(57)【要約】【課題】入力側には並列インバータ、出力側には直列インバータを備えた直並列式電源装置において、直列インバータ電圧が不足する場合は並列インバータで電圧を確保し、装置の小型化を図る。【解決手段】交流電源１には並列にインバータ３、出力側には直列にインバータ４を接続し、電圧調節器１５によりＬＣフィルタ６の入力電圧指令Ｖｆを演算し、このＶｆ指令と電流調節器１１により演算される並列インバータ３の交流電圧Ｖ１指令１との差を求めるとともに、その差をリミッタ１７に与えて直列インバータ４の補償電圧指令Ｖｃを求め、上記Ｖｆ指令からＶｃ指令を差し引き並列インバータ３の交流電圧Ｖ１指令２を求めてその制御を行なうことで、出力電圧Ｖ２を規定の波形に保てるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源にリアクトルを介して第１インバータの交流端子を並列に接続し、この第１インバータと前記リアクトルとの接続点とＬＣフィルタの入力端との間に第２インバータの交流端子を直列に接続し、前記ＬＣフィルタの出力端に負荷を接続し、第１インバータにより入力電流を制御し、第２インバータにより出力電圧を制御する直並列式電源装置において、
負荷電圧波形を基準電圧波形に一致させるような前記ＬＣフィルタの入力電圧指令を演算する第１の電圧指令演算手段と、入力電流を基準電流波形に一致させるような前記第１のインバータの交流端子電圧を演算する第２の電圧指令演算手段と、第１の電圧指令と第２の電圧指令との差電圧を演算する第１の差電圧演算手段と、前記差電圧が規定値以内となるように制限しその制限値を補償電圧指令とするリミッタ手段と、前記第１の電圧指令と前記補償電圧指令との差により前記第１のインバータの交流電圧指令を演算する第２の差電圧演算手段とを設けたことを特徴とする直並列式電源装置の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力側に並列インバータ、出力側に直列インバータを備えた直並列式電源装置の制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来例を示す。
同図において、１は交流電源、２はリアクトル、３は並列インバータ、４は直列インバータ、５はトランス、６はＬＣフィルタ、７は負荷、１１は電流調節器（ＡＣＲ）、１２，１４はパルス幅変調（ＰＷＭ）パターン発生器、１３は電圧調節器（ＡＶＲ）である。
【０００３】
並列インバータ３は、負荷電流波形にかかわらず入力電流Ｉ１を正弦波とする動作をする。すなわち、入力電流Ｉ１は交流電源１の電圧と並列インバータ出力電圧Ｖ１との差電圧がリアクトル２の両端に印加されることにより流れるので、Ｖ１を制御することにより、負荷に独立に任意の波形とすることができる。そのため、Ｉ１の指令値と図示されない電流検出器により検出されるＩ１の検出値をＡＣＲ１１に入力してＶ１指令値を得、これをＰＷＭパターン発生器１２に入力してＰＷＭパターンに変換する。これにもとづき図示されないゲート駆動回路により、並列インバータ３内の半導体スイッチがオン，オフされる。Ｖ１の波形はパルス幅変調された方形波パルス列となる。
【０００４】
一方、直列インバータ４は出力電圧Ｖ２を規定の正弦波形に保つ動作をする。入力電圧が低いときには補償電圧Ｖｃを加算方向、高いときには減算方向に発生する。また、電源または負荷電流歪みとＬＣフィルタ６のインピーダンスに起因するＶ２の波形歪みを抑制するように、補償電圧Ｖｃの瞬時波形を制御する。すなわち、Ｖ２指令値と図示されない電圧検出器により検出されるＶ２の検出値との差をＡＶＲ１３に入力してＶｃ指令値を得、これをＰＷＭパターン発生器１４に入力してＰＷＭパターンに変換する。以後の動作は上記並列インバータ３の場合と同様なので、説明は省略する。
【０００５】
