は、第１の信号電圧ｅ□とコンデンサ
電圧検出電圧ｅ、との偏差ｅｅｌが負となって直流コン
デンサ５の電圧Ｅ０を下げる方向に作用する。

このため、系統電圧Ｖ、に対して電圧型インバータ４の
出力電圧Ｖ、の位相が遅れ電力系統１がら電圧型インバ
ータ４へ有効電力Ｐが流入して直流コンデンサ５の電圧
ＥＤが異常上昇しようとしても、それが抑えられること
になる。しがも、このときは、まだステップ応答が始ま
っていないので、ステップ応答による直流コンデンサ５
の電圧Ｅ。

の上昇はなく、連系直後の直流コンデンサ５の電圧Ｅｌ
ｌの異常上昇は十分に抑えられることになる。

そして、所定時間経過して系統電圧Ｖ、と電圧型インバ
ータ４の出力電圧■、との位相差φがなくなった後にお
いて、設定値ｅｌｌＩＩを一次遅れ要素２２に通して得
た第３の信号電圧ｅｖｔとコンデンサ電圧検出電圧ｅ６
との偏差ｅｚｔを減算器２４で求め、この減算器２４で
求めた偏差ｅｚｘを比例積分微分要索２３に通し、比例
積分微分要索２３から出力される信号電圧ｅ０に従って
電圧型インバータ４をスイッチングするので、連系直後
に発止する電圧型インバータ４の出力電圧ｖ１と系統電
圧Ｖ、との過渡的な位相差φが解消されて位相差φにＪ
、％づく直流コンデンサ５の電圧ＥＩｌの上昇がなくな
った状態で、直流コンデンサ５の電圧Ｅ。

が設定値ＥＤＩＩに近づくことになる。したがって、こ
のときにも直流コンデンサ５の電圧ＥＩｌの異常上ｙが
抑えられることになる。この場合において、設定値ｅ□
も一次遅れ要′Ｊｇ２２に通して減算器２４に供給する
ようにしているので、切替スイッチ２２をｂ側からａ側
に切り替えた時にコンデンサ電圧検出電圧Ｃ０と設定値
’３１１１との間に差があって一次遅れ要素２２への入
力がステップ状に変化しても、−次遅れ要素２２の出力
側の電圧は緩やかに変化するため、切替スイッチ２２の
切替時におけるステップ応答に伴う電圧Ｅ、のオーバー
シュートをも抑えることができる。

なお、比例積分微分要索２３から出力される信号電圧ｅ
Ｕｒｒ　　ｅｇ□は加算器２５において、高調波検出電
圧ｖＮと加算され、加算器２５の出力がパルス幅変調回
路２７で方形波電圧ｖＰに変換され、この方形波電圧Ｖ
、でもって従来例と同様に電圧型インバータ４のスイッ
チ素子のオンオフが制ｊ１１されることになる。

第２図は、実施例における電圧ｅＩｌ＋　ｅｖ１＊　　
ｅＶｌの時間変化を示すタイムチャートである。第２図
では、時刻１．で連系し、時刻ｔ□で切替スイッチ２２
をｂ側からａ側に切り替えている。なお、−点鎖線は従
来例の場合の電圧ｅ９の変化を示している。

この発明の第２の実施例を第３図に基づいて説明する。

この電圧型インバータの制御方式は、設定値ｅ。を−次
遅れ要素２２に通した信号電圧Ｃヶ□を減算器２４に入
力するのに代えて、設定値ｅ□を直接減算器２４に入力
するようにしたものである。

この実施例によれば、切替スイッチ２２の切替時におけ
るステップ応答に伴う電圧Ｅｏのオーバーシェードを抑
えることができるという第１の実施例の効果は望めない
が、その他の効果は第１の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

この発明のインバータ制御方式によれば、連系直後にお
いて、直流コンデンサの電圧に対応したコンデンサ電圧
検出電圧を一次遅れ要素に通して得た第１の信号電圧と
コンデンサ電圧検出電圧との偏差を比例積分微分要索に
通し、この比例積分微分要索から出力される第２の信号
電圧に従って電圧型インバータをスイッチングし、 所定時間経過して系統電圧と電圧型インバータの出力電
圧との位相差がなくなった後において、設定値または設
定値を一次遅れ要素に通してｉ′）だ第３の信号電圧と
コンデンサ電圧検出電圧との１１．１差を比例積分微分
要索に通し、比例積分微分要索から出力される第４の信
号電圧に従って電圧型インバータをスイッチングするの
で、直流コンデンサの８璽を大きくすることなく、電圧
型インバータの電力系統への連系時における直流コンデ
ンサの電圧の異常上昇を防止することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図、第２図は第１図の各部の電圧の変化を示すタイムチ
ャート、第３図はこの発明の第２の実施例の構成を示す
ブロック図、第４図は高調波電流抑制装置のブロック図
、第５図はその制御回路のブロック図、第６図は第５図
の各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。 ｌ・・・電力系統、２・・・連系リアクトル、５・・・
直流コンデンサ、４・・・電圧型インバータ、２２・・
・−次遅れ要素、２３・・・比例積分微分要索第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電力系統に対し連系リアクトルを介して交流側端子を
   接続するとともに、初期充電された直流コンデンサに直
   流側端子を接続した電圧型インバータを制御するインバ
   ータ制御方式であって、連系直後において、前記直流コ
   ンデンサの電圧に対応したコンデンサ電圧検出電圧を一
   次遅れ要素に通して得た第１の信号電圧と前記コンデン
   サ電圧検出電圧との偏差を比例積分微分要索に通し、こ
   の比例積分微分要素から出力される第２の信号電圧に従
   って前記電圧型インバータをスイッチングし、 所定時間経過後において、設定値または前記設定値を一
   次遅れ要素に通して得た第３の信号電圧と前記コンデン
   サ電圧検出電圧との偏差を前記比インバータをスイッチ
   ングするインバータ制御方式。