(57)【要約】【課題】  絶縁アンプ等の比較的高価な部品を使用しないで、かつ検出遅れの小さい半導体電力変換装置、およびその偏磁制御方法を提供する。【解決手段】  第２の加算器１８では、基本波の１サイクルごとに理想正弦波指令値に第１の加算器１６からの電圧補正値が加算され、補正された電圧指令値はＰＷＭコンパレータ１４へと出力される。また、積分器１７では１サイクル分の電圧補正値が積分され、偏磁制御ブロック７に出力される。なお、積分器１７は電圧補正値が零となる定常状態で直流電圧の偏差分が零となるように予め調整されている。【選択図】  図１
2006136107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換する逆電力変換器から出力変圧器を介して所望する交流出力電力を負荷に供給する半導体電力変換装置において、
前記出力変圧器の二次回路側で検出された電流、電圧の大きさに基づいて、出力電圧に対する瞬時指令値を生成する出力電圧瞬時値制御手段と、
前記出力電圧瞬時値制御手段で生成された前記瞬時指令値に対する補正値を演算し、前記出力変圧器の一次回路側の直流成分を零にする偏磁補正量として出力する偏磁制御手段と、
前記偏磁制御手段から出力された偏磁補正量を積分することによって補正された１サイクル分の電圧補正値を出力する積分手段と、
を備えたことを特徴とする半導体電力変換装置。
【請求項２】
前記逆電力変換器は、パルス幅変調（ＰＷＭ）パルスに基づいて直流電力を交流電力に変換するＰＷＭインバータ装置であることを特徴とする請求項１記載の半導体電力変換装置。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換する半導体電力変換装置の偏磁制御方法において、
前記半導体電力変換装置の出力電圧が瞬時電圧波形制御を行わない状態で、その直流電圧成分が零となるように予め調整しておき、前記出力電圧の瞬時電圧偏差分の１サイクル積分値に基づいて前記直流電圧成分を零とするように偏磁制御を行うことを特徴とする偏磁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する半導体電力変換装置およびその偏磁制御方法に関し、とくに、出力電圧の瞬時電圧偏差分の１サイクル積分値に基づいて偏磁制御を行う半導体電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＰＳ（無停電電源装置）などの電力変換装置には、高周波絶縁トランスの偏磁を防止する変磁制御を行うための直流偏磁防止装置などが設けられる。これは、高周波絶縁トランスに印加される交流電力に直流電圧分が生じると、トランス鉄心の磁束密度が飽和するなどの偏磁現象が発生するからである。また、高周波絶縁トランスが偏磁したときには、トランスの入力インピーダンスが低くなって過電流が流れ、その前段に設置されている電力変換装置の半導体スイッチが破損するという問題も生じる。以下に示す特許文献１には、このような問題を解消するべく、高周波絶縁トランスの偏磁をキャンセルする偏磁制御装置の一例が記載されている。
【０００３】
図２は、従来の半導体電力変換装置の偏磁制御装置を示す回路図である。
直流電力を交流電力に変換するための半導体スイッチを含む、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）インバータ装置１は、インバータ変圧器（以下、トランスともいう。）２と接続され、負荷３に電力供給している。ここでは、ＰＷＭインバータ装置１の出力電圧が高耐圧のトランス２により絶縁された状態で負荷３に供給されることにより、負荷短絡時などでもＰＷＭインバータ装置１が破損しないように、保護が確実になされている。
【０００４】
トランス２の一次回路側には、変流器４などの電流検出手段が設けられ、ローパスフィルタ５、絶縁アンプ６等を通して直流電圧成分を検出している。偏磁制御ブロック７には、トランス２の偏磁相当量として検出された直流電圧成分が入力され、この直流電圧成分に基づいて偏磁をキャンセルするための補正値を生成するように構成されている。
【０００５】
なお、トランス２の二次回路側にはフィルタコンデンサ８、変圧器９、および電流検出器１０が設けられている。そして、変圧器９で検出された二次側電圧値と、電流検出器１０で検出された二次側電流値とが、それぞれ出力電圧瞬時値制御ブロック１１に供給されている。
【０００６】
加算器１２は、偏磁制御ブロック７からの補正値、出力電圧瞬時値制御ブロック１１からの瞬時指令値、および正弦波発生ブロック１３からの理想正弦波をそれぞれ加算するものであって、ここでＰＷＭコンパレータ１４への出力電圧指令値が演算される。ＰＷＭコンパレータ１４は、−入力端子が三角波発生ブロック１５と接続されており、その＋入力端子に供給される出力電圧指令値との比較結果によりＰＷＭパルスを生成して、それがＰＷＭインバータ装置１に対する制御指令として入力されている。
【０００７】
なお、別の特許文献２には、電力変換装置の出力変圧器の一次側直流電圧成分を検出し、この直流電圧成分を零にするように制御することにより、出力変圧器での直流偏磁を防止して制御精度の向上を図るものが記載されている。
【特許文献１】特開平０７−２３１６７６号公報（〔０００２〕、および図４など）
【特許文献２】特開平０５−１６１３６３号公報（〔０００９〕〜〔００１１〕、および図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述した従来の半導体電力変換装置においては、直流電力を交流電力に変換する際に偏磁制御を行うために、いずれもローパスフィルタ、絶縁アンプ等の比較的高価な部品を必要としていた。そのため、半導体電力変換装置のコストが上昇するという問題があった。
【０００９】
