JPH099633A - インバータ装置の制御装置 - Google Patents

インバータ装置の制御装置

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JPH099633A
JPH099633A JP7148574A JP14857495A JPH099633A JP H099633 A JPH099633 A JP H099633A JP 7148574 A JP7148574 A JP 7148574A JP 14857495 A JP14857495 A JP 14857495A JP H099633 A JPH099633 A JP H099633A
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JP
Japan
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voltage
inverter
filter
output
output value
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JP7148574A
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English (en)
Inventor
Makoto Tanitsu
誠 谷津
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力にLCフィルタを備えたインバータ装置の
制御装置を簡単な制御回路で実現する。 【構成】制御回路20に、電圧指令器11の指令値と一
次フィルタ21の出力値との偏差の調節演算を電圧調節
器13で行い、電圧調節器13の出力値と一次フィルタ
21の出力値とを加算した値をインバータ制御回路に入
力してPWM制御をしたゲート信号をPWMインバータ
2に与える構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直流電源からPWM
インバータとLCフィルタとを介して任意の波形の交流
電圧を出力するインバータ装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、この種のインバータ装置の制御
装置の従来例を示す構成図である。図5において、1は
蓄電池や整流器などによる直流電源、2は電力用半導体
スイッチ素子などから構成されPWM(パルス幅変調)
された波形の交流電圧を出力するPWMインバータ、3
は交流リアクトル、4はコンデンサ、5はインバータ装
置の出力の交流電圧を検出する電圧検出器、6はコンデ
ンサ4の電流を検出する電流検出器、10はPWM制御
してPWMインバータ2のゲート信号を出力する制御回
路である。
【0003】交流リアクトル3とコンデンサ4とでPW
Mインバータ2の出力のPWM波形の交流電圧から正弦
波状の電圧に整形するLCフィルタを形成し、このイン
バータ装置は電圧瞬時値制御形PWMインバータと一般
に称されている。制御回路10は電圧指令器11の正弦
波状の指令値と電圧検出器5の出力値との偏差を演算す
る加算演算器12と、加算演算器12の出力値により前
記正弦波状の指令値に電圧検出器5の出力値が追従する
ように調節演算を行う電圧調節器13と、電圧調節器1
3の出力値と電流検出器6の出力値との偏差を演算する
加算演算器14と、加算演算器14の出力値により調節
演算をする電流調節器15と、電流調節器15の出力値
をPWM制御してPWMインバータ2のゲート信号を出
力するインバータ制御回路16とから構成され、インバ
ータ制御回路16では、電流調節器15の出力値と搬送
波としての三角波発生器16aの出力とを変調器16b
で比較してオン・オフ信号を作りだし、このオン・オフ
信号をパルス分配器16cでPWMインバータ2のそれ
ぞれの電力用半導体スイッチ素子のゲート信号を与える
ようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のインバータ
装置の制御装置においては、交流リアクトル3とコンデ
ンサ4とで構成されるLCフィルタが制御対象として二
次遅れ要素の伝達関数となるため、特にインバータ装置
の負荷が無負荷または軽負荷時に、インバータ装置の出
力電圧の制御ループを速い応答を有する安定した負帰還
ループとするために、電流検出器6と加算演算器14と
電流調節器15とからなる電流マイナーループを必要と
し、このために高価な電流検出器6を備える必要があっ
た。
【0005】この発明の目的は、上記問題点を解決する
インバータ装置の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】直流電源からPWMイン
バータとLCフィルタとを介して任意の波形の交流電圧
を出力するインバータ装置の制御装置において、この第
1の発明は、インバータ装置の出力の交流電圧を指令す
る電圧指令器と、インバータ装置の出力の交流電圧を検
出する電圧検出器と、電圧検出器の出力電圧を瀘波する
前記LCフィルタの共振角周波数に相当する時定数を有
する一次遅れフィルタと、電圧指令器の指令値と一次遅
れフィルタの出力値との偏差を演算する第1の加算演算
器と、前記偏差により調節演算をする電圧調節器と、電
圧調節器の出力値と一次遅れフィルタの出力値とを加算
演算する第2の加算演算器と、第2の加算演算器の出力
値をパルス幅変調してPWMインバータのゲート信号を
出力するインバータ制御回路とを備える。
【0007】第2の発明は前記第1の発明において、前
記一次遅れフィルタの代わりに、前記LCフィルタの共
振角周波数に相当する時間毎にサンプルし、このサンプ
ルした値を保持するサンプルホールド回路を備え、前記
第1,第2の加算演算器、電圧調節器、インバータ制御
