JPH09312977A

JPH09312977A - 電力変換装置の電流指令クランプ回路

Info

Publication number: JPH09312977A
Application number: JP8128644A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ishiguro; 正治石黒
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】電流指令値がクランプされても、出力電流を
指令通りに制御する。【解決手段】電流指令値ｉv^*がクランプ値を越える
と、関数発生器２ｂの出力ｉv^**（＝ｂ）は、ｉv^**＝ｉ
v^*−△ｉv^*＝−（ａ＋ｃ）−△ｉv^*となる。したがっ
て、１／２回路１２の出力ｄは、ｄ＝（ａ＋ｉv^**＋
ｃ）／２＝−△ｉv^*／２となる。ゆえに、クランプ回路
１０の各出力ｉu^**、ｉv^**、ｉw^**は、ｉu^**＝ａ−ｄ＝
ａ＋△ｉv^*／２、ｉv^**＝−（ａ＋ｃ）−△ｉv^*、ｉw^**
＝ｃ−ｄ＝ｃ＋△ｉv^*／２となる。このとき、クランプ
回路１０の出力合計（ｉu^**＋ｉv^**＋ｉw^* ^*）はゼロと
なり、電流指令ｉu^**、ｉv^**、ｉw^**に含まれるゼロ相
電流はなくなる。この結果、電流指令ｉu^*、ｉv^*、ｉw^*
がクランプされても、常に、三相条件（三相の合計がゼ
ロになる）が成立するので、出力電流ｉu、ｉv、ｉw
は、指令通りに制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電流指令値に基
づいて出力電流を制御するインバータにおいて、予め設
定されたクランプ値に制限するクランプ回路に用いて好
適な電力変換装置の電流指令クランプ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３相交流の電力変換装置において
は、電流指令値に基づいて出力電流を制御する際、イン
バータの主スイッチにかかる電流ストレスを設計値以下
にするために、過大な電流指令値が入力されてもクラン
プ値に制限するクランプ回路が設けられている。

【０００３】ここで、図４は、従来の電流指令クランプ
回路を用いたインバータの構成を示すブロック図であ
る。図において、インバータ１は、クランプ回路２、制
御回路３、主スイッチ回路４等から構成されている。制
御回路３は、クランプ回路２の出力ｉu^**、ｉv^**、ｉw
^**とインバータ出力電流ｉu、ｉv、ｉwの偏差がゼロに
なるように、主スイッチ４をパルス幅制御する。出力電
流ｉu、ｉwは、電流検出器５ａ，５ｂによって検知さ
れ、制御回路３の入力、すなわちクランプ回路２の出力
ｉu^**、ｉw^**にフィードバックされる。なお、Ｖ相のフ
ィードバックは、ｉv＝−（ｉu＋ｉw）としている。こ
のとき、クランプ回路２は、インバータ１の主スイッチ
４にかかる電流ストレスを設計値以下にするために、過
大な電流指令値ｉu^*、ｉv^*、ｉw^*が入力されると、関数
発生器２ａ，２ｂ，２ｃによって予め設定されているク
ランプ値に制限する。なお、Ｖ相の電流指令は、ｉv^*＝
−（ｉu^* ^*＋ｉw^**）としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来装置にあっては、電流指令値ｉv^*がクランプ値を
越えると、ｉv^**＝ｉv^*−△ｉv^*となり、三相条件：ｉu
^**＋ｉv^**＋ｉw^**＝０が成立しなくなる。つまり、ｉu
^**＋ｉv^**＋ｉw^**＝−△ｉv^*となり、ゼロ相電流が発生
する。図４に示すような三相三線回路では、実際にはゼ
ロ相電流は発生することなく、上記三相条件が成立する
ように、指令と違う電流が流れてしまい、電流指令値の
通りに制御できなくなるという問題があった。このた
め、クランプ値より大きな電流が発生し、過電流とな
り、インバータの保護回路（図示略）が動作し、異常停
止してしまう。図５は、ｉv^**が１００％でクランプさ
れているときの波形図である。図において、出力電流ｉ
vは、ピーク値で１７０％に達している。このため、主
スイッチの定格を１７０％以上にしなければならない。