また、インバータ変圧器の一次電圧波形（ＰＷＭ波形）から直流成分を取り出すためには、大きなローパスフィルタが必要とされるから、偏磁検出の遅れが大きくなってしまう。したがって、従来の半導体電力変換装置において偏磁抑圧制御を行う場合、その応答性を上げることが困難であった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、絶縁アンプ等の比較的高価な部品を使用しないで、かつ検出遅れの小さい半導体電力変換装置、およびその偏磁制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上記問題を解決するために、直流電力を交流電力に変換する逆電力変換器から出力変圧器を介して所望する交流出力電力を負荷に供給する半導体電力変換装置が提供される。この半導体電力変換装置は、前記出力変圧器の二次回路側で検出された電流、電圧の大きさに基づいて、出力電圧に対する瞬時指令値を生成する出力電圧瞬時値制御手段と、前記出力電圧瞬時値制御手段で生成された前記瞬時指令値に対する補正値を演算し、前記出力変圧器の一次回路側の直流成分を零にする偏磁補正量として出力する偏磁制御手段と、前記偏磁制御手段から出力された偏磁補正量を積分することによって補正された１サイクル分の電圧補正値を出力する積分手段と、を備えている。
【００１２】
また、本発明によれば、直流電力を交流電力に変換する半導体電力変換装置の偏磁制御方法において、前記半導体電力変換装置の出力電圧が瞬時電圧波形制御を行わない状態で、その直流電圧成分が零となるように予め調整しておき、前記出力電圧の瞬時電圧偏差分の１サイクル積分値に基づいて前記直流電圧成分を零とするように偏磁制御を行うことを特徴とする偏磁制御方法が提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検出回路に絶縁アンプ等の比較的高価な部品が不要となり、低コスト化が図れる。
また、出力電圧の瞬時電圧偏差分の１サイクル積分値が、出力電圧の直流電圧成分にほぼ等しくなることから、この積分値を利用することによって制御応答性が高い偏磁制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態に係る半導体電力変換装置を示す回路図である。
パルス幅変調（ＰＷＭ）インバータ装置１、インバータ変圧器（トランス）２、負荷３、フィルタコンデンサ８、変圧器９、電流検出器１０、出力電圧瞬時値制御ブロック１１、正弦波発生ブロック１３、ＰＷＭコンパレータ１４、および三角波発生ブロック１５については、図２で説明した従来装置と同じものであって、これらによって同様の半導体電力変換装置が構成されている。ここでは、偏磁制御ブロック７への直流電圧成分を検出するローパスフィルタ５、絶縁アンプ６に代えて、積分器１７、および第１、第２の加算器１６，１８を備えている点が従来装置と異なっている。
【００１５】
出力電圧瞬時値制御ブロック１１は、トランス２の二次回路側で検出された電流、電圧の大きさに基づいて、出力電圧に対する瞬時指令値を生成し、第１の加算器１６に出力している。偏磁制御ブロック７は、出力電圧瞬時値制御ブロック１１で生成された瞬時指令値に対する補正値を演算し、トランス２の一次回路側の直流成分を零にする偏磁補正量として出力している。これらの瞬時指令値と補正値が第１の加算器１６において加算され、直流電圧の偏差分に相当する電圧補正値が積分器１７と第２の加算器１８にそれぞれ出力される。
【００１６】
第２の加算器１８では、基本波の１サイクルごとに理想正弦波指令値に第１の加算器１６からの電圧補正値が加算され、補正された電圧指令値はＰＷＭコンパレータ１４へと出力される。また、積分器１７では１サイクル分の電圧補正値が積分され、偏磁制御ブロック７に出力される。なお、積分器１７は電圧補正値が零となる定常状態で直流電圧の偏差分が零となるように予め調整されている。
【００１７】
このように、半導体電力変換装置の出力電圧が瞬時電圧波形制御を行わない状態で、その直流成分が零となるように、すなわち「電圧補正値＝０」の定常状態において、「直流電圧成分＝０」となるように予め調整しておけば、積分器１７では基本波の１サイクル後の積分値は、出力電圧の直流成分にほぼ等しくなる。したがって、積分器１７からの積分値出力が偏磁制御ブロック７に直流成分検出値として入力され、ここで偏磁補正量の演算を実行することによって、出力電圧の瞬時電圧偏差分の１サイクル積分値を直流電圧成分とする偏磁制御が実行可能となる。
【００１８】
以上に説明した半導体電力変換装置によれば、出力変圧器（トランス２）の二次回路側で検出された電流、電圧の大きさに基づいて、出力電圧に対する瞬時指令値を生成する出力電圧瞬時値制御ブロック１１と、出力電圧瞬時値制御ブロック１１で生成された瞬時指令値に対する補正値を演算し、出力変圧器（トランス２）の一次回路側の直流成分を零にする偏磁補正量として出力する偏磁制御ブロック７と、偏磁制御ブロック７から出力された偏磁補正量を積分することによって補正された１サイクル分の電圧補正値を出力する積分器１７とを備えたので、絶縁アンプ等の比較的高価な部品を使用しないで、かつ検出遅れを小さくして、直流電力を交流電力に変換する逆電力変換器から出力変圧器を介して所望する交流出力電力を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係る半導体電力変換装置を示す回路図である。
【図２】従来の半導体電力変換装置の偏磁制御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  パルス幅変調（ＰＷＭ）インバータ装置
２  インバータ変圧器（トランス）
３  負荷
７  偏磁制御ブロック
８  フィルタコンデンサ
９  変圧器
１０  電流検出器
１１  出力電圧瞬時値制御ブロック
１３  正弦波発生ブロック
１４  ＰＷＭコンパレータ
１５  三角波発生ブロック
１６  第１の加算器
１７  積分器
１８  第２の加算器
【図１】
2006136107.tif 000003
【図２】
2006136107.tif 000004