JP2001045746A - Circuit for controlling harmonic current constituent of power converter - Google Patents

Circuit for controlling harmonic current constituent of power converter

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JP2001045746A
JP2001045746A JP11221143A JP22114399A JP2001045746A JP 2001045746 A JP2001045746 A JP 2001045746A JP 11221143 A JP11221143 A JP 11221143A JP 22114399 A JP22114399 A JP 22114399A JP 2001045746 A JP2001045746 A JP 2001045746A
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power
harmonic current
chopper
current
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Koichi Okamura
幸一 岡村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the harmonic current to zero that is superimposed on the input and output currents of a power converter without having to use a filter incorporating capacitors as main constituents. SOLUTION: A DC-DC converter structured by parallel connection of a first voltage raise chopper that operates at the control factor of 50% to a second voltage raise chopper part operates with reverse phase against a first chopper which a control factor of 50% is connected to the pre-stage of an inverter device functioning as a power converter. Also, a second chopper circuit 30, a DC-DC converter 40 and third chopper circuit 60 are added to a first chopper circuit 20 which functions as the power converter. The harmonic current outputted by the first chopper circuit 20 is calculated from the constant of the circuit constituents of the first chopper circuit 20 and the third chopper circuit 60 and the control factor of the first transistor 21 of the first chopper circuit 20. A reverse-phase harmonic current that cancels this harmonic current is outputted from the third chopper circuit 60.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換装置の
スイッチング動作に伴って、その入力電流または出力電
流含まれる高調波電流成分を抑制する電力変換装置の高
調波電流成分抑制回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic current component suppressing circuit for a power converter, which suppresses a harmonic current component included in an input current or an output current thereof in accordance with a switching operation of the power converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスタやサイリスタなどの半導体
スイッチ素子をオン・オフ動作させることにより、電力
変換を自由に行うことができるが、半導体スイッチ素子
のスイッチング動作に伴って、電力変換装置の電源側や
負荷側に流れる電流には高調波電流成分が発生し、この
高調波電流が各種の不都合を引き起こすので、電力変換
装置に発生する高調波電流を抑制するのは重要である。
2. Description of the Related Art Power conversion can be freely performed by turning on / off a semiconductor switching element such as a transistor or a thyristor. A harmonic current component is generated in the current flowing to the load side, and the harmonic current causes various inconveniences. Therefore, it is important to suppress the harmonic current generated in the power converter.

【0003】図5は電力変換装置へ入力する電流の高調
波成分を抑制する入力電流高調波抑制回路の従来例を示
した回路図であって、直流電力を交流電力へ変換する電
力変換装置の場合を示している。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of an input current harmonic suppression circuit for suppressing a harmonic component of a current input to a power conversion device. Shows the case.

【0004】図5において、直流電源1からの直流電力
は入力インピーダンス2を介して電力変換装置としての
インバータ装置3へ入力する。このインバータ装置3は
平滑コンデンサ5と DC/AC変換器6とで構成していて、
入力した直流電力を交流電力に変換して誘導電動機7を
駆動するのであるが、インバータ装置3への入力電流に
含まれる高調波電流成分を抑制するために、インバータ
装置3の前段に入力フィルタ4を備える。
In FIG. 5, DC power from a DC power supply 1 is input via an input impedance 2 to an inverter device 3 as a power converter. This inverter device 3 comprises a smoothing capacitor 5 and a DC / AC converter 6,
The input DC power is converted into AC power to drive the induction motor 7. In order to suppress a harmonic current component included in the input current to the inverter device 3, an input filter 4 is provided upstream of the inverter device 3. Is provided.

【0005】図6は図5に図示の従来例回路の各部の状
態を示した動作波形図であって、図6は DC/AC変換器
6の入力電流I3 の変化,図6は平滑コンデンサ5へ
の入力電流I2 の変化,図6は入力フィルタ4の出力
電流(すなわちインバータ装置3の入力電流)I1 の変
化,図6は入力フィルタ4の入力電流I0 の変化,を
それぞれが示している。
[0005] Figure 6 is a waveform diagram showing a state of the respective portions of the conventional circuit shown in FIG. 5, FIG. 6 is the change in the input current I 3 of the DC / AC converter 6, 6 a smoothing capacitor change in the input current I 2 to 5, FIG. 6 is a I 1 (input current ie inverter 3) the output current of the input filter 4 change, FIG. 6 is the change in the input current I 0 of the input filter 4, the each Is shown.

