JP2006094629A - Semiconductor power conversion device and its control method - Google Patents

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Tomotsugu Ishizuka
智嗣 石塚
Teruo Yoshino
輝雄 吉野
Akira Kawaguchi
章 川口
Fumio Aoyama
文夫 青山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor power conversion device that does not suffer an excessive current caused by magnetic deviation even if there occurs a large and steep disturbance, and to provide its control method. <P>SOLUTION: The semiconductor power conversion device comprises: a power converter 1 that forwardly or reversely converts the AC power of a load or an AC power supply via a transformer 2; a current detection means 3 that detects an output current of the power converter 1; a current control means 5 that controls the output current; an excited current detection means 4 that directly or indirectly detects an excited current of the transformer 2; a magnetic deviation suppression and control means 6 that prevents the magnetic deviation of the transformer 2 by using the excited current obtained by the excited current detection means 4; and a means 7 that generates a gate pattern of the power converter on the basis of outputs of the current control means 5 and the magnetic deviation suppression and control means 6. When at least either of the output current and the excited current exceeds a prescribed value, a control parameter of the magnetic deviation suppression and control means 6 is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、交流電源または負荷に接続して順変換または逆変換を行う自励式の半導体電力変換装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a self-excited semiconductor power conversion apparatus that performs forward conversion or reverse conversion by connecting to an AC power supply or a load, and a control method thereof.

交流電源側または負荷側に変圧器を介して接続される半導体電力変換装置は、従来から変圧器の偏磁対策を施す必要があった。これは、半導体電力変換装置の出力に僅かでも直流分があると、その直流電圧が積分されて磁束の偏りとなり、変圧器が鉄心の飽和領域で動作し、過電流が流れてしまうのを防止するためである。   Conventionally, a semiconductor power conversion device connected to the AC power supply side or the load side via a transformer has been required to take measures against the magnetism of the transformer. This means that if there is even a small amount of direct current in the output of the semiconductor power converter, the direct current voltage will be integrated and the magnetic flux will be biased, preventing the transformer from operating in the saturation region of the iron core and causing overcurrent to flow. It is to do.

このため、変圧器に流れ込む励磁電流の直流成分を何らかの手段で検出し、この励磁電流の直流成分がゼロになるように出力電圧を調整する所謂偏磁抑制制御が採用されていた。   For this reason, a so-called bias suppression control is employed in which the DC component of the exciting current flowing into the transformer is detected by some means and the output voltage is adjusted so that the DC component of the exciting current becomes zero.

通常の偏磁抑制制御は、上記の励磁電流の直流成分を検出するために、出力の1周期に亘って積分する必要があり、このため、大きな電源変動や負荷外乱による速い応答が必要な過渡的な偏磁に対しては対応できなかった。この対策として偏磁直流成分の定常的部分と過渡的部分の検出に工夫を施し、両者の合成成分によって半導体電力変換装置の出力を制御する提案が為されている(例えば特許文献1参照。)。
特開平7−298637号公報(第5−6頁、図1)
In order to detect the direct current component of the excitation current described above, the normal bias suppression control needs to be integrated over one output cycle. For this reason, transients that require a quick response due to large power fluctuations or load disturbances are required. It was not possible to cope with typical bias. As a countermeasure against this, a proposal has been made to devise detection of a stationary part and a transient part of a biased DC component, and to control the output of the semiconductor power conversion device by a combined component of both (see, for example, Patent Document 1). .
Japanese Patent Laid-Open No. 7-298637 (page 5-6, FIG. 1)

上記特許文献1に示された手法は、偏磁の過渡的な部分を検出するために過渡的成分のみを抽出するフィルタ回路を使用している。このため、フィルタ回路による遅れの影響が問題となることが考えられ、またこの過渡的部分と定常的部分とを同一の制御入力とするように構成しているためその制御効果も必ずしも十分とは言えず、大きくて急峻な電源外乱または負荷外乱には対応できない場合があった。   The technique disclosed in Patent Document 1 uses a filter circuit that extracts only a transient component in order to detect a transient portion of the bias. For this reason, the influence of delay due to the filter circuit is considered to be a problem, and since the transient part and the steady part are configured to have the same control input, the control effect is not necessarily sufficient. In other words, there were cases where it was not possible to cope with large and steep power disturbances or load disturbances.

