JPH0487571A - インバータ装置の制御装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は定電圧・定周波数インバータ装置（以下、ＣＶ
ＣＦインバータ装置と称する）の制御装置に係り、特に
負荷に対する電力供給を商用の交流電圧源からインバー
タに切換える際に発生する交流出力電圧の変動を抑制し
得るようにしたインバータ装置の制御装置に関するもの
である。

（従来の技術） 一般に、ＣＶＣＦインバータ装置は、例えばコンピュー
タ等の瞬時停電も許されない装置に電力を供給するため
の無停電電源装置や独立電源装置として用いられている
。このＣＶＣＦインバ−夕装置は、負荷に対して常に安
定な電圧を供給することか要求される。

第４図は、この種の従来から用いられているＣＶＣＦイ
ンバータ装置の構成例を示すブロック図である。

第４図において、商用の交流電圧源１と、交流電圧源１
からの交流出力を直流に変換する第１の変換器である整
流回路２と、直流リアクトル３と、直流コンデンサ４と
、蓄電器５と、整流回路２からの直流出力を後述するゲ
ート信号Ｇ、、Ｇ、。

Ｇｖに従って変調し交流に変換する第２の変換器である
インバータ６と、交流リアクトル７と、交流コンデンサ
８と、インバータ６の出力端子と負荷１１が接続された
交流出力端子１０とを接続する第１のスイッチ９Ａと、
交流電圧源１の出力端子と交流出力端子１０とを直接接
続する第２のスイッチ９Ｂとから主回路を構成し、交流
出力端子１０を介して負荷１１に電力を供給するように
なっている。

一方、電圧検出器１２と、振幅検出器１３と、加算器１
４と、振幅指令演算器１５と、交流電圧指令演算器１６
と、搬送波発生器１７と、ゲート信号発生器１８とから
制御装置を構成している。

かかるＣＶＣＦインバータ装置において、交流電圧源１
からの交流出力は、整流回路２によって直流に変換され
る。この際、整流回路２からの直流出力は、はぼ一定の
値となるように制御されているものとする。整流回路２
から得られる直流出力は、直流リアクトル３および直流
コンデンサ４によりリップル分を減少させ、インバータ
６に供給されると共に、蓄電器５に供給される。この蓄
電器５は、停電等の理由で交流電圧源１から交流出力が
得られなくなった時でも、インバータ６に電力を供給で
きるようにするために設けている。

インバータ６に供給された電力は、Ｇ、、Ｇ、。

Ｇ、に従って変調して交流に変換される。インバータ６
から得られる交流出力は、交流リアクトル７および交流
コンデンサ８により高調渡分が除去される。

通常、第１のスイッチ９Ａはオン、第２のスイッチ９Ｂ
はオフの状態で使用され、負荷１１にはインバータ６か
ら電力が供給される。一方、負荷短絡等の事故で負荷電
流が流れ過ぎた時等、インバータ６が過電流の状態にな
ると、第１のスイッチ９Ａをオフ、第２のスイッチ９Ｂ
をオンの状態とすることにより、インバータ６が保護さ
れる。

そして、インバータ６が過電流の状態でなくなると、再
び第１のスイッチ９Ａはオン、第２のスイッチ９Ｂはオ
フの状態とすることにより、負荷１１には再びインバー
タ６から電力が供給される。

この場合、インバータ６から負荷１１に電力を供給して
いる時の制御は、以下のようにして行なわれる。すなわ
ち、負荷１１に供給されている電圧が、電圧検出器１２
によって検出され、振幅検出器１３に人力される。する
と、振幅検出器１３では、電圧横比器１２の出力Ｖ、、
Ｖ、、Ｖ、から電圧振幅が検出され、電圧振幅値■６．
．が加算器１４に入力される。そして、加算器１４では
、電圧振幅指令Ｖ　ｒ　ｅ　ｌと電圧振幅値Ｖ、、、と
が比較され、両者の偏差が振幅指令演算器１５に入力さ
れる。振幅指令演算器１５では、加算器１４からの出力
である偏差を小さくするような電圧振幅指令■１が出力
される。また、交流電圧指令演算器１６ては、振幅指令
演算器１５からの電圧振幅指令ｖ８と位相指令θ８とか
ら、３相の交流電圧指令ｖ、　　、ｖ、　　、ｖ、”が
下式のように演算され、ゲート信号発生器１８に入力さ
れる。

Ｖ、”　−Ｖ”　−ＣＯ３（θ） Ｖｖ　−Ｖ”　−ＣＯ８（θ−（：ｌ）ｒ／３））Ｖ、
”　−Ｖ”　−ＣＯＳ　（θ＋（２π／３））一方、搬
送波発生器１７からは、インバータ６の出力周波数より
も十分速い周波数の搬送波ｅ。

