JPH03164038A - インバータ装置 - 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、インバータと予備電源とを交流スイッチで
切り換えて負荷に電力を供給するインバータ装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 第２図は、例えば特開昭６３−１６７６４４号公報に開
示されている従来のインバータ装置を示すブロック図で
ある。図において、■は予備電源、２はこの予＠電源１
に接続されて交流を直流に変換する整流器、３はこの整
流器２の出力側に接続されて直流フィルタ（ＤＣフィル
タ）の一部を構成する第ｌのりアクタ、４はこの第１の
りアクタ３の出力側に接続されてＤＣフィルタの残部を
構成する第１のコンデンサ、５はＤＣフィルタを介して
整流器２の出力側に接続され、直流を交流に変換するイ
ンバータ、６はこのインバータ５の出力側に接続されて
交流フィルタ（ＡＣフィルタ）の一部を構戊する第２の
りアクタ、７はこの第２のりアクタ６の出力側に接続さ
れてＡＣフィルタの残部を構戊する第２のコンデンサ、
８はＡＣフィルタを介してインバータ５の出力側に接続
された第１の交流スイソチ例えば第ｌのサイリスクスイ
ッチ、９は予備電源ｌに接続された第２の交流スイッチ
例えば第２のサイリスタスイノチ、１０は第１のサイリ
スクスイッチ８および第２のサイリスクスイッチ９の出
力側に接続され、インバータ５または予備電源１から電
力が供給される負荷、１ｌはＡＣフィルタに接続されて
インバータ５側の電圧の位相を検出する第１のシュミッ
トトリガ回路、ｌ２は予備電源１に接続されてその電圧
の位相を検出する第２のシュミットトリガ回路、ｌ３は
これら第１のシュミットトリガ回路ＬＬ第２のシュミッ
トトリガ回路１２の出力側に接続されて各出力信号から
電圧の位相差を検出する位相差検出回路、ｌ４は第ｌの
サイリスクスイッチ８と負荷ｌＯの間に設けられ、負荷
ｌＯに流れる負荷電流を検出する変流器、１５はこれら
位相差検出回路ｌ３および変換器ｌ４に接続され、変換
器ｌ４が検出した負荷電流の検出信号ｉＬから位相差検
出回路１３の電圧位相差信号θを差し引く加算器、１６
はこの加算器ｌ５に接続されてその出力信号Ｃ，を入力
としてこれを増幅するＰＬＬアンブ、ｌ７はこのＰＬＬ
アンプｌ６に並列接続されたコンデンサ、１８はＰＬＬ
アンプｌ６の出力側に接続されてその出力信号Ｃｔを入
力とする電圧制御発振罰、ｌ９はこの電圧制御発振器１
８に接続されてその出力信号を入力とする電圧制御回路
を示し、その出力信号でインバータ５の出力電圧を制御
する。

第３図は供給電力切り換え前の予備電ｉｔの電圧ベクト
ル■８と、インバータ５の電圧ベクトル■，との位相関
係を示すベクトル図であり、そして第４図（ａ）〜（ｇ
）は第２図に示した従来のインバータ装置の各部の波形
図である。なお、第４図（ａ），　（ｂ）のハッチング
部分はそれぞれ第２のサイリスクスイッチ９、第１のサ
イリスクスイッチ８のオン期間を示し、重なり部分（時
刻ｔ１〜【２）は第ｌのサイリスタスイノチ８を投入し
てから第２のサイリスクスイッチ９を遮断する（メーク
・ビフォア・ブレーク方式）までの期間である。

