JPH08322262A - インバータ用直流電源装置 - Google Patents

インバータ用直流電源装置

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JPH08322262A
JPH08322262A JP7123640A JP12364095A JPH08322262A JP H08322262 A JPH08322262 A JP H08322262A JP 7123640 A JP7123640 A JP 7123640A JP 12364095 A JP12364095 A JP 12364095A JP H08322262 A JPH08322262 A JP H08322262A
Authority
JP
Japan
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voltage
inverter
output
power
power supply
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Application number
JP7123640A
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English (en)
Inventor
Sumiyasu Kodama
純康 小玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明のインバータ用直流電源装置は、イン
バータ1から出力された電動機電力推定値を加算して電
動機合計電力推定値Pを演算する加算器9と、電動機合
計電力推定値Pを直流電圧Vcで割り算してインバータ
供給電流値I22を演算する割算器10と、割算器10の
出力に係数を掛け算して電圧制御器6に電圧フィードフ
ォワード信号を加えるゲイン調整器11と、電圧フィー
ドフォワード信号によって電圧制御器6の出力を補正し
て電力変換器3の出力電圧を制御する電流制御器8とを
備えたことを特徴としている。 【効果】 本発明によりインバータ用直流電源の直流電
圧の安定性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機を駆動するイン
バータの直流電源を供給するインバータ用直流電源装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】交流可変速装置では交流電動機はインバ
ータにより直流電源が交流に交換される。直流電源はイ
ンバータ用直流電源装置により作られる。このインバー
タ用共通電源装置は、トランジスタインバータやIGB
T(Insulated gate Transistor )インバータのような
電圧形インバータでは、一定電圧を保つ電圧源とする必
要があるため出力にコンデンサをもたせかつ電圧を一定
に保つ電圧制御が可能な電力変換器が用いられている。
電力変換器は例えばサイリスタブリッジを位相制御し、
サイリスタブリッジに流れる電流をマイナーループで電
流制御し、その外ループを電圧制御する制御方式が良く
用いられている。
【0003】また、複数のインバータの直流電源を共通
の直流電源から供給することは、インバータ用直流電源
装置の台数および容量を減らせるため、多数の電動機を
可変速駆動するプラントではよく用いられる方法であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】直流電源すなわちイン
バータ用直流電源装置は電圧を一定に保つ必要がある
が、負荷のインバータに流れる電流は電動機の負荷に応
じて変動する。インバータに流れる電流が変化すると、
その変化は直流電源に外乱として作用し、直流電源の電
圧を乱することとなる。
【0005】直流電圧の変化はインバータの制御や共通
電源装置の制御に影響を与え、直流電圧の過電圧や不足
電圧に至る場合もある。例えば、電動機が急速停止する
場合など、今まで負荷に供給していた電力が瞬時に回生
方向に逆転し、そのエネルギーは平滑用コンデンサに貯
えられ電圧が上昇する。インバータ用直流電力装置の電
力変換器が電圧上昇を打ち消す方向すなわち回生方向に
制御を行えば電圧上昇を少なく出来るが、制御の遅れは
コンデンサ電圧の過電圧に至る。
【0006】また複数のインバータを共通のインバータ
共通電源で直流電源を供給する場合、各インバータの運
転パターンが異なればインバータの総出力に比べ直流電
源の定格を小さく選ぶことが出来る。この場合インバー
タの非常停止などにより各インバータが一斉に停止する
特別な状況では回生エネルギーによる平滑コンデンサの