が、ゲート信号発生器１８に入力される。これにより、
ゲート信号発生器１８では、交流電圧指令Ｖ、　　、Ｖ
、　　、Ｖ、　　と搬送波ｅ、とが比較され、ゲート信
号Ｇ、、Ｇ、、Ｇ、がインバータ６に出力される。この
交流電圧指令Ｖ。　　ｙ。

ｖｖ″および搬送波ｅ、とゲート信号Ｇ　ｕ　＊　Ｇｗ
＋Ｇ、との関係を示すと、第５図のようになる。

ところで、このようなＣＶＣＦインバータ装置において
は、負荷１１に対して電力を、交流電圧源１から第２の
スイッチ９Ｂを介して供給している状態からインバータ
６に切換える際に、切換え時の電圧変化を少なくする目
的で、切換える前にインバータ６の出力電圧の大きさと
位相を交流電圧源１の電圧と合わせてから行なう必要が
ある。

しかしながら、かかる切換え時にインバータ６は無負荷
状態から全負荷の状態に移行するため、第４図における
インバータ電流Ｉ　ｌａｙが増加し、直流コンデンサ４
の電圧が低下する。そして、この時の交流電圧指令ｖ、
　　、ｖ、　　、ｖ、”を一定と仮定すると、インバー
タ６の出力電圧は直流電圧に比例して変化するため、交
流出力電圧が低下する。この時の様子を示すと、第６図
のようになる。

そこで、このような交流出力電圧の低下をなくする方法
として、直流コンデンサ４の容量を大きくして直流コン
デンサ４の端子電圧が下がり難くしたり、直流コンデン
サ４の端子電圧を検出し、その端子電圧の変動分を交流
側で補正する方法等かある。しかしながら、前者の方法
では、装置が大形化するという問題があり、また後者の
方法では、直流電圧検出のための高速な検出器を追加す
る必要があり、コストの上で問題かあった。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のインバータ装置の制御装置では、
負荷に対する電力供給を商用の交流電圧源からインバー
タに切換える際に発生する交流出力電圧の変動を抑制で
きないという問題があった。

本発明の目的は、負荷に対する電力供給を商用の交流電
圧源からインバータに切換える際に発生する交流出力電
圧の変動を抑制することが可能な小形でしかも安価な極
めて信頼性の高いインバータ装置の制御装置を提供する
ことにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、商用の交流電
圧源からの交流出力を直流に変換する第１の変換器と、
第１の変換器からの直流出力を交流電圧指令に従って変
調し交流に変換する第２の変換器と、第２の変換器の出
力端子と交流出力端子とを接続する第１のスイッチと、
交流電圧源の出力端子と交流出力端子とを直接接続する
第２のスイッチとから構成され、交流出力端子を介して
負荷に電力を供給するようにしたインバータ装置を制御
する装置において、交流出力端子を介して負荷へ供給さ
れる電力を検出する電力検出手段と、第１のスイッチが
オフで第２のスイッチがオンしている状態から第１のス
イッチをオンで第２のスイッチをオフの状態に切換える
場合に、電力検出手段で検出された電力から第１の変換
器の出力である直流電圧の変動を当該変換器の特性から
演算して予測し、かつ当該予測結果に基づいて直流電圧
の変動を補正するように第２の変換器の交流電圧指令を
補正する補正手段を備えて構成している。

（作用） 従って、本発明によるインバータ装置の制御装置におい
ては、交流出力端子を介して負荷へ供給されている電力
を電力検出手段で検出し、電力の供給を商用の交流電圧
源から第２の変換器に切換える際に、その電力がステッ
プ的に加わることによって生じる直流コンデンサの電圧
変動をその変換器の特性に合わせて予測演算し、その電
圧変動を補正するように第２の変換器の交流電圧指令を
補正することにより、負荷に対する電力供給を商用の交
流電圧源から第２の変換器に切換える際の交流出力電圧
の変動を抑制することができ、さらに第１の変換器の高
速制御性を必要としないことにより゛、装置を安価にす
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明による制御装置を備えたＣＶＣＦイン
バータ装置の構成例を示す図であり、第４図と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