【0006】図6において、 DC/AC変換器6の動作に伴
ってその入力電流は大きく脈動している(図6参照)
が、 DC/AC変換器6の前段に設置した平滑コンデンサ5
にこの脈動電流が分流する(図6参照)ことにより、
インバータ装置3への入力直流電流IDCに含まれる高調
波電流I1ripは、かなり抑制され(図6参照)る。し
かし、より一層高調波電流を低減させるために、リアク
トルとコンデンサで構成されている入力フィルタ4をイ
ンバータ装置3の前段に設置する。その結果、入力フィ
ルタ4の入力電流I0 に含まれる高調波電流I0ripは、
前述した高調波電流I1ripよりも減少(図6参照)し
ている。
In FIG. 6, the input current of the DC / AC converter 6 greatly pulsates with the operation of the converter 6 (see FIG. 6).
Is a smoothing capacitor 5 installed before the DC / AC converter 6
This pulsating current shunts (see FIG. 6),
The harmonic current I 1rip included in the input DC current I DC to the inverter device 3 is considerably suppressed (see FIG. 6). However, in order to further reduce the harmonic current, an input filter 4 composed of a reactor and a capacitor is provided in a stage preceding the inverter device 3. As a result, the harmonic current I 0rip included in the input current I 0 of the input filter 4 becomes
It is smaller than the above-mentioned harmonic current I 1rip (see FIG. 6).

【0007】図7は電力変換装置が出力する電流の高調
波成分を抑制する出力電流高調波抑制回路の従来例を示
した回路図であって、直流電力を直流電力へ変換する電
力変換装置の場合を示している。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of an output current harmonic suppression circuit for suppressing a harmonic component of a current output from a power conversion device, and is a circuit diagram of a power conversion device for converting DC power to DC power. Shows the case.

【0008】図7において、直流電源1からの直流電力
は、入力コンデンサ11を介して、電力変換装置として
の第1チョッパ回路20へ入力するのであるが、この第
1チョッパ回路20は、第1トランジスタ21,ダイオ
ード22,第1リアクトル23,およびコンデンサ24
で構成している。第1チョッパ回路20の出力側には第
1電圧検出器25を備えており、電圧調節器77はその
調節動作により、この第1電圧検出器25が検出する電
圧を、電圧設定器26で設定する電圧に一致させる制御
信号を駆動回路78へ与える。第1トランジスタ21は
電圧調節器77が出力する制御信号が定める制御率でオ
ン・オフ動作することにより、負荷8の電圧は電圧設定
器26で設定した値に制御される。
In FIG. 7, DC power from a DC power supply 1 is input to a first chopper circuit 20 as a power conversion device via an input capacitor 11, and the first chopper circuit 20 Transistor 21, diode 22, first reactor 23, and capacitor 24
It consists of. The output side of the first chopper circuit 20 is provided with a first voltage detector 25, and the voltage adjuster 77 sets the voltage detected by the first voltage detector 25 by the voltage setting unit 26 by the adjustment operation. The drive signal is supplied to the drive circuit 78 so as to match the voltage to be applied. The first transistor 21 is turned on and off at a control rate determined by a control signal output from the voltage regulator 77, so that the voltage of the load 8 is controlled to the value set by the voltage setter 26.

【0009】図8は図7に図示の従来例回路の各部の状
態を示した動作波形図であって、図8は第1トランジ
スタ21のオン・オフ動作,図8は第1リアクトル2
3に流れる電流I11の変化,図8はコンデンサ24に
流れる電流I12の変化,図8は負荷8に流れる電流I
13の変化,をそれぞれが示している。第1トランジスタ
21のオン・オフ動作に伴って、大きな高調波電流I
11ripを含んでいる電流I11が第1リアクトル23に流
れる(図8参照)が、一般にコンデンサ24のインピ
ーダンスは負荷8のインピーダンスよりも小さいから、
第1リアクトル23に流れている高調波電流I11rip
大部分はコンデンサ24へ分流する。これが高調波電流
12rip (図8参照)である。よって負荷8へ流れる
高調波電流I13rip (図8参照)は、発生する高調波
電流のうちの残余の部分である。しかし負荷8のインピ
ーダンスが小さければコンデンサ24との分流比率が変
化し、負荷8への高調波電流I13rip が大きな値になっ
てしまうこともある。
FIG. 8 is an operation waveform diagram showing the state of each part of the conventional circuit shown in FIG. 7, FIG. 8 shows the on / off operation of the first transistor 21, and FIG.
Change in the current I 11 flowing in 3, 8 is the change in current I 12 flowing through the capacitor 24, current flows in Figure 8 the load 8 I
Each shows 13 changes. With the on / off operation of the first transistor 21, a large harmonic current I
Although a current I 11 including 11 rip flows through the first reactor 23 (see FIG. 8), since the impedance of the capacitor 24 is generally smaller than the impedance of the load 8,
Most of the harmonic current I 11rip flowing through the first reactor 23 is shunted to the capacitor 24. This is the harmonic current I 12rip (see FIG. 8). Therefore, the harmonic current I 13rip flowing to the load 8 (see FIG. 8) is the remaining portion of the generated harmonic current. However, if the impedance of the load 8 is small, the shunt ratio with the capacitor 24 changes, and the harmonic current I 13rip to the load 8 may become large.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した図5と図6で
明らかなように、電力変換装置の入力電流に含まれる高
調波電流を抑制するために、従来はその入力側にリアク
トルとコンデンサとでなるフィルタを設置するのである
が、高調波電流成分をより一層抑制したいときはフィル
タ容量を大きくしなければならない。また電力変換装置
の設備容量が大きくなるのに伴って、フィルタ容量も増
大させる必要がある。しかし、いくらフィルタ容量を大
きくしても高調波電流を完全に零にすることはできない
し、フィルタの設置により装置全体が大形化し、装置の
運転効率も低下する欠点がある。更に、外部で短絡事故
を生じたときにフィルタが電流供給源になって事故を拡
大させる恐れもある。
As is apparent from FIGS. 5 and 6 described above, in order to suppress the harmonic current contained in the input current of the power converter, conventionally, a reactor, a capacitor and a In order to further suppress the harmonic current component, the filter capacity must be increased. Also, as the installed capacity of the power converter increases, the filter capacity also needs to be increased. However, no matter how large the filter capacity is, the harmonic current cannot be completely reduced to zero, and the installation of the filter results in an increase in the size of the entire apparatus and a decrease in the operating efficiency of the apparatus. Further, when an external short circuit occurs, the filter may become a current supply source, and the accident may be expanded.