電圧上昇を押さえることはより難しくなる。
【0007】従来はインバータ用直流電源装置の電圧
は、平滑コンデンサの端子間電圧を検出し、この電圧が
基準電圧に等しくなるようインバータ用直流電源装置の
電力変換器を制御するものであった。インバータの負荷
が変動すると、インバータに供給される電流が変化し、
その結果平滑コンデンサに貯えられた電荷が変化し、平
滑コンデンサの端子電圧が変化する。従来のインバータ
共通電源装置はこの電圧をフィードバックし、その値を
一定に保つ原理のため、インバータ負荷の急激な変化に
対し、電圧制御が遅れ、平滑コンデンサの電圧が変動し
てからその電圧を補正することとなる。このため平滑コ
ンデンサの容量が小さいと許容範囲を越えて平滑コンデ
ンサの電圧が変動する。
【0008】直流電圧を一定に保つにはインバータ用直
流電源装置の平滑用コンデンサの容量を大きく取れば良
いが、過大なコンデンサ容量はインバータ用直流電源装
置の大形化を招くので、必要最小限のコンデンサ容量と
することとなる。
【0009】直流電圧を一定に保つ他の方法はインバー
タ用直流電源装置の制御応答を改善し、外乱によって生
ずる直流電圧の変動を電圧制御で押さえる方法である。
【0010】電圧制御のゲインを上げれば制御応答も早
くなるが、インバータ負荷の小さいときは高いゲインは
電圧制御の不安定に至る。インバータ負荷の大きいとき
はインバータ用直流電源装置の応答が低下すると言う問
題があった。本発明は安定した直流電圧を供給できるイ
ンバータ用直流電源装置を提供することを目的としてい
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ用直
流電源装置は、交流電圧電源を直流電圧電源に順変換す
る電力変換器と、電力変換器の直流回路に接続されたイ
ンバータと、直流回路に接続された平滑用コンデンサ
と、平滑コンデンサに印加された直流電圧を検出する電
圧検出器と、直流回路の基準設定電圧を予め定める電圧
基準回路と、直流電圧と基準設定電圧とを比較して電力
変換器の出力電圧を制御する電圧制御器とからなるイン
バータ用直流電源装置において、インバータから出力さ
れた電動機電力推定値を直流電圧で割り算してインバー
タ供給電流値を演算する割算器と、割算器の出力に係数
を掛け算して電圧制御器に電圧フィードフォワード信号
を加えるゲイン調整器と、電圧フィードフォワード信号
によって電圧制御器の出力を補正して電力変換器の出力
電圧を制御する電流制御器とを備えたことを特徴として
いる。
【0012】また、請求項2に記載したインバータ用直
流電源装置は、交流電圧電源を直流電圧電源に順変換す
る電力変換器と、電力変換器の直流回路に互いに並列状
態に接続された複数のインバータと、直流回路に接続さ
れた平滑用コンデンサと、平滑コンデンサに印加された
直流電圧を検出する電圧検出器と直流回路の基準設定電
圧を予め定める電圧基準回路と、直流電圧と基準設定電
圧とを比較して電力変換器の出力電圧を制御する電圧制
御器とからなるインバータ用直流電源装置において、イ
ンバータから出力された電動機電力推定値を加算して電
動機合計電力推定値を演算する加算器と、電動機合計電
力推定値を直流電圧で割り算してインバータ供給電流値
を演算する割算器と、割算器の出力に係数を掛け算して
電圧制御器に電圧フィードフォワード信号を加えるゲイ
ン調整器と、電圧フィードフォワード信号によって電圧
制御器の出力を補正して電力変換器の出力電圧を制御す
る電流制御器とを備えたことを特徴としている。
【0013】
【作用】本発明のインバータ用直流電源装置において
は、交流電圧電源を直流電圧電源に順変換し、電力変換
器の直流回路にインバータと平滑用コンデンサを接続
し、平滑コンデンサに印加された直流電圧を検出し、直
流回路の基準設定電圧を予め定め、直流電圧と基準設定
電圧とを比較して電力変換器の出力電圧を制御し、イン
バータから出力された電動機電力推定値を直流電圧で割
り算してインバータ供給電流値を演算し、割算器の出力
に係数を掛け算して電圧制御器に電圧フィードフォワー
ド信号を加え、電圧フィードフォワード信号によって電
圧制御器の出力を補正して電力変換器の出力電圧を制御
することを特徴としている。
【0014】また、請求項2に記載したインバータ用直
流電源装置においては、交流電圧電源を直流電圧電源に
順変換し、電力変換器の直流回路に互いに並列状態に複
数のインバータとを接続し、直流回路に平滑用コンデン
サを接続し、平滑コンデンサに印加された直流電圧を検
出し、直流回路の基準設定電圧を予め定め、直流電圧と
基準設定電圧とを比較して電力変換器の出力電圧を制御
し、インバータから出力された電動機電力推定値を加算