回路それぞれの演算処理を離散値,離散時間で行うよう
にする。
【0008】また、第3の発明は前記インバータ装置の
制御装置において、インバータ装置の出力の交流電圧を
指令する電圧指令器と、インバータ装置の出力の交流電
圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力電圧を瀘
波する前記LCフィルタの共振角周波数に相当する時定
数を有する一次遅れフィルタと、電圧指令器の指令値と
電圧検出器の出力値との偏差を演算する第1の加算演算
器と、前記偏差により調節演算をする電圧調節器と、電
圧調節器の出力値と一次遅れフィルタの出力値とを加算
演算する第2の加算演算器と、第2の加算演算器の出力
値をパルス幅変調してPWMインバータのゲート信号を
出力するインバータ制御回路とを備える。
【0009】さらに第4の発明は前記第3の発明におい
て、前記一次遅れフィルタの代わりに、前記LCフィル
タの共振角周波数に相当する時間毎にサンプルし、この
サンプルした値を保持するサンプルホールド回路を備
え、前記第1,第2の加算演算器、電圧調節器、インバ
ータ制御回路それぞれの演算処理を離散値,離散時間で
行うようにする。
【0010】
【作用】PWMインバータとLCフィルタからなる制御
対象の伝達関数G1 は、特に無負荷時には、式(1)で
表される。
【0011】
【数1】 G1 = 1/〔(sT)2 +1〕 ……(1) ここで、TはLCフィルタの共振角周波数に相当する時
間である。伝達関数G1 で示される制御対象を通常の単
なる負帰還ループで制御する場合には、極端に遅い応答
を有する閉ループとしても安定した制御をすることは非
常に困難であることは周知である。
【0012】この発明によれば、一次遅れフィルタと第
2の加算演算器とインバータ制御回路とによる正帰還の
マイナーループを構成し、一次フィルタの時定数をLC
フィルタの共振角周波数に相当する値(T)とすること
により、特にインバータ装置の出力の負荷が無負荷に
も、式(2)に示すように、制御対象の二次遅れ要素の
減衰係数を大きくした値の伝達関数G2 となる。
【0013】
【数2】 G2 = 1/{(sT)2 +sT+1} +1/〔(sT){(sT)2 +sT+1}〕 …(2) 伝達関数G2 で示される制御対象を通常の負帰還ループ
で制御しても、速い応答を有し、安定した閉ループにす
ることができる。
【0014】第2,第4の発明では、前記LCフィルタ
の共振角周波数に相当する時間(T)毎にサンプルし、
このサンプルした値を保持するサンプルホールド回路に
より、前記時間(T)の無駄時間を有することから、サ
ンプルホールド回路の入出力特性に高域遮断周波数特性
を持たせることができ、この機能は一次遅れフィルタの
機能とほぼ等価である。
【0015】
【実施例】以下に説明するこの発明の実施例において、
図5の従来例と同一機能を有するものには同一符号を付
してその説明を省略する。図1は、この発明の第1の実
施例を示すインバータ装置の制御装置の構成図である。
【0016】図1における制御回路20は、電圧指令器
11の指令値と電圧検出器5の出力に接続された一次フ
ィルタ21の出力値との偏差を演算する加算演算器12
と、加算演算器12の出力値により調節演算を行う電圧
調節器13と、電圧調節器13の出力値と一次フィルタ
21の出力値とを加算演算する加算演算器22と、加算
演算器22の出力値をパルス幅変調してPWMインバー
タ2のゲート信号を出力するインバータ制御回路16と
から構成されている。
【0017】図1において、一次フィルタ21の時定数
を先述のLCフィルタの共振角周波数に相当する値
(T)とし、一次遅れフィルタ21と加算演算器22と
インバータ制御回路16とによる正帰還のマイナールー
プを形成している。図2は、この発明の第2の実施例を
示すインバータ装置の制御装置の構成図である。
【0018】図2における制御回路30には、図1に示
す一次遅れフィルタ21の代わりにサンプルした値を次
のサンプルまでそのまま保持する0次ホールドのサンプ
ルホールド回路31を設けて、前記LCフィルタの共振
角周波数に相当する時間(T)毎に動作するようにし、
制御回路30はサンプルホールド回路31,マイクロコ
ンピュータ,アナログ−デジタル変換器などから構成
し、離散値,離散時間のデジタル演算処理、いわゆるデ
ジタル制御を行わせている。
【0019】図3は、この発明の第3の実施例を示すイ
ンバータ装置の制御装置の構成図である。図3における
制御回路40は、電圧指令器11の指令値と電圧検出器
5の出力値との偏差を演算する加算演算器12と、加算
演算器12の出力値により調節演算を行う電圧調節器1
3と、電圧調節器13の出力値と電圧検出器5の出力に
接続された一次フィルタ41の出力値とを加算演算する
加算演算器22と、加算演算器22の出力値をパルス幅
変調してPWMインバータ2のゲート信号を出力するイ
ンバータ制御回路16とから構成されている。
【0020】図3において、一次フィルタ41の時定数
を先述のLCフィルタの共振角周波数に相当する値
(T)とし、一次遅れフィルタ41と加算演算器22と
インバータ制御回路16とによる正帰還のマイナールー
プを形成し、電圧検出器5の出力により電圧調節器13
の調節演算を行うことで、インバータ装置の電圧制御の
遅れ時間をより少なくすることができる。
【0021】図4は、この発明の第4の実施例を示すイ
ンバータ装置の制御装置の構成図である。図4における
制御回路50には、図3に示す一次遅れフィルタ41の
代わりにサンプルした値を次のサンプルまでそのまま保
持する0次ホールドのサンプルホールド回路51を設け
て前記LCフィルタの共振角周波数に相当する時間
(T)毎に動作するようにし、制御回路50はサンプル
ホールド回路51,マイクロコンピュータ,アナログ−
