(57)【要約】    【課題】直流を交流に変換する電力変換装置において、該変換装置の交流側に含まれる直流成分が抑制できる電力変換装置を提供する。    【解決手段】電力変換装置を直流電源１、インバータ主回路２、インバータ制御手段１０、電気量検出手段２０、補正分抽出手段３０、調節器４０、加算演算器４１，４２、指令値生成手段５０を備え、インバータ主回路２が出力する電気量に対して電気量検出手段２０と補正分抽出手段３０とでその補正分を抽出し、この補正分と指令値生成手段から指令される補正分指令値との偏差を加算演算器４１で求め、この偏差が零になるような調節演算を調節器４０で行い、この調節演算値を加算演算器４２により指令値生成手段５０からの電気量指令値に加算し、この加算値をインバータ制御手段１０への入力値とする回路構成にする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を交流に変換するインバータ主回路と、前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値に制御するインバータ制御手段と、前記電気量を検出する電気量検出手段と、検出した電気量からその補正分を抽出する補正分抽出手段と、指令される補正分指令値と補正分抽出手段の出力値との偏差を求める第１加算演算器と、前記偏差を零にする調節演算を行う調節器と、指令される出力量指令値に調節器の出力値を加算演算した値をインバータ制御手段への入力値として出力する第２加算演算器と、前記出力量指令値や補正分指令値などを生成する指令値生成手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電気量検出手段は前記インバータ主回路の出力電圧を検出する電圧検出器からなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電気量検出手段は前記インバータ主回路の出力電流を検出する電流検出器からなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の電力変換装置において、
前記補正分抽出手段は前記インバータ主回路から出力される直流成分を抑制するための補正分を抽出するローパスフィルタからなり、
前記インバータ制御手段は前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値にするためのＰＷＭ演算を行うＰＷＭ制御回路と、このＰＷＭ演算結果に基づき前記インバータ主回路を形成するそれぞれの自己消弧形素子へのゲート信号を生成するゲート駆動回路とからなることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載の電力変換装置において、
前記補正分抽出手段は前記電気量検出手段の３相の検出値を２相値に変換する３相／２相変換器と、この２相値に変換された前記検出値を指令される角度指令値に基づくｄ−ｑ座標系に座標変換を行う第１座標変換器と、第１座標変換器の変換値から前記インバータ主回路から出力される直流成分を抑制するための補正分を抽出するハイパスフィルタとからなり、
前記インバータ制御手段は前記出力量指令値としてのｄ−ｑ座標系の指令値を前記角度指令値に基づく座標変換を行う第２座標変換器と、第２座標変換器の変換値を３相値に変換する２相／３相変換器と、この３相値に基づき前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値にするためのＰＷＭ演算を行うＰＷＭ制御回路と、このＰＷＭ演算結果に基づき前記インバータ主回路を形成するそれぞれの自己消弧形素子へのゲート信号を生成するゲート駆動回路とからなることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流を交流に変換する電力変換装置に係わり、特にその交流側に含まれる直流成分の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、この種の電力変換装置の主要部を示す回路構成図であり、１は整流電源などの直流電源、２は自己消弧形素子としてのＩＧＢＴとダイオードとの逆並列回路を３相ブリッジ接続してなるインバータ主回路、１１は指令される３相の電圧指令値（ｖU*，ｖV*，ｖW*）に基づきインバータ主回路２が出力して交流電動機５に印加する交流電圧を所望の値にするためのＰＷＭ演算を行うＰＷＭ制御回路、１２は前記ＰＷＭ演算結果に基づきインバータ主回路２を形成するそれぞれのＩＧＢＴへのゲート信号を生成するゲート駆動回路である。
【０００３】
図４に示した電力変換装置において、インバータ主回路２の出力の交流に直流成分が重畳すると、交流電動機５がトルクリプルを発生するとともに過熱焼損する恐れがあり、また、インバータ主回路２の交流側に図示しない変圧器が接続されている場合には、該変圧器内部の磁気飽和を招き、その結果、過電流が流れて焼損する恐れがあることから、下記特許文献１を含む種々の前記直流成分の抑制方法が提案されている。
【特許文献１】特開平６−２１７５５９号公報  （第２頁〜第３頁、図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４に示した電力変換装置において、インバータ主回路２から出力される前記直流成分を抑制するために、インバータ主回路２を構成するそれぞれのＩＧＢＴのスイッチング遅延時間を、例えば、ゲート駆動回路１２の回路素子の値で調整することが行われていたが、この方法では、熟練した技術と多大な作業時間を要するという難点があった。
【０００５】