して電動機合計電力推定値を演算し、電動機合計電力推
定値を直流電圧で割り算してインバータ供給電流値を演
算し、割算器の出力に係数を掛け算して電圧制御器に電
圧フィードフォワード信号を加え、電圧フィードフォワ
ード信号によって電圧制御器の出力を補正して電力変換
器の出力電圧を制御することを特徴としている。
【0015】
【実施例】次に本発明のインバータ用直流電源装置の一
実施例を説明する。図1において、電力変換器3はAC
ライン12に接続された交流電圧電源を直流電圧電源に
順変換する整流器である。複数のインバータ2は電力変
換器3の直流回路に互いに並列状態に接続されたDC/
AC逆変換器である。平滑用コンデンサ4は直流回路に
接続され直流電圧の脈流を抑える蓄電器である。電圧検
出器5は平滑コンデンサ4に印加された直流電圧Vc
検出する検出器である。電圧基準回路13は直流回路の
基準設定電圧を予め定める直流電圧基準回路である。電
圧制御器6は加算器13aを介して電圧基準回路13お
よび電圧検出器5に接続され、直流電圧Vc と基準設定
電圧とを比較して電力変換器3の出力電圧を制御する制
御器である。加算器9はインバータ1から出力された電
動機電力推定値を加算して電動機合計電力推定値Pを演
算する演算器である。割算器10は加算器9に接続さ
れ、電動機合計電力推定値Pを直流電圧Vc で割り算し
てインバータ供給電流値I22を演算する演算器である。
ゲイン調整器11は割算器10に接続され、割算器10
の出力に係数を掛け算して電圧制御器6の出力回路に電
圧フィードフォワード信号を加える調整器である。電流
制御器8は電力変換器3の出力電流を計測する電流検出
器7および電圧フィードフォワード信号によって補正さ
れた電圧制御器6の出力回路に接続されて電力変換器3
の出力電圧を制御する制御器である。
【0016】即ち、図1において、N台のインバータ1
は直流定電圧電源を共有し、負荷の電動機2をそれぞれ
駆動している。電力変換器3はインバータ1の直流定電
圧電源としてACライン12から交流を直流に変換し平
滑コンデンサ4に出力電流I1 を供給する。電力変換器
3はサイリスタブリッジやPWM(パルス幅変調)制御
の強制転流変換器が用いられる。そして、平滑コンデン
サ4はインバータ1に電流I2 を供給する。
【0017】平滑コンデンサ4の電圧Vc は電圧検出器
5で検出され、電圧Vc は基準電圧Vccと比較されその
差が無くなるよう電圧制御器6で制御される。電圧制御
器6は比例積分制御を行い、電力変換器3の電流基準I
1cを出力する。
【0018】電力変換器3の出力電流I1 は電流検出器
7により検出される。
【0019】従来は、出力電流I1 は電流基準I1cとの
差を取られこの差が無くなるよう、電流制御器8で制御
される。
【0020】しかし、本実施例では上記に加えインバー
タ電流要求値I2aがフィードフォワード信号として、電
流制御器8に加えられる。
【0021】すなわち、電流制御器8は I1 =K・I2a+(Kp S+Ki )(Vcc−Vc ) /S となるように制御を行う。ここでKはフィードフォワー
ド信号のゲイン、Kp は電圧制御器6の比例ゲイン、K
i は電圧制御器6の積分ゲインである。
【0022】電流制御器8は比例積分制御を行い、電力
変換器に出力電圧基準を出力する。
【0023】このように、本実施例のインバータ共通電
源装置は、各々のインバータ内部でトルク基準と電動機
回転数から電動機電力を計算し電動機電力推定値として
出力された信号をもとに、インバータ1より出される電
動機電力推定値を加算し、推定合計電動機電力を求め
る。推定合計電動機電力を直流電圧で割るとインバータ
に供給すべき電流が求まる。
【0024】このインバータに供給すべき電流かインバ
ータ共通電源装置が供給する電流に等しければ、平滑コ
ンデンサの電圧すなわちインバータ共通電源装置の電圧
を一定に保たれる。
【0025】すなわち電力変換器から平滑コンデンサに
流入する電流をI1 ,インバータに平滑コンデンサが供
給する電流をI2 とすると、 I1 =I2 が成り立てば平滑コンデンサの電圧Vcは一定に保たれ
る。
【0026】そこで、従来のインバータ共通電源装置の
平滑コンデンサ電圧フィードバック制御に加え、インバ
ータに供給すべき電流を各インバータの電動機電力推定
値からもとめ、その値をインバータ共通電源装置の電流
基準に与えることで、インバータ共通電源の応答を高め
かつ広範囲な負荷変動でもインバータ共通電源の制御を
安定化することができる。
【0027】即ち、各々のインバータ1は内部でトルク
基準と電動機回転数から電動機電力を計算する。
【0028】i番目のインバータ1のトルク基準をτ