従って本発明は上記に鑑みて為されたもので、その目的は、大きくて急峻な外乱があっても偏磁による過電流に至ることのない半導体電力変換装置及びその制御方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor power conversion device and a control method therefor that do not lead to overcurrent due to magnetic bias even when there is a large and steep disturbance. is there.

上記目的を達成するため、本発明の第1の発明である半導体電力変換装置及びその制御方法は、変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流を制御する電流制御手段と、前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段とを具備した半導体電力変換装置において、前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記偏磁抑制制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a semiconductor power conversion device and a control method thereof according to a first invention of the present invention include a power converter that forward-converts or reverse-converts AC power of an AC power supply or a load via a transformer, Current detection means for detecting the output current of the power converter, current control means for controlling the output current, excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer, and excitation current detection Based on the outputs of the demagnetization suppression control means for preventing the demagnetization of the transformer using the excitation current obtained by the means, and the current control means and the output of the demagnetization suppression control means, the gate pattern of the power converter In the semiconductor power conversion device comprising the means for generating the bias current, when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, the control parameter of the demagnetization suppression control means is set. It is characterized in that as further to.

また、本発明の第2の発明は、変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
電流指令値に基づいて前記出力電流を制御する電流制御手段と、前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段とを具備した半導体電力変換装置において、前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記電流指令値または前記電流制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴としている。
Further, the second invention of the present invention is a power converter that forward-converts or reverse-converts AC power of an AC power source or a load via a transformer, current detection means that detects an output current of the power converter,
Using current control means for controlling the output current based on a current command value, excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer, and the excitation current obtained by the excitation current detection means A demagnetization suppression control means for preventing the magnetism of the transformer, and a means for generating a gate pattern of the power converter based on outputs of the current control means and the demagnetization suppression control means. In the power conversion device, when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, the current command value or the control parameter of the current control means is changed.

本発明によれば、大きくて急峻な外乱があっても偏磁による過電流に至ることのない半導体電力変換装置及びその制御方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor power conversion device and a control method therefor that do not lead to an overcurrent due to magnetic bias even when there is a large and steep disturbance.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、本発明の実施例1に係る半導体電力変換装置を図1及び図2を参照して説明する。   Hereinafter, a semiconductor power conversion device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1(a)は、本発明の実施例1に係る半導体電力変換装置のブロック構成図である。 FIG. 1A is a block configuration diagram of the semiconductor power conversion device according to the first embodiment of the present invention.

電力変換器1の交流出力は変圧器2に接続され、変圧器2の出力は交流電源または負荷に供給されている。電力変換器1は通常は自己消弧型パワーデバイスにダイオードを逆並列接続したアームをブリッジ接続して主変換部が構成されており、主変換部には図示しない直流電力が供給されている。   The AC output of the power converter 1 is connected to a transformer 2, and the output of the transformer 2 is supplied to an AC power supply or a load. In the power converter 1, a main converter is configured by bridge-connecting an arm in which a diode is connected in reverse parallel to a self-extinguishing power device, and DC power (not shown) is supplied to the main converter.

電力変換器1の出力電流は電流検出器3により検出されている。また、変圧器2の励磁電流を検出するために励磁電流検出器4が設けられている。励磁電流検出器4は通常変圧器2の入力電流から出力電流を入力側に換算した値を差し引いて求める。尚、励磁電流検出器4は変圧器2の運転状態における励磁電流または磁束を直接または間接的に検出すれば良く、その方法には拘らない。   The output current of the power converter 1 is detected by the current detector 3. An exciting current detector 4 is provided for detecting the exciting current of the transformer 2. The excitation current detector 4 is usually obtained by subtracting the value obtained by converting the output current to the input side from the input current of the transformer 2. The excitation current detector 4 may detect the excitation current or the magnetic flux in the operating state of the transformer 2 directly or indirectly, regardless of the method.

電流検出器3の出力は電流制御器5に与えられる。電流制御器5においては、電流検出器3で検出された出力電流が図示しない所定の電流基準となるようにゲートパターン発生器7に電圧指令を与える。尚、このゲートパターン発生器7への電圧指令として、例えば上記電流基準を、所定の出力電圧を得るための基準として与えるなど、所謂電圧制御も併せて行う場合もあるがここでは図示していない。   The output of the current detector 3 is given to the current controller 5. In the current controller 5, a voltage command is given to the gate pattern generator 7 so that the output current detected by the current detector 3 becomes a predetermined current reference (not shown). In addition, as a voltage command to the gate pattern generator 7, there is a case where so-called voltage control is performed together, for example, giving the current reference as a reference for obtaining a predetermined output voltage. .