【0011】また電力変換装置の出力電流に含まれる高
調波電流を抑制するために、従来はその出力側にコンデ
ンサを設置するのであるが、電力変換装置の設備容量増
大に伴ってコンデンサ容量も大きくしなければならない
が、負荷のインピーダンスが小さい場合は、当該電力変
換装置の設備容量には無関係にコンデンサ容量を大きく
しなければならないが、前述と同様に、コンデンサ容量
を大きくしても高調波電流を完全に零にすることはでき
ないし、コンデンサの設置により装置全体が大形化し、
装置の運転効率も低下する欠点がある。更に、外部で短
絡事故を生じたときにフィルタが電流供給源になって事
故を拡大させる恐れもある。
Conventionally, a capacitor is installed on the output side of the power converter in order to suppress a harmonic current contained in the output current. However, the capacity of the capacitor increases as the installed capacity of the power converter increases. However, when the impedance of the load is small, the capacitor capacity must be increased regardless of the installed capacity of the power conversion device. Cannot be completely reduced to zero, and the installation of the capacitor makes the entire device larger,
There is a disadvantage that the operation efficiency of the device is also reduced. Further, when an external short circuit occurs, the filter may become a current supply source, and the accident may be expanded.

【0012】そこでこの発明の目的は、コンデンサを主
要構成要素にしているフィルタを使用せずに、電力変換
装置の入出力電流に重畳する高調波電流を零に抑制しよ
うとするものである。
An object of the present invention is to suppress a harmonic current superimposed on an input / output current of a power converter to zero without using a filter having a capacitor as a main component.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明の電力変換装置の高調波電流成分抑制回
路は、直流電源に接続し、スイッチング動作により負荷
へ電力を供給する電力変換装置において、制御率50%
で動作する第1昇圧チョッパと、制御率50%で前記第
1昇圧チョッパとは逆位相で動作する第2昇圧チョッパ
とを並列に接続し、この昇圧チョッパ並列回路を前記直
流電源と電力変換装置との間に挿入する。
In order to achieve the above-mentioned object, a harmonic current component suppressing circuit of a power converter according to the present invention is connected to a DC power supply and supplies power to a load by switching operation. In the device, control rate 50%
And a second boost chopper operating at a control rate of 50% in the opposite phase to the first boost chopper, and connecting this boost chopper parallel circuit to the DC power supply and the power converter. Insert between

【0014】それぞれが制御率100/n %で、且つ各昇圧
チョッパ相互間の位相差を 2π/nに保って運転するn組
の昇圧チョッパを並列に接続し、この昇圧チョッパn組
並列回路を前記直流電源と電力変換装置との間に挿入す
る。
N sets of booster choppers, each operating at a control rate of 100 / n% and maintaining the phase difference between the booster choppers at 2π / n, are connected in parallel. It is inserted between the DC power supply and the power converter.

【0015】前記電力変換装置の回路定数とスイッチン
グ動作から当該電力変換装置出力電流の高調波電流成分
を演算し、この高調波電流成分とは逆位相で大きさが等
しい逆位相高調波電流成分を出力する別途の電力変換装
置を備え、前記電力変換装置の出力側に、前記別途の電
力変換装置の出力側を接続する。
A harmonic current component of the output current of the power conversion device is calculated from the circuit constant of the power conversion device and the switching operation, and an anti-phase harmonic current component having an opposite phase and the same magnitude as the harmonic current component is calculated. An output side of the separate power conversion device is provided, and an output side of the separate power conversion device is connected to an output side of the power conversion device.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施例を表し
た回路図であって、直流電力を交流電力に変換する電力
変換装置へ入力する電流に含まれる高調波電流分を抑制
する場合を表している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, which suppresses a harmonic current component contained in a current input to a power converter for converting DC power into AC power. It represents the case to do.

