(57)【要約】【課題】非線形負荷をもつＰＷＭインバータの繰り返し制御において、制御が発散するのを防止する。【解決手段】特定周波数成分抽出部５は、インバータ主回路１の出力電圧に発生する電圧歪み成分の大部分となる特定周波数成分を出力電圧偏差信号の離散フーリエ変換で抽出し、各特定周波数成分を合成して離散フーリエ逆変換して繰り返し制御部４の繰り返し制御信号とする。  抽出した特定周波数成分に対して、インバータ主回路の出力段に設けられるＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませて離散フーリエ逆変換を行う位相調整も含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形負荷にＰＷＭ交流電力を供給するインバータ主回路と、自動電圧制御部とＰＷＭ制御部および１周期前の出力電圧偏差信号を利用して制御出力を目標入力に追従させる繰り返し制御部を有して前記インバータ主回路の各半導体スイッチ素子をＰＷＭ制御する制御装置とを備えた電圧型ＰＷＭインバータにおいて、
前記インバータ主回路の出力電圧に発生する電圧歪み成分の大部分となる特定周波数成分を前記出力電圧偏差信号の離散フーリエ変換で抽出し、各特定周波数成分を合成して離散フーリエ逆変換して前記繰り返し制御部の繰り返し制御信号とする特定周波数成分抽出部を備えたことを特徴とする電圧型ＰＷＭインバータ。
【請求項２】
前記特定周波数成分抽出部は、抽出した特定周波数成分に対して、前記インバータ主回路の出力段に設けられるＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませて離散フーリエ逆変換を行う位相調整手段を備えたことを特徴とする電圧型ＰＷＭインバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し制御を適用した電圧型ＰＷＭインバータに係り、特に繰り返し制御部の出力電圧制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電圧型ＰＷＭインバータの制御ブロックを図３に示す。インバータ主回路１に電圧および周波数が制御された交流出力を得て負荷２に電力供給するＰＷＭインバータにおいて、主回路１の各半導体スイッチ素子をＰＷＭゲート制御する制御装置３は、ＡＶＲ（自動電圧制御）によって出力電圧を一定にするため、インバータの出力電圧指令値と出力電圧検出値との偏差をＰＩ制御部３ＡでＰＩ（比例積分）演算し、この演算結果に加算器３Ｂでベース電圧を加算してＰＷＭ指令値を得、この指令値に応じてＰＷＭ演算部３ＣにＰＷＭ波形のゲート信号を得る。ベース電圧は、例えば、定格電圧の１／２にすることで、負荷急変に対するＡＶＲ制御の応答性を高める。
【０００３】
図３のＰＷＭ制御方式において、負荷２が整流器などのような非線形負荷の場合、出力電圧が歪んでしまう。そこで、繰り返し制御を適用する。繰り返し制御は、１周期前の出力電圧偏差信号を利用して制御出力を目標入力に追従させるフィードフォワード制御法になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような非線形負荷による出力電圧歪みは周期的であるため、繰り返し制御を適用しやすい。繰り返し制御を適用した出力電圧制御ブロックを、図４に示す。同図に波線ブロックで示す繰り返し制御部４は、１周期前の電圧偏差（±偏差）を記憶し、この偏差に応じた制御量を加算器３Ｂで繰り返し加算することで、非線形負荷の出力電圧歪みを補償する。
【特許文献１】特開平０７−００７９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繰り返し制御を適用した電圧型ＰＷＭインバータにおいて、繰り返し制御出力は、電圧偏差がゼロになるまで大きくなるため、ゲインはすべての周波数で無限大となる。
【０００６】
ところで、電圧型ＰＷＭインバータの主回路出力段には、ＰＷＭキャリア周波数のスイッチングによる高調波を除去するためのＬＣフィルタが設けられる。このＬＣフィルタは、二次のＬＰＦであるため、カットオフ周波数で位相が９０［ｄｅｇ］遅れる。よって、繰り返し制御出力は、ＬＣフィルタのカットオフ周波数より大きい周波数の偏差をも増幅してしまい、制御が発散する危険がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決した電圧型ＰＷＭインバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するため、非線形負荷によって出力電圧に発生する電圧歪み成分の大部分となる特定周波数成分を、出力電圧偏差信号から離散フーリエ変換によって抽出し、この特定周波数成分のみを離散フーリエ逆変換して繰り返し制御信号とし、さらに特定周波数成分がＬＣフィルタのカットオフ周波数より高い周波数成分についてはＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませる位相調整をして離散フーリエ逆変換するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【０００９】