【０００５】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、電流指令値がクランプされても、出力電流を
指令通りに制御することができる電力変換装置の電流指
令クランプ回路を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、請求項１記載の発明においては、多相交流の
各相の出力電流に対する電流指令値を所定のクランプ値
に制限する制限手段と、前記各相に対する制限手段によ
って制限された電流指令値を加算する加算手段と、前記
加算手段によって加算された加算結果を１／ｎ−１（ｎ
＝相数）とする除算手段と、前記制限手段によって制限
された電流指令値のうち、少なくとも（ｎ−１）相の電
流指令値から前記除算手段による除算結果を減算し、除
外された相に対する制限手段の出力を含め、各々を各相
の最終的な電流指令値として出力する減算手段とを具備
することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の発明においては、
多相交流の各相の出力電流に対する電流指令値を所定の
クランプ値に制限する制限手段と、前記各相に対する制
限手段によって制限された電流指令値を加算する加算手
段と、前記加算手段によって加算された加算結果を１／
ｎ−１（ｎ＝相数）とする除算手段と、前記制限手段に
よって制限された各相の電流指令値から前記除算手段に
よる除算結果を減算し、各々を各相の最終的な電流指令
値として出力する減算手段とを具備することを特徴とす
る。

【０００８】また、請求項３に記載の発明においては、
請求項１または２記載の電力変換装置の電流指令クラン
プ回路において、前記多相交流の相数ｎは、３相である
ことを特徴とする。

【０００９】多相交流の各相の出力電流に対する電流指
令値は、制限手段によって所定のクランプ値に制限され
た後、加算手段によって加算される。加算結果は、１／
ｎ−１（ｎ＝相数）に除算され、上記制限手段によって
制限された電流指令値のうち、少なくとも（ｎ−１）相
の電流指令値から減算される。そして、除外された相に
対する制限手段の出力を含め、減算結果は、各々、各相
の最終的な電流指令値として後段の制御回路に供給され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に図面を参照してこの発明の実
施形態について説明する。

【００１１】Ａ．構成図１は、本発明の一実施形態による電力変換装置の電流
指令クランプ回路の構成を示すブロック図である。な
お、図４に対応する部分には同一の符号を付けて説明を
省略する。本実施形態の電流指令クランプ回路１０は、
従来装置と同様の関数発生器２ａ，２ｂ，２ｃ、加算器
１１、１／２回路１２、減算器１３，１４から構成され
ている。なお、図示しない制御回路、主スイッチ等は従
来装置と同じである。加算器１１は、関数発生器２ａ，
２ｂ，２ｃの出力ａ、ｂ、ｃを加算し、（ａ＋ｂ＋ｃ）
として１／２回路１２に供給する。１／２回路１２は、
上記加算値（ａ＋ｂ＋ｃ）を１／２にした後、（ａ＋ｂ
＋ｃ）／２として加算器１３，１４に供給する。加算器
１３は、関数発生器２ａの出力ａから上記（ａ＋ｂ＋
ｃ）／２を減算し、クランプ回路１０の出力ｉu^**とし
て、図示しない制御回路に供給する。また、加算器１４
は、関数発生器２ｃの出力ｃから上記（ａ＋ｂ＋ｃ）／
２を減算し、クランプ回路１０の出力ｉw^**として、図
示しない制御回路に供給する。

【００１２】Ｂ．実施形態の動作電流指令値ｉv^*は、従来装置と同様に、電流指令値ｉ
u^*、ｉw^*に対応する関数発生器２ａ，２ｃの出力ａ、ｃ
から、ｉv^*＝−（ａ＋ｃ）として算出される。ここで、
電流指令値ｉv^*がクランプ値を越えると、関数発生器２
ｂの出力ｉv^**（＝ｂ）は、ｉv^**＝ｉv^*−△ｉv^*＝−
（ａ＋ｃ）−△ｉv^*となる。したがって、１／２回路１
２の出力ｄは、ｄ＝（ａ＋ｉv^**＋ｃ）／２＝−△ｉv^*
／２となる。

【００１３】ゆえに、クランプ回路１０の各出力ｉ
u^**、ｉv^**、ｉw^**は、次のようになる。ｉu^**＝ａ−ｄ＝ａ＋△ｉv^*／２ｉv^**＝−（ａ＋ｃ）−△ｉv^* ｉw^**＝ｃ−ｄ＝ｃ＋△ｉv^*／２

【００１４】このとき、クランプ回路１０の出力合計
（ｉu^**＋ｉv^**＋ｉw^**）はゼロとなり、電流指令ｉ
u^**、ｉv^**、ｉw^**に含まれるゼロ相電流はなくなる。
この結果、電流指令ｉu^*、ｉv^*、ｉw^*がクランプされて
も、常に、三相条件（三相の合計がゼロになる）が成立
するので、出力電流ｉu、ｉv、ｉwは、指令通りに制御
される。ここで、図２は、クランプ回路１０の出力ｉv
^**（＝ｂ）と出力電流ｉvの波形図である。図におい
て、本実施形態によれば、クランプ回路１０の出力ｉv
^**が１００％でクランプされているときであっても、出
力電流ｉvは指令通りに制御されていることが分かる。