【0017】図1の第1実施例回路では、平滑コンデン
サ5と DC/AC変換器6とで構成している電力変換装置と
してのインバータ装置3の前段に、 DC/DC変換器10を
設置する。この DC/DC変換器10は、リアクトルA12
とダイオードA13とトランジスタA14とでなる第1
の昇圧チョッパと、リアクトルB15とダイオードB1
6とトランジスタB17とでなる第2の昇圧チョッパと
を並列に接続した構成であって、その入力側には入力コ
ンデンサ11を設けている。これら両昇圧チョッパを共
に制御率50%で、且つ相互に逆位相で動作させる。
In the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, a DC / DC converter 10 is installed in front of an inverter device 3 as a power conversion device composed of a smoothing capacitor 5 and a DC / AC converter 6. . This DC / DC converter 10 includes a reactor A12
First consisting of a diode A13 and a transistor A14
Boost chopper, reactor B15 and diode B1
6 and a second step-up chopper comprising a transistor B17 are connected in parallel, and an input capacitor 11 is provided on the input side thereof. Both step-up choppers are operated at a control rate of 50% and in mutually opposite phases.

【0018】図2は図1に図示の第1実施例回路の各部
の動作状態を表した動作波形図であって、図2はトラ
ンジスタA14の動作,図2はトランジスタB17の
動作,図2は DC/DC変換器10の出力電流(すなわち
インバータ装置3の入力電流)I1 の変化,図2はリ
アクトルA12の通流電流IA の変化,図2はリアク
トルB15の通流電流IB の変化,図2は DC/DC変換
器10の入力電流I0の変化,をそれぞれが表してい
る。
FIG. 2 is an operation waveform diagram showing the operation state of each part of the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1. FIG. 2 shows the operation of the transistor A14, FIG. 2 shows the operation of the transistor B17, and FIG. changes in I 1 (input current ie inverter 3) the output current of the DC / DC converter 10, FIG. 2 is a change in flowing current I a reactor A12, 2 is the change in flowing current I B of the reactor B15 2 shows the change in the input current I 0 of the DC / DC converter 10.

【0019】トランジスタA14とトランジスタB17
とが、共に50%の制御率で、且つ逆位相で動作するこ
とにより、リアクトルA12の通流電流IA に含まれる
高調波電流と、リアクトルB15の通流電流IB に含ま
れる高調波電流とは、相互に逆位相で同じ大きさになる
ことから、両電流を合計するとそれぞれの高調波電流は
キャンセルされて零となる。 DC/DC変換器10に設けて
いる入力コンデンサ11は、負荷が変動する際の入力電
圧変動を抑制するのが目的であるから小形化できるし、
高調波電流の通流に耐える構造にする必要も無い。また
入力インピーダンス2も高調波電流を考慮する必要が無
いので小形化できる。
Transistor A14 and transistor B17
DOO is, in both 50% of the control rate, and by operating in opposite phases, and the harmonic current contained in the flowing current I A reactor A12, harmonic current contained in the flowing current I B of the reactor B15 Means that the magnitudes are opposite to each other and have the same magnitude, so that when the two currents are summed, the respective harmonic currents are canceled and become zero. The input capacitor 11 provided in the DC / DC converter 10 can be downsized because its purpose is to suppress the input voltage fluctuation when the load fluctuates.
There is no need to provide a structure that can withstand the passage of harmonic current. Also, the input impedance 2 can be reduced in size because it is not necessary to consider the harmonic current.

【0020】図1で既述の第1実施例回路における DC/
DC変換器10は、2組の昇圧チョッパを並列に接続して
構成していたが、請求項2に記載の第2実施例回路で
は、n組(n>2なる整数であって、例えばn=3)の
昇圧チョッパの並列接続で構成するのが第1実施例回路
とは異なるが、それ以外は全く同じであるから、第2実
施例回路の図示は省略する。なお,第2実施例回路で
は、各昇圧チョッパは制御率100/n %(n=3の場合は
33.3%)で運転し、且つ各昇圧チョッパ相互間の位相差
は 2π/n(n=3の場合は 2π/3)を保つことにより、
この昇圧チョッパn組並列回路へ入力する電流に含まれ
る脈動分を零に抑制できるのは、前述した第1実施例回
路の場合と同じである。
In the circuit of the first embodiment already described with reference to FIG.
The DC converter 10 is configured by connecting two sets of step-up choppers in parallel. However, in the circuit according to the second embodiment, n sets (n> 2, such as n = 3) is different from the circuit of the first embodiment in that the booster chopper is connected in parallel with the circuit of the first embodiment, but is otherwise the same, so that the illustration of the circuit of the second embodiment is omitted. In the circuit of the second embodiment, each of the boost choppers has a control rate of 100 / n% (when n = 3,
33.3%) and the phase difference between each boost chopper is kept at 2π / n (2π / 3 when n = 3),
The pulsation component contained in the current input to the n sets of boost chopper parallel circuits can be suppressed to zero as in the case of the circuit of the first embodiment described above.