また、ＬＣフィルタ６は、方形波パルス列からスイッチングによる周波数成分を除き、連続波形とする。トランス５は、並列インバータ３と直列インバータ４が直流部でつながっているため、直列インバータ４の交流出力を絶縁し、直列インバータ４の電位と無関係に補償電圧Ｖｃを与えるために設けられる。また、その変圧比を適宜に設定することにより、直列インバータ４の必要容量を軽減する。例えば、入力電圧変動が規定値の９０％〜１００％であれば、これを補償するには１０％の補償電圧を与えれば良いので、変圧比を１０：１として直列インバータ４の出力電圧１００％に対してＶｃ１０％が与えられるようにする。このとき、直列インバータ４の出力電流はＩ２の１／１０になるので、装置容量および発生損失を軽減できる。なお、これらの機能を必要としない場合は、トランス５は省略できる。また、図３は単相結線図で示しているが、三相または多相回路にも拡張できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３のような装置には、入力電流を正弦波にする機能と、負荷電圧を規定の振幅の正弦波にする機能との２つがある。電源装置としての性格上、２つの機能が両立しないときは後者を優先すべきであるが、図３の制御では前者が優先されてしまう。すなわち、まずＶ２とは独立にＶ１が決められ、次にＶ１と基準電圧との差の補償を含む形でＶｃが決められる。そのため、Ｖ１の値によっては基準電圧との差が大きすぎて、直列インバータ４が必要量のＶｃを発生できない場合がある。この場合、Ｖ２には波形歪みや電圧誤差を生じる。これを回避するためにＶｃの最大値を大きくとると、直列インバータ４の容量が大きくなり大型化するという問題がある。
したがって、この発明の課題は、インバータ容量を大きくすることなく、出力電圧波形を改善することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、交流電源にリアクトルを介して第１インバータの交流端子を並列に接続し、この第１インバータと前記リアクトルとの接続点とＬＣフィルタの入力端との間に第２インバータの交流端子を直列に接続し、前記ＬＣフィルタの出力端に負荷を接続し、第１インバータにより入力電流を制御し、第２インバータにより出力電圧を制御する直並列式電源装置において、
負荷電圧波形を基準電圧波形に一致させるような前記ＬＣフィルタの入力電圧指令を演算する第１の電圧指令演算手段と、入力電流を基準電流波形に一致させるような前記第１のインバータの交流端子電圧を演算する第２の電圧指令演算手段と、第１の電圧指令と第２の電圧指令との差電圧を演算する第１の差電圧演算手段と、前記差電圧が規定値以内となるように制限しその制限値を補償電圧指令とするリミッタ手段と、前記第１の電圧指令と前記補償電圧指令との差により前記第１のインバータの交流電圧指令を演算する第２の差電圧演算手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図、図２はその動作を説明する波形図である。
図１からも明らかなように、電圧調節器（ＡＶＲ）１５、加算器１６，１８およびリミッタ１７を設けた点が特徴である。
ＡＶＲ１５はＶ２の指令値と実際値との差により、ＬＣフィルタ６の入力電圧Ｖｆの指令値を演算する。加算器１６はＡＶＲ１１が出力するＶ１指令値１と、Ｖｆ指令値との差を演算する。これが本来の補償電圧Ｖｃとなるべきであるが、出力可能な値を越えないようリミッタ１７で制限した値をＶｃ指令値とするようにしている。
【０００９】
そして、加算器１８によりＶｆ指令値からＶｃ指令値を差し引くことで、Ｖｆを指令値に一致させることができる範囲のＶ１指令値２を求め、これにより並列インバータ３の制御を行なうようにする。なお、直列インバータ４の制御は、Ｖｃ指令値にもとづき行なわれる。
図２にＶ１指令値１，Ｖ１指令値およびＶｆ指令値の各波形とＶｃ指令値の例を示す。
以上のようにすることにより、必要なＶｆが確保されるので、出力電圧Ｖ２を所望の波形に保つことが可能となる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、まず、ＬＣフィルタの入力電圧（Ｖｆ）の指令値を確保するようにしたので、インバータ容量を大きくすることなく、出力電圧波形を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の動作を説明する波形図である。
【図３】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…リアクトル、３…並列インバータ、４…直列インバータ、５…トランス、６…ＬＣフィルタ、７…負荷、１１…電流調節器、１２，１４…ＰＷＭパターン発生器、１３，１５…電圧調節器、１６，１８…加算器、１７…リミッタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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