【００１５】Ｃ．変形例次に、図３は、本発明の実施形態の変形例による電力変
換装置の電流指令クランプ回路の構成を示すブロック図
である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付
けて説明を省略する。図において、クランプ回路１５に
は、全ての電流指令ｉu^*、ｉv^*、ｉw^*が外部から入力さ
れている。また、１／３回路１６は、前述した１／２回
路１２に代えて設けたもので、加算値（ａ＋ｂ＋ｃ）を
１／３にした後、（ａ＋ｂ＋ｃ）／３として各相の減算
器１７，１８，１９に供給する。減算器１７は、関数発
生器２ａの出力ａから上記（ａ＋ｂ＋ｃ）／３を減算
し、クランプ回路１５の出力ｉu^**として、図示しない
制御回路に供給する。減算器１８は、関数発生器２ｂの
出力ｂから上記（ａ＋ｂ＋ｃ）／３を減算し、クランプ
回路１５の出力ｉv^**として、図示しない制御回路に供
給する。また、減算器１９は、関数発生器２ｃの出力ｃ
から上記（ａ＋ｂ＋ｃ）／３を減算し、クランプ回路１
５の出力ｉw^**として、図示しない制御回路に供給す
る。

【００１６】Ｄ．変形例の動作上述した構成では、関数発生器２ａ，２ｂ，２ｃの出力
ａ，ｂ，ｃにおいて、三相条件が成立していないと、ａ
＋ｂ＋ｃ≠０となる。しかしながら、各電流指令ｉ
u^**、ｉv^**、ｉw^**は、次のように、ｉu^**＝ａ−ｄ＝ａ−（ａ＋ｂ＋ｃ）／３ｉv^**＝ｂ−ｄ＝ｂ−（ａ＋ｂ＋ｃ）／３ｉw^**＝ｃ−ｄ＝ｃ−（ａ＋ｂ＋ｃ）／３となる。

【００１７】したがって、各電流指令の合計（ｉu^**＋
ｉv^**＋ｉw^**）はゼロとなり、三相条件が成立する。す
なわち、本変形例によれば、入力される電流指令ｉu^*、
ｉv^*、ｉw^*の三相条件が成立しなくても、電流指令ｉu
^**、ｉv^**、ｉw^**の三相条件が成立するので、電流指令
値がクランプされても、出力電流を指令通りに制御する
ことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、電流指令値がクランプされても、出力電流を指令通
りに制御することができるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】同実施例のクランプ回路の出力ｉv^**と出力
電流ｉvの波形図である。

【図３】本発明の実施形態の変形例による電力変換装
置の電流指令クランプ回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】従来の電流指令クランプ回路を用いたインバ
ータの構成を示すブロック図である。

【図５】従来のクランプ回路の出力ｉv^**と出力電流
ｉvの波形図である。

【符号の説明】

ｉu^*，ｉv^*，ｉw^* 電流指令値２ａ，２ｂ，２ｃ関数発生器（制限手段）１１加算器（加算手段）１２１／２回路（除算手段）１３，１４減算器（減算手段）１６１／３回路（除算手段）１７，１８，１９減算器（減算手段）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、請求項２に記載の発明においては、
多相交流の各相の出力電流に対する電流指令値を所定の
クランプ値に制限する制限手段と、前記各相に対する制
限手段によって制限された電流指令値を加算する加算手
段と、前記加算手段によって加算された加算結果を１／
ｎ（ｎ＝相数）とする除算手段と、前記制限手段によっ
て制限された各相の電流指令値から前記除算手段による
除算結果を減算し、各々を各相の最終的な電流指令値と
して出力する減算手段とを具備することを特徴とする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多相交流の各相の出力電流に対する電流
指令値を所定のクランプ値に制限する制限手段と、前記各相に対する制限手段によって制限された電流指令
値を加算する加算手段と、前記加算手段によって加算された加算結果を１／ｎ−１
（ｎ＝相数）とする除算手段と、前記制限手段によって制限された電流指令値のうち、少
なくとも（ｎ−１）相の電流指令値から前記除算手段に
よる除算結果を減算し、除外された相に対する制限手段
の出力を含め、各々を各相の最終的な電流指令値として
出力する減算手段とを具備することを特徴とする電力変
換装置の電流指令クランプ回路。
【請求項２】多相交流の各相の出力電流に対する電流
指令値を所定のクランプ値に制限する制限手段と、前記各相に対する制限手段によって制限された電流指令
値を加算する加算手段と、前記加算手段によって加算された加算結果を１／ｎ−１
（ｎ＝相数）とする除算手段と、前記制限手段によって制限された各相の電流指令値から
前記除算手段による除算結果を減算し、各々を各相の最
終的な電流指令値として出力する減算手段とを具備する
ことを特徴とする電力変換装置の電流指令クランプ回
路。
【請求項３】前記多相交流の相数ｎは、３相であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置の
電流指令クランプ回路。