【0021】なお、前述した第1実施例回路や第2実施
例回路では、インバータ装置3(平滑コンデンサ5と D
C/AC変換器6で構成)へ入力する電流の脈動分を抑制す
る場合を既述したが、入力側に電流リップルを発生する
変換器であるならば、 DC/AC変換器に限らずに本発明を
適用できるのは勿論である。
In the circuits of the first and second embodiments described above, the inverter device 3 (the smoothing capacitor 5 and the D
Although the case where the pulsating component of the current input to the C / AC converter 6 is suppressed has been described above, if the converter generates a current ripple on the input side, it is not limited to the DC / AC converter. Of course, the present invention can be applied.

【0022】図3は本発明の第3実施例を表した回路図
であって、直流電力を別の直流電力に変換する電力変換
装置が出力する電流に含まれる高調波電流分を抑制する
場合を表している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, in which a harmonic current component contained in a current output from a power converter for converting DC power into another DC power is suppressed. Is represented.

【0023】図3の第3実施例回路では、直流電源1と
入力コンデンサ11とでなる電源から供給されるV0
る電圧の直流電力を、電力変換装置としての第1チョッ
パ回路20によりV1 なる電圧に降圧して負荷8に供給
する場合であるが、この第1チョッパ回路20は、第1
トランジスタ21とダイオード22と第1リアクトル2
3およびコンデンサ24とで構成している。ところで、
第1チョッパ回路20が単独で運転するときは、図7と
図8で既述のように、その出力電流I13に含まれる高調
波電流が大きい。そこで、第2トランジスタ31とダイ
オード32とリアクトル33およびコンデンサ34とで
なる第2チョッパ回路30と、第3トランジスタ41と
第4トランジスタ44とダイオード42,43,46と
絶縁変圧器45およびコンデンサ47とでなる絶縁形 D
C/DC変換器40と、第5トランジスタ61とダイオード
62及び第2リアクトル63とでなる第3チョッパ回路
60を追加する。
In the circuit of the third embodiment shown in FIG. 3, the DC power of the voltage V 0 supplied from the power supply composed of the DC power supply 1 and the input capacitor 11 is converted to V 1 by the first chopper circuit 20 as a power converter. This is a case where the voltage is reduced to a certain voltage and supplied to the load 8.
Transistor 21, diode 22 and first reactor 2
3 and the capacitor 24. by the way,
When the first chopper circuit 20 is operated alone, as described above in FIGS. 7 and 8, a large harmonic current included in the output current I 13. Therefore, the second chopper circuit 30 including the second transistor 31, the diode 32, the reactor 33, and the capacitor 34, the third transistor 41, the fourth transistor 44, the diodes 42, 43, 46, the insulating transformer 45, and the capacitor 47 Insulated type D
A C / DC converter 40 and a third chopper circuit 60 including a fifth transistor 61, a diode 62, and a second reactor 63 are added.

【0024】第1電圧調節器27はその調節動作によ
り、第1電圧検出器25が検出する第1チョッパ回路2
0の出力電圧を電圧設定器26で設定した値に一致させ
るべく、制御率がαなる制御信号を出力する。これによ
り第1駆動回路28は第1トランジスタ21を制御率α
で動作させる。電源電圧はV0 であるから、第1電圧検
出器25が検出する第1チョッパ回路20の出力電圧
(すなわち負荷電圧)V1は数式1で示す如くになる。
The first voltage regulator 27 controls the first chopper circuit 2 detected by the first voltage detector 25 by the regulating operation.
In order to make the output voltage of 0 coincide with the value set by the voltage setting device 26, a control signal having a control rate α is output. As a result, the first drive circuit 28 sets the first transistor 21 to the control rate α.
To work with. Since the power supply voltage is V 0 , the output voltage (that is, load voltage) V 1 of the first chopper circuit 20 detected by the first voltage detector 25 is as shown in Expression 1.

【0025】[0025]

【数1】V1 =α・V0 電源電圧V0 と負荷電圧V1 との差電圧をV4 とする
と、
V 1 = α · V 0 Assuming that the difference voltage between the power supply voltage V 0 and the load voltage V 1 is V 4 ,

【0026】[0026]

【数2】V4 =V0 −V1 =(1−α)・V0 第2電圧調節器37はその調節動作により、第2電圧検
出器35で検出する第2チョッパ回路30の出力電圧V
2 を、第1演算回路36で演算した値に一致させる制御
信号を第2駆動回路38へ出力し、この第2駆動回路3
8が第2トランジスタ31を動作させる。ここで第1演
算回路36は、電圧V1 を第1電圧検出器25から入力
し,且つ制御率αを第1電圧調節器27から入力し、第
1リアクトル23のインダクタンスL11の値と、第3チ
ョッパ回路60を構成する第2リアクトル63のインダ
クタンスL12の値とから、第2チョッパ回路30が出力
するべき電圧V2 を下記の数式3に従って演算する。
V 4 = V 0 −V 1 = (1−α) · V 0 The second voltage adjuster 37 adjusts the output voltage of the second chopper circuit 30 detected by the second voltage detector 35. V
2 to the second drive circuit 38 to output a control signal that causes the second drive circuit 38 to match the value calculated by the first calculation circuit 36.
8 operates the second transistor 31. Here, the first arithmetic circuit 36 receives the voltage V 1 from the first voltage detector 25 and the control rate α from the first voltage regulator 27, and calculates the value of the inductance L 11 of the first reactor 23, and a value of the inductance L 12 of the second reactor 63 constituting the third chopper circuit 60, calculates a voltage V 2 to the second chopper circuit 30 is output according to equation 3 below.