デジタル変換器などから構成し、離散値,離散時間のデ
ジタル演算処理、いわゆるデジタル制御を行わせてい
る。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、電圧検出器だけでイ
ンバータ装置の出力電圧の制御ループを速い応答を有す
る安定した負帰還ループで構成できるので、電流検出器
や電流調節器が不要となって制御装置の回路構成が簡単
になり、低コストで信頼性の高いインバータ装置が提供
でき、例えば瞬時値制御形の無停電電源装置として好適
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すインバータ装置
の制御装置の構成図
【図2】この発明の第2の実施例を示すインバータ装置
の制御装置の構成図
【図3】この発明の第3の実施例を示すインバータ装置
の制御装置の構成図
【図4】この発明の第4の実施例を示すインバータ装置
の制御装置の構成図
【図5】従来例を示すインバータ装置の制御装置の構成
【符号の説明】
1…直流電源、2…PWMインバータ、3…交流リアク
トル、4…コンデンサ、5…電圧検出器、6…電流検出
器、10,20,22,30,40,50…制御回路、
11…電圧指令器、12,14…加算演算器、13…電
圧調節器、15…電流調節器、16…インバータ制御回
路、21,41…一次フィルタ、31,51…サンプル
ホールド回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源からPWMインバータとLCフィ
    ルタとを介して任意の波形の交流電圧を出力するインバ
    ータ装置の制御装置において、 インバータ装置の出力の交流電圧を指令する電圧指令器
    と、 インバータ装置の出力の交流電圧を検出する電圧検出器
    と、 電圧検出器の出力電圧を瀘波する前記LCフィルタの共
    振角周波数に相当する時定数を有する一次遅れフィルタ
    と、 電圧指令器の指令値と一次遅れフィルタの出力値との偏
    差を演算する第1の加算演算器と、 前記偏差により調節演算をする電圧調節器と、 電圧調節器の出力値と一次遅れフィルタの出力値とを加
    算演算する第2の加算演算器と、 第2の加算演算器の出力値をパルス幅変調してPWMイ
    ンバータのゲート信号を出力するインバータ制御回路と
    を備えたことを特徴とするインバータ装置の制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のインバータ装置の制御装
    置において、 前記一次遅れフィルタの代わりに、前記LCフィルタの
    共振角周波数に相当する時間毎にサンプルし、このサン
    プルした値を保持するサンプルホールド回路を備え、 前記第1,第2の加算演算器、電圧調節器、インバータ
    制御回路それぞれの演算処理を離散値,離散時間で行う
    ことを特徴とするインバータ装置の制御装置。
  3. 【請求項3】直流電源からPWMインバータとLCフィ
    ルタとを介して任意の波形の交流電圧を出力するインバ
    ータ装置の制御装置において、 インバータ装置の出力の交流電圧を指令する電圧指令器
    と、 インバータ装置の出力の交流電圧を検出する電圧検出器
    と、 電圧検出器の出力電圧を瀘波する前記LCフィルタの共
    振角周波数に相当する時定数を有する一次遅れフィルタ
    と、 電圧指令器の指令値と電圧検出器の出力値との偏差を演
    算する第1の加算演算器と、 前記偏差により調節演算をする電圧調節器と、 電圧調節器の出力値と一次遅れフィルタの出力値とを加
    算演算する第2の加算演算器と、 第2の加算演算器の出力値をパルス幅変調してPWMイ
    ンバータのゲート信号を出力するインバータ制御回路と
    を備えたことを特徴とするインバータ装置の制御装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のインバータ装置の制御装
    置において、 前記一次遅れフィルタの代わりに、前記LCフィルタの
    共振角周波数に相当する時間毎にサンプルし、このサン
    プルした値を保持するサンプルホールド回路を備え、 前記第1,第2の加算演算器、電圧調節器、インバータ
    制御回路それぞれの演算処理を離散値,離散時間で行う
    ことを特徴とするインバータ装置の制御装置。
JP7148574A 1995-06-15 1995-06-15 インバータ装置の制御装置 Pending JPH099633A (ja)

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JP (1) JPH099633A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169559A (ja) * 1999-12-02 2001-06-22 Tokyo Denki Univ 正弦波インバータ
US10092250B2 (en) 2006-01-24 2018-10-09 Swelling Solutions, Inc. Control unit for a medical device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169559A (ja) * 1999-12-02 2001-06-22 Tokyo Denki Univ 正弦波インバータ
US10092250B2 (en) 2006-01-24 2018-10-09 Swelling Solutions, Inc. Control unit for a medical device

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