従来のインバータ装置は上述したようにｔＭＩｌ＆され
ており、通常、予備電＃ｌからインバータ５を介して負
荷ｌＯへ電力を供給している（第４図の時刻１，以降）
。しかしながら、インバータ５の故障時には第ｌのサイ
リスクスイッチ８をオンからオフへかつ第２のサイリス
クスイノチ９をオフからオンへ無遮断で切り換えて予備
電＃１から負荷ｌＯへ直接電力を供給するため、第ｌの
シュミットトリガ回路ｌ１および第２のシュミットトリ
ガ回路ｌ２からの出力信号に基づいた電圧位相差を位相
差検出回路ｌ３で検出して加算器ｌ５へ電圧位相差信号
θを出力し、加算器１５は変流器ｌ４からの負荷電流検
出信号ｉＬから電圧位相差信号θを差し引いた出力信号
ＣＩをＰＬＬアンプｌ６へ供給する。したがって、ＰＬ
Ｌアンプｌ６の出力信号Ｃ，に基づいてインバータ５は
予備電ＩＩｊｔに対して常時同期運転される。

さらに、負荷ｌＯへ供給する電力を予備電源ｌからイン
バータ５へ切り換える前には、予６ｍ電源ｌの電圧ベク
トル■８に対してインバータ５の電圧の電圧ベクトルＶ
エは負荷電流検出信号ｉＬに見あった電圧位相差信号θ
（第４図（ｅ））分だけ位相が進んだ状態に制御されて
いる。この状態では加算器ｌ５の出力信号Ｃ１　（第４
図（ｆ））は“０”となっている。そして、時刻１．−
１１の間で予備電源１からインバータ５へ切り換えると
、第２のサイリスクスイノチ９、第１のサイリスクスイ
ッチ８はそれぞれ第４図（ａ），　（ｂ）のハンチング
部分のように制御され、泣相差検出回路ｌ３の電圧位相
差信号θは“０”となるため、変流器ｌ４からの負荷電
置検出信号ＩＬ　　（第４図（ｄ））から電圧位相庄信
号θを差し引いた、加算器ｌ５の出力信号ＣＩは第４図
（ｒ）のようになり、ＰＬＬアンプ１６の出力（Ｂ　号
Ｃ２は第４図（ｇ）のようになる。したがって、出力信
号Ｃ，の増加によって電圧制御発振器【８の周波数が増
加するため、この増加した周波数の出力信号を入力とす
る電圧制御回路ｌ９によってインバータ５は出力電圧が
制御され、第ｌのサイリスクスイッチ８と第２のサイリ
スクスイッチ９とのオーハラップ中に負荷電流が徐々に
インバータ５側へ移行するので（第４図（ａ），　（ｂ
））、負荷電圧■，（第４図（Ｃ））は変動しなくなる
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のインバータ装置では、負荷電流を直接制御するの
ではなく、インバータと予備電源との位相差を調整する
ことによって間接的に負荷電流を移行させる。したがっ
て、インバータ出力系と予備電源とのインピーダンス関
係に応じて、負荷電流の移行をスムーズに行なわせるた
めの適度な位相差を、試行錯誤的調整によって見つけだ
さなければならないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、インバータ出力系と予備電源のインピーダ
ンスに関係なく、無調整で負荷電流を移行させることが
できるインバータ装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るインバータ装置は、負荷に組み合わされ
、切り換え指令に応答して負荷電流の検出信号を制御し
、前記インバータの負荷電流分担指令信号を作る手段と
、電流制御マイナールーフの電流基準を構戊するｌ要素
として前記負荷電流分担指令信号を加算する電流基準合
戊手段を含み、前記インバータを制御する手段とを設け
たものである。