【0027】[0027]

【数3】 第3電圧調節器51はその調節動作により、第3電圧検
出器48で検出する絶縁形 DC/DC変換器40の出力電圧
3 を、第2演算回路49で演算した値に一致させる制
御信号を第3駆動回路52へ出力し、この第3駆動回路
52が第3トランジスタ41と第4トランジスタ44を
動作させることで、直流電力を交流電力に変換してい
る。この交流電力を絶縁変圧器45で絶縁した後、ダイ
オード46で再び直流電力に変換する。ここで第2演算
回路49は、電圧V1 を第1電圧検出器25から入力
し,且つ制御率αを第1電圧調節器27から入力し、第
1リアクトル23のインダクタンスL11の値と、第3チ
ョッパ回路60を構成する第2リアクトル63のインダ
クタンスL12の値とから、絶縁形 DC/DC変換器40が出
力するべき電圧V3 を下記の数式4に従って演算する。
(Equation 3) The third voltage regulator 51 adjusts the output voltage V 3 of the isolated DC / DC converter 40 detected by the third voltage detector 48 to the value calculated by the second calculation circuit 49 by the adjustment operation. Is output to the third drive circuit 52, and the third drive circuit 52 operates the third transistor 41 and the fourth transistor 44 to convert DC power into AC power. After the AC power is insulated by the insulating transformer 45, it is again converted to DC power by the diode 46. Here, the second arithmetic circuit 49 inputs the voltage V 1 from the first voltage detector 25 and the control rate α from the first voltage regulator 27, and calculates the value of the inductance L 11 of the first reactor 23, and a value of the inductance L 12 of the second reactor 63 constituting the third chopper circuit 60, calculates a voltage V 3 to be output is insulated DC / DC converter 40 according to equation 4 below.

【0028】[0028]

【数4】 第3チョッパ回路60を構成する第5トランジスタ61
は、前述した第1トランジスタ21と同一の第1駆動回
路28からの駆動信号により、第1トランジスタ21と
は逆相,すなわち「1−α」なる制御率で動作する。そ
の結果、第1リアクトル23を通流する電流I11の高調
波電流分I11rip と、第2リアクトル63を通流する電
流I12の高調波電流分I12rip とは逆相になるから、両
者を合計すると高調波電流はキャンセルされて零とな
る。よって負荷8へ流れる電流I13には高調波電流は含
まれない。
(Equation 4) Fifth transistor 61 forming third chopper circuit 60
Operates in a phase opposite to that of the first transistor 21, that is, at a control rate of “1−α” by a drive signal from the same first drive circuit 28 as the first transistor 21 described above. As a result, the harmonic current component I 11Rip the current I 11 flowing through the first reactor 23, because the second reactor 63 is opposite phase to the harmonic current component I 12Rip the current I 12 flowing through, both Are summed, the harmonic current is canceled and becomes zero. Therefore the current I 13 flowing to the load 8 does not include a harmonic current.

【0029】図4は図3に図示の第3実施例回路の各部
の動作状態を表した動作波形図であって、図4は第1
トランジスタ21の動作,図4は各部の電圧,図4
は第1リアクトル23の通流電流I11の変化,図4は
第2リアクトル63の通流電流I12の変化,をそれぞれ
が表している。
FIG. 4 is an operation waveform diagram showing the operation state of each part of the circuit of the third embodiment shown in FIG. 3, and FIG.
4 shows the operation of the transistor 21, FIG.
The change in the flowing current I 11 of the first reactor 23, FIG. 4 shows each change in the flowing current I 12 of the second reactor 63, a is.

【0030】第1トランジスタ21がオンしている期間
に、第1リアクトル23を通流する電流I11の高調波電
流をi1a(図4参照)とし、第2リアクトル63を通
流する電流I12の高調波電流をi2a(図4参照)とす
ると、i1aは数式5で、i2aは数式6で示される。但し
Tは第1トランジスタ21の動作周期である。
While the first transistor 21 is on, the harmonic current of the current I 11 flowing through the first reactor 23 is defined as i 1a (see FIG. 4), and the current I 11 flowing through the second reactor 63 is Assuming that the twelve harmonic currents are i 2a (see FIG. 4), i 1a is represented by Expression 5 and i 2a is represented by Expression 6. Here, T is the operation cycle of the first transistor 21.