すなわち、本実施例では、第４図の制御装置に加えて、
電流検出器１９と、電力演算器２０と、直流電圧変動演
算器２１と、除算器２２とを設けて構成したものである
。

ここで、電流検出器１９は、交流出力端子１０を介して
負荷１１へ流れる電流を検出するものである。また、電
力演算器２０は、電流検出器１９からの出力と、前記電
圧検出器１２からの出力とを入力し、これらを基に交流
出力端子１０を介して負荷１１へ供給される電力を演算
するものである。さらに、直流電圧変動演算器２１は、
電力演算器２０からの出力を入力し、第１のスイッチ９
Ａがオフで第２のスイッチ９Ｂかオンしている状態から
、第１のスイッチ９Ａをオンで第２のスイッチ９Ｂをオ
フの状態に切換えるための切り換え信号が入力されると
、電力演算器２０からの出力に基づいて、整流回路２の
出力直流電圧の変動を当該整流回路２の特性から演算し
て予測し、直流電圧変動値を演算するものである。さら
にまた、除算器２２は、前記振幅指令演算器１５からの
電圧振幅指令を、直流電圧変動演算器２１からの直流電
圧変動値により除算し、その除算値を前記交流電圧指令
演算器１６に出力するものである。

ここで、電圧検出器１２と電流検出器１９と電力演算器
２０とにより電力検出手段を構成し、また直流電圧変動
演算器２１と除算器２２とにより補正手段を構成してい
る。

次に、以上のように構成した本実施例の作用について説
明する。

第１図において、いま第１のスイッチ９Ａをオフ、第２
のスイッチ９Ｂをオンの状態で、負荷１１には交流電圧
源ｌから電力が供給されているとする。また、インバー
タ６の出力電圧は、交流電圧源１の出力電圧と大きさ９
位相ともに合わせて運転しているものとする。

電力演算器２０では、電流検出器１９からの出力１．．
１．．１．と、電圧検出器１２からの出力Ｖ。、Ｖ、、
Ｖ＝とから、交流出力端子１０を介して負荷１１へ供給
されている電力Ｐが演算される。すなわち、この電力Ｐ
は、Ｉ、、１．。

１、とＶ、、Ｖ、、Ｖ、とから、下式のような演算によ
り求められる。

Ｐ−１，−Ｖ、、＋Ｉｙ−Ｖ、＋１．−Ｖ＝一方、第１
のスイッチ９Ａかオフで第２のスイッチ９Ｂがオンして
いる状態から、切り換え信号が発生すると、第１のスイ
ッチ９Ａがオン、第２のスイッチ９Ｂがオフの状態に切
換えられ、負荷１１への電力供給がインバータ６から行
なわれる。

また、同時に、電圧変動演算器２１では、電力演算器２
０からの出力Ｐに基づいて、その切換えによって生じる
直流コンデンサ４の端子電圧（整流回路２の出力直流電
圧）の変動値ｋが演算して予測される。そして、除算器
２２では、この直流電圧変動値ｋによって、振幅指令演
算器１５からの電圧振幅指令ｖ１が除算され、その除算
値Ａ／Ｂが交流電圧指令演算器１６に与えられることに
より、直流電圧の変動を補正するように交流電圧指令ｖ
、　、ｖｖ　、ｖ、”が補正される。この時の様子を示
すと、第２図のようになる。

上述したように、本実施例によるインバータ装置の制御
装置においては、負荷１１に交流電圧源１から電力が供
給されている状態から、負荷１１ヘインバータ６から電
力を供給するための切換え信号が与えられた時に、負荷
１１に供給されている電力出力Ｐから直流コンデンサ４
の端子電圧（整流回路２の出力直流電圧）の変動値ｋを
演算して予測し、この直流電圧変動値ｋによって振幅指
令演算器１５からの電圧振幅指令ｖ８を除算することに
より、直流電圧の変動を補正するように交流電圧指令ｖ
、　　、ｖ、　　　ｖ、”を補正するようにしたもので
ある。

従って、直流電圧の変動を演算で求めて交流電圧指令Ｖ
エ　　ｙ、、ｙ、＊を補正しているため、制御遅れが発
生することなく、負荷１１に対する電力供給を商用の交
流電圧源１からインバータ６に切換える際に発生する交
流出力電圧の変動を抑制することが可能となり、商用の
交流電圧源１からインバータ６への電力供給の切換えを
円滑に行なうことができる。これにより、従来のように
直流コンデンサ４の容量を大きくしたり、直流電圧検出
のための高速な検出器を追加したりする必要かなく（換
言すれば、直流側に応答の遅い整流回路２を使用できる
ため）、装置の小形化ならびに低コスト化を図ることが
できる。よって、交流出力電圧が変動しないため、負荷
１１に悪影響を及ぼすことがなくなる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第３図は、本発明の他の実施例による制御装置を備えた
ＣＶＣＦインバータ装置の構成例を示す図であり、第１
図と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。