［作　用］ この発明においては、電流制御マイナーループによって
インバータ出力電流が制御され、その電流基準内でイン
バータが分担する負荷電流分つまり負荷電流分担指令信
号を、切り換え指令に応答して増加または減少させるこ
とにより、インバタと予備電源を相互に切り換える際の
負荷電流を切り換え側に円滑に移行させる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第ｌ
図はこの発明に係るインバータ装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、図において１は予ＯＭ　７ｉＸ　’Ｉ
Ｉ、２Ａは第２図中の整流器２に代わるコンバータ、３
〜ＩＯおよび１４は第２図において説明したものと同じ
である。なお、ｌ４はここでは第Ｙの”ｌ　’ｔＡｆ．
　？；Ｒと云う。２０はコンバータ２Ａの入力側に接続
された商用電源、２ｌはインバータ５と第１のサイリス
タスイノチ８の間に設けられ、インバータ５の出力電流
Ｉｔを検出する第２の変流ｗ　（ＣＴ）、２２は第１の
サイリスクスイッチ８の入力側に接続されてインバータ
５側の電圧Ｖｎを検出する第１の検出用変圧器（ＰＴ）
、２３は第２のサイリスクスイソチ９の人力側に接続さ
れて予備電＃ｌの電圧■８を検出する第２のＰＴ．｛Ｏ
は第２のＰＴ２ａの他側に接続されて予備電源ｌと同期
する位相ロツクルーブ（ＰＬＬ）回路であり、継続接続
された位相比較圏（ＰＣ）３１、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）３２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３およひカウ
ンタ３４から構代されている。３５はこのＰ１、１，回
路３０中のカウンタ３４の出力側に接続され、例えば正
弦波の数値テーブルが記憶されたＲＯＭなどのメモリ（
図示しない）と乗算形Ｄ／Ａコンバータ（図示しない）
で構或され、カウンタ３４が出力する位相信号に対応し
た２種類の正弦波基準信号Ｖｎ＊Ｉｃ＊を出力する正弦
波発生回路、３６．　３７はそれぞれ第１のＰＴ２２，
第２のＰＴ２３の他測に接続されてインバータ出力電圧
信号、予＠電源電圧信号を直流電圧に変換する第Ｌの整
流回路、第２の整流回路、３８はこれら整流回路３６お
よび３７の出力側と正弦彼発生回路３５の間に接続され
て前記直流電圧の差を積分し、正弦波発生回路３５の出
力正弦波の振幅を制御する積分器、４０は後述する負荷
電流分担コントローラの出力側、第１のＰＴ２２の池側
、第２のＣＴ２１の出力側および正弦波発生回路３５の
出力側に接続された電流制御マイナーループ付き電圧制
御回路であり、正弦波基準信号ｖｎ＊とインバータ５側
の電圧Ｖｎとの偏差を検出する第１の減算器５ｌ、この
第１の減算ｒｔｒ５１の電圧偏差が０となるように制御
する電圧フントｏ　−　ラ（ＪＣ）４１、このＶＣ４　
１の出力■８と正弦波基準信号Ｉｃ＊とを加算する第１
の加算器５２、この第ｌの加算器５２の出力と後述する
負荷電流分担コントローラからの負荷電流分担指令信号
例えばｌ　ＬＣとを加算してインバータ電流基準■１＊
とする第２の加算器５３、この第２の加算器５３のイン
バータ電流基準１．＊が一定値を越えないように制限す
るリミッタ４２、このリミッタ４２を通ったインバータ
電流基１　１　＋＊とインバータ出力電流Ｉｔとの偏差
を検出する第２の減算器５４、この第２の減算謂５４の
電流偏差がＯとなるように制御する電流コントロラ（Ｃ
Ｃ）４３、およびこのＣＣ４　３の出力■い＊とインバ
ータ５側の電圧Ｖｎとの加算してインバータ出力電圧指
令ｖ０傘を合成する第３の加算器５５から構或されてい
る。４４は電流制御マイナーループ付き電圧制御回路４
０中の第３の加算器５５に接続されインバータ出力電圧
指令■，＊を高周波で変調してＶ．ネの値に応じたパル
ス幅の高周波パルス信号を出力するパルス幅変調回路（
ＰＷＭ）、４５はこのＰＷＭ４４とインバータ５の間に
接続され、ＰＷＭ４４からの高周波パルス信号を増幅し
かつインバータ５を構或する電カスイ，チング素子（図
示しない）をオン／オンする信号を出力するドライバ、
４６は負荷１Ｇへ電力を供給する電源を選択するインバ
ータ出力切り換え指令と同期した切り換え指令、４７は
第１のＣＴｌ４と第２の加算器５３との間に接続され、
負荷電流検出信号ｉＬを人力とし、これを前記切り換え
指令４６に応答して負荷電流分担指令信号を出力する負
荷電流分担コントローラである。