【0031】[0031]

【数5】 (Equation 5)

【数6】 高調波電流がキャンセルされるための条件は、i1a=i
2aである。よって数式5と数式6をこの条件にあてはめ
て整理すると、第2チョッパ回路30の出力電圧設定値
2 は、下記の数式7で表される。
(Equation 6) The condition for canceling the harmonic current is i 1a = i
2a . Therefore, when Equations 5 and 6 are applied to this condition and arranged, the output voltage set value V 2 of the second chopper circuit 30 is expressed by Equation 7 below.

【0032】[0032]

【数7】 この数式7は、第2チョッパ回路30の出力電圧を設定
するために第1演算回路36で演算する演算式(数式
3)と同じである。また、第1トランジスタ21がオフ
している期間に第2リアクトル63を通流する電流I12
の高調波電流をi2b(図4参照)とすると、このi2b
は下記の数式8で表される。
(Equation 7) Equation 7 is the same as the equation (Equation 3) calculated by the first arithmetic circuit 36 to set the output voltage of the second chopper circuit 30. Further, the current I 12 flowing through the second reactor 63 during the period in which the first transistor 21 is off.
Assuming that the harmonic current of i 2b (see FIG. 4) is i 2b
Is represented by Equation 8 below.

【0033】[0033]

【数8】 この数式8と前述の数式7とにより、絶縁形 DC/DC変換
器40の出力電圧設定値V3 が得られるが、その値は数
式9で表される。
(Equation 8) The output voltage set value V 3 of the insulated DC / DC converter 40 is obtained from Expression 8 and Expression 7 described above, and the value is represented by Expression 9.

【数9】 この数式9は、絶縁形 DC/DC変換器40の出力電圧を設
定するために第2演算回路49で演算する演算式(数式
4)と同じである。
(Equation 9) Equation 9 is the same as the equation (Equation 4) calculated by the second arithmetic circuit 49 to set the output voltage of the insulated DC / DC converter 40.

【0034】[0034]

【発明の効果】半導体スイッチ素子のスイッチング動作
により電力変換を行う電力変換装置では、その入力電流
や出力電流に高調波電流が重畳して各種の不具合を生じ
る。そこで従来は、電力変換装置の入力側や出力側には
コンデンサを主要な構成要素にしているフィルタを付加
して高調波電流の抑制を図るのであるが、負荷のインピ
ーダンスが小さいときは電力変換装置の容量が小さくて
も大きなフィルタ容量が必要になる欠点もある。また、
フィルタ容量をいくら大きくしても高調波電流を完全に
零にすることは困難であるし、フィルタにより装置全体
の効率が低下する欠点もある。更に、外部で短絡事故を
生じたときにフィルタが電流供給源になって事故を拡大
させる恐れもある。これに対して本発明によれば、高調
波電流を抑制すにのにあたってフィルタを使用しないの
で、装置の効率を低下させることが無いし、大きなコン
デンサやフィルタを使用せずに入力電流や出力電流に含
まれる高調波電流分を零に抑制できる効果が得られる
し、装置の大形化を回避できる効果も得られる。更に、
大容量のコンデンサを使用していないために、事故時に
過大な短絡電流が発生する恐れを回避できる効果も得ら
れる。
In a power converter for performing power conversion by switching operation of a semiconductor switch element, various problems occur due to the superposition of a harmonic current on an input current and an output current. Therefore, conventionally, a filter having a capacitor as a main component is added to the input side and the output side of the power converter to suppress the harmonic current, but when the impedance of the load is small, the power converter is However, there is a disadvantage that a large filter capacitance is required even if the capacitance is small. Also,
No matter how large the filter capacitance, it is difficult to completely eliminate the harmonic current, and there is a disadvantage that the filter reduces the efficiency of the entire device. Further, when an external short circuit occurs, the filter may become a current supply source, and the accident may be expanded. On the other hand, according to the present invention, no filter is used to suppress the harmonic current, so that the efficiency of the device is not reduced, and the input current and the output current are reduced without using a large capacitor or a filter. The effect of suppressing the harmonic current component included in the device to zero can be obtained, and the effect of avoiding an increase in the size of the device can also be obtained. Furthermore,
Since a large-capacity capacitor is not used, the effect of avoiding the possibility of generating an excessive short-circuit current at the time of an accident can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を表した回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に図示の第1実施例回路の各部の動作状態
を表した動作波形図
FIG. 2 is an operation waveform diagram showing an operation state of each part of the circuit of the first embodiment shown in FIG.

【図3】本発明の第2実施例を表した回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に図示の第2実施例回路の各部の動作状態
を表した動作波形図
FIG. 4 is an operation waveform diagram showing an operation state of each part of the circuit of the second embodiment shown in FIG. 3;

【図5】電力変換装置へ入力する電流の高調波成分を抑
制する入力電流高調波抑制回路の従来例を示した回路図
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of an input current harmonic suppression circuit for suppressing harmonic components of a current input to a power converter.