また前記特許文献１に記載されている方法では、可飽和リアクトルと、鎖交磁束数に比例した磁気特性をもつリアクトルとを必要とするなど、電力変換装置全体の大型化，高価格化をもたらすという難点があった。
【０００６】
この発明の目的は上記問題点を解消できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この第１の発明は直流を交流に変換するインバータ主回路と、前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値に制御するインバータ制御手段と、前記電気量を検出する電気量検出手段と、検出した電気量からその補正分を抽出する補正分抽出手段と、指令される補正分指令値と補正分抽出手段の出力値との偏差を求める第１加算演算器と、前記偏差を零にする調節演算を行う調節器と、指令される出力量指令値に調節器の出力値を加算演算した値をインバータ制御手段への入力値として出力する第２加算演算器と、前記出力量指令値や補正分指令値などを生成する指令値生成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は前記第１の発明の電力変換装置において、前記電気量検出手段は前記インバータ主回路の出力電圧を検出する電圧検出器からなることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は前記第１の発明の電力変換装置において、前記電気量検出手段は前記インバータ主回路の出力電流を検出する電流検出器からなることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は前記第１〜第３のいずれかの発明の電力変換装置において、
前記補正分抽出手段は前記インバータ主回路から出力される直流成分を抑制するための補正分を抽出するローパスフィルタからなり、前記インバータ制御手段は前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値にするためのＰＷＭ演算を行うＰＷＭ制御回路と、このＰＷＭ演算結果に基づき前記インバータ主回路を形成するそれぞれの自己消弧形素子へのゲート信号を生成するゲート駆動回路とからなることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は前記第１〜第３のいずれかの発明の電力変換装置において、
前記補正分抽出手段は前記電気量検出手段の３相の検出値を２相値に変換する３相／２相変換器と、この２相値に変換された前記検出値を指令される角度指令値に基づくｄ−ｑ座標系に座標変換を行う第１座標変換器と、第１座標変換器の変換値から前記インバータ主回路から出力される直流成分を抑制するための補正分を抽出するハイパスフィルタとからなり、前記インバータ制御手段は前記出力量指令値としてのｄ−ｑ座標系の指令値を前記角度指令値に基づく座標変換を行う第２座標変換器と、第２座標変換器の変換値を３相値に変換する２相／３相変換器と、この３相値に基づき前記インバータ主回路が出力する電気量を所望の値にするためのＰＷＭ演算を行うＰＷＭ制御回路と、このＰＷＭ演算結果に基づき前記インバータ主回路を形成するそれぞれの自己消弧形素子へのゲート信号を生成するゲート駆動回路とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、高速演算処理機能を必要としない簡単な回路構成で前記電力変換装置の交流出力側に含まれる直流成分を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態を示す電力変換装置の回路構成図であり、この図において、図４に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１４】
すなわち、図１に示した電力変換装置には直流電源１、インバータ主回路２の他に、インバータ主回路２が出力する電気量を所望の値に制御するインバータ制御手段１０と、前記電気量を検出する電気量検出手段２０と、検出した電気量からその補正分を抽出する補正分抽出手段３０と、指令値生成手段５０から指令される補正分指令値と補正分抽出手段の出力値との偏差を求める第１加算演算器としての加算演算器４１と、前記偏差を零にするために比例−積分回路などにより調節演算を行う調節器４０と、指令値生成手段５０から指令される出力量指令値に調節器４０の出力値を加算演算した値をインバータ制御手段１０への入力値として出力する第２加算演算器としての加算演算器４２とを備えている。
【実施例１】
【００１５】
図２は、この発明の第１の実施例を示す電力変換装置の回路構成図であり、この図において、図１に示した実施の形態構成および図４に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１６】
すなわち、図２に示した電力変換装置には直流電源１、インバータ主回路２の他に、インバータ制御手段１０としてのＰＷＭ制御回路１１およびゲート駆動回路１２と、電気量検出手段２０として、図示の如く、インバータ主回路２の出力の少なくとも任意の２相の出力電流を検出する電流検出器２１と、補正分抽出手段３０としてのローパスフィルタ３１，３２と、調節器４０としての調節器４０ａ，４０ｂと、加算演算器４１としての加算演算器４１ａ，４１ｂと、加算演算器４２としての加算演算器４２ａ，４２ｂと、指令値生成手段５０としての指令値生成手段５１とを備えている。
【００１７】
図２に示した電力変換装置の動作を、以下に説明する。
【００１８】