この発明のインバータ装置．は上述したように構戊され
ており、まずインバータ５が負荷１０に電力を供給して
いる場合の動作について説明する。

ＰＬＬ回路３０中のＰＣ３１は予備電源電圧■８とカウ
ンタ３４の計数値との位相差を検出する。ＬＰＰ３２は
通常比例積分特性を有しかつＰＣ３１の位相差を積分す
る。ＶＣＯ３３はＬＰＦ３２の積分出力に応じた周波数
の信号を出力する。カウンタ３４はＶＣＯ３３が出力し
た信号の周波数を計数する。このＰＬＬ回路３０ｆｉＰ
Ｃ３１が出力する位相差がＯの状態で安定する。すなわ
ち予嬬電源ｌとカウンタ３４の出力とは周ｌ皮数および
位相が常に一致しているので、カウンタ３４の出力は予
備電源電圧の位相角を常に示している。

正弦波発生回路３５は、上述したように、例えば正弦波
の数値テーブルが記憶されたＲＯＭなどのメモリと乗算
形Ｄ／Ａコンバータで構或されており、カウンタ３４の
出力する、予備電源電圧の位ｆ目角値に応じた正弦波値
が上連したメモリから出力されると、その正弦波値はア
ナログ値に変換された後アナログ正弦波信号として出力
される。正弦波発生回路３５が出力する２種類の正弦波
基準信号ｖｎ＊と１ｃ＊は９０’の関係になっている。

これはＡＣフィルタのコンデンサ７の電圧Ｖｎと電圧Ｉ
Ｃに対応し、Ｖｎ＊は交流フィルタコンデンサ電圧基準
、ｌｃ＊は交流フィルタコンデンサ電流模擬信号となる
。正弦波基準信号ｖｎ＊とＩｃ＊は積分器３８の出力に
比例して制御される。

電流制御マイナーループ付き電圧制御回路４０の動作は
以下の通りである。ＶＣ４１は、積分要素を含んでいる
ので、コンデンサ電圧Ｖｎとその指令値ｖｎ＊との間に
誤差があれば、この誤差を積分して信号Ｖｘを出力し、
Ｖｎ＝Ｖｎ＊となるように動作する。もし予備電源電圧
ｖ８とコンデンサ電圧Ｖｎに電圧差があれば積分器３８
がその電圧差を積分し、ｖｎ＊の振幅が調整されてＶ．
＝Ｖｎ（＝Ｖｎ＊）となったところで定常状態になる。

負荷電流分担コントローラ４７は、インバータ５が負荷
１０へ給電している時には第ｌのＣＴｌ４で検出された
負荷電流検出信号ｉＬをそのまま出力ＩＬｃとして第２
の加算器５３へ出力する。したがってＶＣ４１の出力ｌ
ｘとコンデンサ電流模擬信号ＩＣ＊とｌ　ｔ．ｃとが第
１の加算器５２および第２の加算器５３によって加算さ
れ、インバータ電流基準■１＊が合成される。このイン
バータ電流基準Ｉｒ＊はリミノタ４２を通り、第２の減
算器５４によって１．との偏差が検出される。ＣＣ４３
は検出された偏差を増幅して信号■Ｌ５＊信号を出力す
る。第３の加算器５５はこの信号ＶＬｓ＊とコンデンサ
電圧Ｖｎの検出信号とを加算し、インバータ出力電圧指
令すなわちインバタ電圧基準■１＊を作り、ＰＷＭ４４
に供給する。ＰＷＭ４４はＶ２本を高周波でパルス幅変
調し、変話された高周波パルス信号はドライバ４５を通
じてインバータ５の電力用スイッチング素子をオン／オ
フする。