【図6】図5に図示の従来例回路の各部の状態を示した
動作波形図
FIG. 6 is an operation waveform diagram showing a state of each part of the conventional circuit shown in FIG. 5;

【図7】電力変換装置が出力する電流の高調波成分を抑
制する出力電流高調波抑制回路の従来例を示した回路図
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of an output current harmonic suppression circuit for suppressing harmonic components of a current output from a power conversion device.

【図8】図7に図示の従来例回路の各部の状態を示した
動作波形図
8 is an operation waveform diagram showing a state of each part of the conventional circuit shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 入力インピーダンス 3 電力変換装置としてのインバータ装置 4 入力フィルタ 6 DC/AC変換器 7 誘導電動機 8 負荷 10 DC/DC変換器 11 入力コンデンサ 12 リアクトルA 13 ダイオードA 14 トランジスタA 15 リアクトルB 16 ダイオードB 17 トランジスタB 20 電力変換装置としての第1チョッパ回路 23 第1リアクトル 25 第1電圧検出器 26 電圧設定器 27 第1電圧調節器 28 第1駆動回路 30 第2チョッパ回路 35 第2電圧検出器 36 第1演算回路 37 第2電圧調節器 38 第2駆動回路 40 絶縁形 DC/DC変換器 45 絶縁変圧器 48 第3電圧検出器 49 第2演算回路 51 第3電圧調節器 52 第3駆動回路 60 第3チョッパ回路 63 第2リアクトル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Input impedance 3 Inverter apparatus as a power converter 4 Input filter 6 DC / AC converter 7 Induction motor 8 Load 10 DC / DC converter 11 Input capacitor 12 Reactor A 13 Diode A 14 Transistor A 15 Reactor B 16 Diode B 17 Transistor B 20 First chopper circuit as power converter 23 First reactor 25 First voltage detector 26 Voltage setting device 27 First voltage regulator 28 First drive circuit 30 Second chopper circuit 35 Second voltage detection Device 36 First arithmetic circuit 37 Second voltage regulator 38 Second drive circuit 40 Insulated DC / DC converter 45 Insulation transformer 48 Third voltage detector 49 Second arithmetic circuit 51 Third voltage regulator 52 Third drive Circuit 60 Third chopper circuit 63 Second reactor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源に接続し、スイッチング動作によ
り負荷へ電力を供給する電力変換装置において、 制御率50%で動作する第1昇圧チョッパと、制御率5
0%で前記第1昇圧チョッパとは逆位相で動作する第2
昇圧チョッパとを並列に接続し、この昇圧チョッパ並列
回路を前記直流電源と電力変換装置との間に挿入するこ
とを特徴とする電力変換装置の高調波電流成分抑制回
路。
1. A power converter connected to a DC power supply and supplying power to a load by a switching operation, comprising: a first step-up chopper operating at a control rate of 50%;
0%, the second step-up chopper operates in the opposite phase to the first step-up chopper.
A boost current chopper is connected in parallel, and the boost chopper parallel circuit is inserted between the DC power supply and the power converter.
【請求項2】直流電源に接続し、スイッチング動作によ
り負荷へ電力を供給する電力変換装置において、 並列に接続したn組の昇圧チョッパのそれぞれを制御率
100/n %で、且つ各昇圧チョッパ相互間の位相差を 2π
/nに保って運転する昇圧チョッパn組並列回路を、前記
直流電源と電力変換装置との間に挿入することを特徴と
する電力変換装置の高調波電流成分抑制回路。
2. A power converter connected to a DC power supply and supplying power to a load by a switching operation, wherein each of n sets of booster choppers connected in parallel has a control rate.
100 / n% and the phase difference between each boost chopper is 2π
A harmonic current component suppression circuit for a power conversion device, wherein an n-stage parallel circuit of n sets of boost choppers operated while maintaining at / n is inserted between the DC power supply and the power conversion device.
【請求項3】直流電源に接続し、スイッチング動作によ
り負荷へ電力を供給する電力変換装置において、 前記電力変換装置の回路定数とスイッチング動作から当
該電力変換装置出力電流の高調波電流成分を演算し、 この高調波電流成分とは逆位相で大きさが等しい逆位相
高調波電流成分を演算して出力する別途の電力変換装置
を備え、 前記電力変換装置の出力側に、前記別途の電力変換装置
の出力側を接続することを特徴とする電力変換装置の高
調波電流成分抑制回路。
3. A power converter connected to a DC power supply and supplying power to a load by a switching operation, wherein a harmonic current component of the output current of the power converter is calculated from a circuit constant of the power converter and the switching operation. A power conversion device for calculating and outputting an antiphase harmonic current component having the same phase and the opposite phase as the harmonic current component, and outputting the power conversion device on the output side of the power conversion device. A harmonic current component suppressing circuit for a power converter, wherein the output side of the power converter is connected.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010521945A (en) * 2007-03-13 2010-06-24 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク Active filter device for power supply

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