すなわち、本実施例では、第１図の制御装置における、
直流電圧変動演算器２１および除算器２２を省略し、こ
れに代えてパターンＲＯＭ２３と、乗算器２４とを設け
て構成したものである。

ここで、パターンＲＯＭ２３は、整流回路２の特性に合
わせて切換え時の変動分を補正するような補正ゲインを
パターンとしてあらかじめ記憶しているもので、電力演
算器２０からの出力を入力し、第１のスイッチ９Ａがオ
フで第２のスイッチ９Ｂかオンしている状態から、第１
のスイッチ９Ａをオンで第２のスイッチ９Ｂをオフの状
態に切換えるための切り換え信号が入力されると、電力
演算器２０からの出力に基づいて補正ゲインを出力する
ものである。また、乗算器２４は、前記振幅指令演算器
１５からの電圧振幅指令に、パターンＲＯＭ２３からの
補正ゲインを乗算し、その乗算値を前記交流電圧指令演
算器１６に出力するものである。ここで、パターンＲＯ
Ｍ２３と、乗算器２４とにより補正手段を構成している
。

本実施例においては、切換え時に加える補正ゲインをパ
ターンとしてあらかじめパターンＲＯＭ２３に書込んで
おくことにより、複雑な演算を行なうことなく、負荷１
１に対する電力供給を商用の交流電圧源１からインバー
タ６に切換える際に発生する交流出力電圧の変動を抑制
することが可能となる。また、直流回路部のパラメータ
を変更した時には、パターンＲＯＭ２３を交換するだけ
でよいため、多機種で制御装置全体を共通化することが
でき、装置を安価なものとすることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、交流出力端子を介
して負荷へ供給されている電力を検出し、電力の供給を
商用の交流電圧源から第２の変換器に切換える際に、そ
の電力がステップ的に加わることによって生じる直流コ
ンデンサの電圧変動をその変換器の特性に合わせて予測
演算し、その電圧変動を補正するように第２の変換器の
交流電圧指令を補正するようにしたので、負荷に対する
電力供給を商用の交流電圧源からインバータに切換える
際に発生する交流出力電圧の変動を抑制することが可能
な小形でしかも安価な極めて信頼性の高いインバータ装
置の制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御装置を備えたＣＶＣＦインバ
ータ装置の一実施例を示すブロック図、 第２図は同実施例における作用を説明するための波形図
、 第３図は本発明による制御装置を備えたＣＶＣＦインバ
ータ装置の他の実施例を示すブロック図、 第４図は従来のＣＶＣＦインバータ装置の構成例を示す
ブロック図、 第５図は第４図における作用を説明するための波形図、 第６図は第、４図における問題点を説明するための波形
図である。 １・・・交流電圧源、２・・・整流回路、３・・・直流
リアクトル、４・・・直流コンデンサ、５・・・蓄電器
、６・・・インバータ、７・・・交流リアクトル、８・
・・交流コンデンサ、９Ａ・・・第１のスイッチ、９Ｂ
・・・第２のスイッチ、１０・・・交流出力端子、１１
・・・負荷、１２・・・電圧検出器、１３・・・振幅検
出器、１４・・・加算器、１５・・・振幅指令演算器、
１６・・・交流電圧指令演算器、１７・・・搬送波発生
器、１８・・・ゲート信号発生器、１９・−・電流検出
器、２０・・・電力演算器、２１・・・直流電圧変動演
算器、２２・・・除算器、２３・・・パターンＲＯＭ、
２４・・・乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 商用の交流電圧源からの交流出力を直流に変換する第１
   の変換器と、前記第１の変換器からの直流出力を交流電
   圧指令に従って変調し交流に変換する第２の変換器と、
   前記第２の変換器の出力端子と交流出力端子とを接続す
   る第１のスイッチと、前記交流電圧源の出力端子と前記
   交流出力端子とを直接接続する第２のスイッチとから構
   成され、前記交流出力端子を介して負荷に電力を供給す
   るようにしたインバータ装置を制御する装置において、 前記交流出力端子を介して負荷へ供給される電力を検出
   する電力検出手段と、 前記第１のスイッチがオフで第２のスイッチがオンして
   いる状態から前記第１のスイッチをオンで第２のスイッ
   チをオフの状態に切換える場合に、前記電力検出手段で
   検出された電力から前記第１の変換器の出力である直流
   電圧の変動を当該変換器の特性から演算して予測し、か
   つ当該予測結果に基づいて前記直流電圧の変動を補正す
   るように前記第２の変換器の交流電圧指令を補正する補
   正手段を備えて成る ことを特徴とするインバータ装置の制御装置。