インバータ主回路２が出力する電気量として、指令値生成手段５１から指令される３相の電圧指令値（ｖU*，ｖV*，ｖW*）に基づいてインバータ主回路２が出力する交流電圧を交流電動機５に印加することにより、インバータ主回路２から交流電動機２に流れる電流は電流検出器２１により検出されるが、この検出値に直流成分が重畳していると、ローパスフィルタ３１，３２の出力にこの直流成分が現れるので、指令値生成手段５１から指令される補正分指令値としての「０」との偏差を加算演算器４１ａ，４１ｂで求め、それぞれの偏差が零になるような調節演算を調節器４０ａ，４０ｂで行い、それぞれの調節演算値を加算演算器４２ａ，４２ｂで前記電圧指令値に加算し、これらの加算値をＰＷＭ制御回路１１への入力値として、図２に示した電力変換装置を動作させることにより、インバータ主回路２の交流出力側に含まれる直流成分を抑制することができる。
【実施例２】
【００１９】
図３は、この発明の第２の実施例を示す電力変換装置の回路構成図であり、この図において、図１に示した実施の形態構成および図２に示した第１の実施例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００２０】
すなわち、図３に示した電力変換装置には直流電源１、インバータ主回路２の他に、インバータ制御手段１０としてのＰＷＭ制御回路１１，ゲート駆動回路１２，第２座標変換器１３，２相／３相変換器１４と、電気量検出手段２０としてインバータ主回路２の出力電流を検出する電流検出器２２と、補正分抽出手段３０としての３相／２相変換器３５，第１座標変換器３６，ハイパスフィルタ３７，３８と、調節器４０ａ，４０ｂと、加算演算器４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂと、指令値生成手段５０としての指令値生成手段５２とを備えている。
【００２１】
図３に示した電力変換装置の動作を、以下に説明する。
【００２２】
インバータ主回路２が出力する電気量として、指令値生成手段５２から指令されるｄ−ｑ座標系の電圧指令値（ｖd*，ｖq*）を指令値生成手段５２から指令される角度指令値θ* に基づく座標変換を第２座標変換器１３にて行い、得られた２相の座標変換値を２相／３相変換器１４により３相の電圧指令値（ｖU*，ｖV*，ｖW*）に変換し、これらの電圧指令値に基づいてインバータ主回路２が出力する交流電圧を交流電動機５に印加することにより、インバータ主回路２から交流電動機２に流れる電流は電流検出器２２により検出することができる。
【００２３】
そこで、電気量検出手段２０としての電流検出器２２における各相の電流検出値をそれぞれＰU ，ＰV ，ＰW とすると、これらは下記数１式で表される。なお、この数１式では、Ｖ相のみに直流成分が存在するとしている。
【００２４】
【数１】
2005130639.tif 000003
【００２５】
ここで、Ｐ1 はそれぞれの電流の振幅値、θ* は上述の角度指令値、ＰV0はＶ相の直流成分量である。
【００２６】
また、３相／２相変換器３５では前記数１式で表される検出値ＰU ，ＰV ，ＰW をα−β座標系に変換した下記数２式に示すＰα，Ｐβを得ている。
【００２７】
【数２】
2005130639.tif 000004
【００２８】
さらに、第１座標変換器３６では前記数２式で得られるＰα，Ｐβを指令値生成手段５２から指令される角度指令値θ* に基づくｄ−ｑ座標系に座標変換を行い、下記数３式に示すＰd ，Ｐq を得ている。
【００２９】
【数３】
2005130639.tif 000005
【００３０】
ここで、ψは前記θから角度指令値θ* を減算した値（一定値）である。
【００３１】
すなわち、上記数３式からも明らかなように、第１座標変換器３６の出力側ではインバータ主回路２が出力する交流の基本波成分は直流量となり、また、前記Ｐv0に関係する値は前記基本波の周期を持ったリプル分となっている。
【００３２】
従って、ハイパスフィルタ３７，３８それぞれの出力には前記リプル分のみが現れるので、指令値生成手段５２から指令される補正分指令値としての「０」との偏差を加算演算器４１ａ，４１ｂで求め、それぞれの偏差が零になるような調節演算を調節器４０ａ，４０ｂで行い、それぞれの調節演算値を加算演算器４２ａ，４２ｂで前記電圧指令値に加算し、これらの加算値を第２座標変換器１３への入力値として、図３に示した電力変換装置を動作させることで、インバータ主回路２の交流出力側に含まれる直流成分を抑制することができる。
【００３３】
なお、上述の実施例の動作説明では、インバータ主回路２の出力電流の直流成分を抑制する構成を示したが、電気量検出手段２０として、インバータ主回路２の出力電圧を電圧検出器で検出する方法を用いても、その直流成分を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態を示す電力変換装置の回路構成図
【図２】この発明の第１の実施例を示す電力変換装置の回路構成図
【図３】この発明の第２の実施例を示す電力変換装置の回路構成図
【図４】従来例を示す電力変換装置の回路構成図
【符号の説明】
【００３５】
１…直流電源、２…インバータ主回路、５…交流電動機、１０…インバータ制御手段、１１…ＰＷＭ制御回路、１２…ゲート駆動回路、１３…第２座標変換器、１４…２相／３相変換器、２０…電力量検出手段、２１，２２…電流検出器、３０…補正分抽出手段、３１，３２…ローパスフィルタ、３５…３相／３相変換器、３６…第１座標変換器、３７，３８…ハイパスフィルタ、４０，４０ａ，４０ｂ…調節器、４１，４１ａ，４１ｂ，４２，４２ａ，４２ｂ…加算演算器、５０〜５２…指令値生成手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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