インバータ５の出力側にはパルス幅変調された矩形波（
平均値■１＊に比例した正弦波）が出力される。このパ
ルス幅変調された矩形波はＡＣフィルタの第２のりアク
タ６および第２のコンデンサ７によって変調周波数戊分
が除かれ、なめらかな正弦波Ｖｎとして現われる。

いまインバータ５が負荷電流を供給しているから、イン
バータ５が流すべき電流はＩ　，＝　ｉ　Ｌ＋Ｉｃであ
る。この電流はインバータ電流基準１１＊を構成する成
分のうち！Ｌ＝Ｉｃ＊たけでほとんど流すことかでき、
ＶＣ４　１が出力するｌｘはＩｃと■ｏ＊の誤差を補正
するだけの小さなレヘルである。

次にインバータ５から予備電源１に切り換えるときには
、第２のサイリスクスイッチ９をオンにし、続いて切り
換え指令４６を負荷電流分担コントローラ４７に与える
。負荷電流分担コントローラ４７が出力Ｉ　ＬＣを０と
するので、インバータ電流はコンデンサ電流１ｃのみと
なり、負荷電流は予備電源１に移行する。その後第１の
サイリスクスイノチ８をオフにすることにより切り換え
が完了する。

次に予備電源１からインバータ５に切り換えるとまには
、第ｌのサイリスクスイッチ８をオンにし、続いて切り
換え指令４６を負荷電流分担コントローラ４７に与える
。負荷電流分担コントローラ４７は出力Ｉ　ＬＣをｉＬ
とするので、インバータ電流はコンデンサ電流Ｉｃとｉ
Ｌの和になり、負荷電流はインバータ５に移行する。そ
の後第２のサイリスクスイノチ９をオフにすることによ
り切り換えが完了する。

負荷電流分担コントローラ４７はリレーあるいはアナロ
グスイ／チでもよい。この場合、負荷電流の移行は負荷
電流分担コントローラ４７の応答速度で行なわれる。ま
た負荷電流分担コントローラ４７はある時定数で負荷電
流分担指令信号を増加または減少させてもよい。このと
き負荷電流はその時定数で移行する。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、この発明は、負荷に組み合わさ
れ、切り換え指令に応答して負荷電流の検出信号を制御
し、前記インバータの負荷電流分担指令信号を作る手段
と、電流制御マイナールブの電流基準を構戊する１要素
として前記負荷電流分担指令信号を加算する電流基準合
成手段を含み、前記インバータを制御する手段とを設け
たので、無調整でインバータと予備電源を相互に切り換
える際の負荷電流の移行が円滑に行なわれると云う効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来のインバータ装置を示すブロノク図、第３図，第
４図は従来のインバータ装置の動作説明用のそれぞれベ
クトル図，波形図である。 図において、１は予備電源、２０は商用電源、５はイン
バータ、６と７はＡＣフィルタを構戊する第２のりアク
タと第２のコンデンサ、８と９は第１のサイリスクスイ
ッチ、１０は負荷、ｌ４と２１は第１のＣＴと第２のＣ
Ｔ，３５は正弦波発生回路、４０は電流制御マイナール
ープ付き電圧制御回路、５２と５３は第１の加算器と第
２の加算器、４６は切り換え指令、４７は負荷電流分担
コントローラである。 なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータと予備電源とを交流スイッチで切り換え
   て負荷に電力を供給するインバータ装置において、 前記負荷に組み合わされ、切り換え指令に応答して負荷
   電流の検出信号を制御し、前記インバータの負荷電流分
   担指令信号を作る手段と、 インバータ出力電流を制御する電流制御マイナーループ
   の電流基準を構成する１要素として前記負荷電流分担指
   令信号を加算する電流基準合成手段を含み、前記インバ
   ータを制御する手段と、を備えていることを特徴とする
   インバータ装置。