(Nm)、電動機回転数をωM (rad/s )とすると、電
動機に供給される電力推定値は Pi =τi ・ωMi となる。
【0029】電動機電力推定値Pi として出力された信
号をもとに、加算器9は各インバータより出される電動
機電力推定値Pi を加算し、電動機合計電力推定値Pを
求める。
【0030】電動機推定合計電力Pを加算器10で直流
電圧Vcで割るとインバータに供給するべき電流I2
求まる。これにゲイン調節器の定数Kを掛け、先程の電
流制御器8に与える。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、従来のインバータ共通
電源装置の平滑コンデンサ電圧フィードバック制御に加
え、インバータに供給すべき電流を各インバータの電動
機電力推定値からもとめ、その値をインバータ共通電源
装置の電流基準に与えることで、インバータ共通電源の
応答を高めかつ広範囲な負荷変動でもインバータ共通電
源の制御を安定化することができる。その結果平滑コン
デンサの容量も低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ共通電源装置の一実施
例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 インバータ 3 電力変換器 4 平滑用コンデンサ 5 電圧検出器 6 電圧制御器 7 電流検出器 8 電流制御器 9 加算器 10 割算器 11 ゲイン調節器 13 電圧基準回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧電源を直流電圧電源に順変換す
    る電力変換器と、この電力変換器の直流回路に接続され
    たインバータと、前記直流回路に接続された平滑用コン
    デンサと、この平滑コンデンサに印加された直流電圧を
    検出する電圧検出器と、前記直流回路の基準設定電圧を
    予め定める電圧基準回路と、前記直流電圧と前記基準設
    定電圧とを比較して前記電力変換器の出力電圧を制御す
    る電圧制御器とからなるインバータ用直流電源装置にお
    いて、前記インバータから出力された電動機電力推定値
    を前記直流電圧で割り算してインバータ供給電流値を演
    算する割算器と、この割算器の出力に係数を掛け算して
    前記電圧制御器に電圧フィードフォワード信号を加える
    ゲイン調整器と、前記電圧フィードフォワード信号によ
    って前記電圧制御器の出力を補正して前記電力変換器の
    出力電圧を制御する電流制御器と、を具備してなるイン
    バータ用直流電源装置。
  2. 【請求項2】 交流電圧電源を直流電圧電源に順変換す
    る電力変換器と、この電力変換器の直流回路に互いに並
    列状態に接続された複数のインバータと、前記直流回路
    に接続された平滑用コンデンサと、この平滑コンデンサ
    に印加された直流電圧を検出する電圧検出器と、前記直
    流回路の基準設定電圧を予め定める電圧基準回路と、前
    記直流電圧と前記基準設定電圧とを比較して前記電力変
    換器の出力電圧を制御する電圧制御器とからなるインバ
    ータ用直流電源装置において、前記インバータから出力
    された電動機電力推定値を加算して電動機合計電力推定
    値を演算する加算器と、前記電動機合計電力推定値を前
    記直流電圧で割り算してインバータ供給電流値を演算す
    る割算器と、この割算器の出力に係数を掛け算して前記
    電圧制御器に電圧フィードフォワード信号を加えるゲイ
    ン調整器と、前記電圧フィードフォワード信号によって
    前記電圧制御器の出力を補正して前記電力変換器の出力
    電圧を制御する電流制御器と、を具備してなるインバー
    タ用直流電源装置。
JP7123640A 1995-05-23 1995-05-23 インバータ用直流電源装置 Pending JPH08322262A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010017062A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Shindengen Electric Mfg Co Ltd インバータ装置
CN116131384A (zh) * 2022-12-20 2023-05-16 福建星云电子股份有限公司 一种基于can通信的恒压动态响应方法及系统

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