（１）非線形負荷にＰＷＭ交流電力を供給するインバータ主回路と、自動電圧制御部とＰＷＭ制御部および１周期前の出力電圧偏差信号を利用して制御出力を目標入力に追従させる繰り返し制御部を有して前記インバータ主回路の各半導体スイッチ素子をＰＷＭ制御する制御装置とを備えた電圧型ＰＷＭインバータにおいて、
前記インバータ主回路の出力電圧に発生する電圧歪み成分の大部分となる特定周波数成分を前記出力電圧偏差信号の離散フーリエ変換で抽出し、各特定周波数成分を合成して離散フーリエ逆変換して前記繰り返し制御部の繰り返し制御信号とする特定周波数成分抽出部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
（２）前記特定周波数成分抽出部は、抽出した特定周波数成分に対して、前記インバータ主回路の出力段に設けられるＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませて離散フーリエ逆変換を行う位相調整手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、非線形負荷によって出力電圧に発生する電圧歪み成分の大部分となる特定周波数成分を、出力電圧偏差信号から離散フーリエ変換によって抽出し、この特定周波数成分のみを離散フーリエ逆変換して繰り返し制御信号としたため、制御が発散するのを防止できる。
【００１２】
さらに、特定周波数成分がＬＣフィルタのカットオフ周波数より高い周波数成分についてはＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませる位相調整をして離散フーリエ逆変換するようにしたため、ＬＣフィルタによる位相遅れ繰り返し制御の発振を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示す繰り返し制御部の構成図である。繰り返し制御部は、従来の繰り返し制御部４の入力段に特定周波数成分抽出部５を設ける。
【００１４】
この特定周波数成分抽出部５は、出力電圧偏差信号をＤＦＴ（離散フーリエ変換）して各周波数成分を抽出し、このうちインバータの出力段に設けられるＬＣフィルタによる位相反転が無く、かつ主要な歪み成分となる周波数成分のみを離散フーリエ逆変換（ＩＤＦＴ）して取り出す。この周波数成分のみを繰り返し制御部４の繰り返し制御周波数信号とする。
【００１５】
図示では、５次と７次の周波数成分を取り出し、これらを合成して離散フーリエ逆変換している。
【００１６】
例えば、ＬＣフィルタの回路定数がＬ：８％、Ｃ：１３％の場合、
【００１７】
【数１】
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【００１８】
より１０次（出力電圧周波数が５０Ｈｚであれば、５００Ｈｚ）以上の周波数領域では位相が反転してしまう。整流器負荷による電圧歪み成分は、５次、７次がほとんどである。そこでＤＦＴ（離散フーリエ変換）で５次、７次のみ取り出して繰り返し制御を行えば、繰り返し制御による発振を防止できる。
【００１９】
本実施形態における特定周波数成分抽出部５は、調整要素が少なく、簡単に実装可能となる。
【００２０】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態を示す繰り返し制御部の構成図である。同図が、図１と異なる部分は、特定周波数成分抽出部５Ａである。
【００２１】
特定周波数成分抽出部５Ａは、電圧偏差をＤＦＴ（離散フーリエ変換）して各周波数成分（５次、７次、１１次、１３次、…）を抽出し、各次数の周波数成分の位相調整を行い、これらを合成した後に離散フーリエ逆変換（ＩＤＦＴ）を行う。
【００２２】
この離散フーリエ逆変換を行う前の位相調整は、ＬＣフィルタによる位相遅れ分を進ませてから離散フーリエ逆変換を行い、その結果を繰り返し制御にかけることになる。
【００２３】
例えば、１３次の周波数成分が１８０［ｄｅｇ］遅れるのであれば、位相調整で１３次の周波数成分を１８０［ｄｅｇ］進めてから離散フーリエ逆変換を行い、繰り返し制御にかける。
【００２４】
本実施形態によれば、整流器負荷による電圧歪み成分のうち、制御対象が位相遅れのある周波数領域になる１１次、１３次などの高次周波数成分までも繰り返し制御分に含ませることができ、繰り返し制御による発振を起こすことなく、非線形負荷の出力電圧歪み補償の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１を示す繰り返し制御部の構成図。
【図２】本発明の実施形態２を示す繰り返し制御部の構成図。
【図３】電圧型ＰＷＭインバータの制御ブロック図。
【図４】繰り返し制御を適用した出力電圧制御ブロック図（従来）。
【符号の説明】
【００２６】
１  インバータ主回路
２  負荷
３  制御部
４  繰り返し制御部
５、５Ａ  特定周波数成分抽出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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