励磁電流検出器4の出力は偏磁抑制制御回路6に与えられる偏磁抑制制御回路6は励磁電流に含まれる偏磁による電流成分をゼロにするように補正電圧指令をゲートパターン発生器7に与える。この偏磁抑制制御回路6には例えば比例積分系が採用されている。また、励磁電流検出器4の出力は超過検出器8に与えられている。超過検出器8は励磁電流が所定値を超えたとき、偏磁抑制制御回路6の制御パラメータを変更するように動作する。以下偏磁抑制制御回路6の内部構成について図1(b)を参照して説明する。   The output of the excitation current detector 4 is given to the demagnetization suppression control circuit 6. The demagnetization suppression control circuit 6 sends a correction voltage command to the gate pattern generator 7 so that the current component due to the demagnetization included in the excitation current is zero. give. For example, a proportional integration system is adopted for the bias suppression control circuit 6. Further, the output of the excitation current detector 4 is given to the excess detector 8. The excess detector 8 operates so as to change the control parameter of the bias suppression control circuit 6 when the excitation current exceeds a predetermined value. Hereinafter, the internal configuration of the bias suppression control circuit 6 will be described with reference to FIG.

励磁電流検出器4の出力である励磁電流は直流量検出回路9に与えられ、この直流量検出回路9で電力変換器1の出力電圧の1周期乃至数周期における平均値を演算して励磁電流の直流量を求め、この直流量を平均制御器10の入力とし、平均制御器10はこの直流量がゼロとなるように補正電圧指令を出力する。また励磁電流検出器4の出力である励磁電流は不感帯回路11に与えられる。この不感帯回路11の出力は瞬時制御器12の入力となり、瞬時制御器12は不感帯回路11の出力がゼロとなるように補正電圧指令を出力する。   The excitation current, which is the output of the excitation current detector 4, is given to the DC amount detection circuit 9, and the DC amount detection circuit 9 calculates the average value of the output voltage of the power converter 1 in one cycle to several cycles to obtain the excitation current. The direct current amount is obtained, and this direct current amount is input to the average controller 10. The average controller 10 outputs a correction voltage command so that the direct current amount becomes zero. The excitation current that is the output of the excitation current detector 4 is given to the dead zone circuit 11. The output of the dead zone circuit 11 becomes an input of the instantaneous controller 12, and the instantaneous controller 12 outputs a correction voltage command so that the output of the dead zone circuit 11 becomes zero.

超過検出器8の出力は不感帯調整回路14に与えられ、この不感帯調整回路14の出力は不感帯回路11に与えられる。以下図2を参照して不感帯調整動作について説明する。   The output of the excess detector 8 is given to the dead zone adjustment circuit 14, and the output of the dead zone adjustment circuit 14 is given to the dead zone circuit 11. Hereinafter, the dead zone adjustment operation will be described with reference to FIG.

図2は入力である励磁電流に対する不感帯回路11の出力特性を示している。通常時、即ち超過検出器8が動作していないときの不感帯回路11は、図2に破線で示したように広い不感帯幅B1を持つ出力特性となっている。即ち、励磁電流に与えられる小さな外乱に対し、瞬時制御器12が過敏に応答して制御が不安定になるのを防止している。超過検出器8により励磁電流が所定値以上になったことが検出されたとき、不感帯回路11は、図2の実線で示したような狭い不感帯幅B2を持つ出力特性に切り替わる。   FIG. 2 shows the output characteristics of the dead zone circuit 11 with respect to the excitation current as an input. The dead zone circuit 11 during normal operation, that is, when the excess detector 8 is not operating, has an output characteristic having a wide dead zone width B1, as indicated by a broken line in FIG. That is, the instantaneous controller 12 responds sensitively to a small disturbance given to the exciting current to prevent the control from becoming unstable. When the excess detector 8 detects that the excitation current has exceeded a predetermined value, the dead zone circuit 11 switches to an output characteristic having a narrow dead zone width B2 as shown by the solid line in FIG.

以上のようにして例えば外部から大きな外乱を受けたとき、不感帯回路11の不感帯幅を狭くして瞬時制御器12の動作を敏感にすることにより、偏磁による過電流に至ることのない半導体電力変換装置を実現することができる。   As described above, for example, when a large external disturbance is applied, the dead zone width of the dead zone circuit 11 is narrowed to make the operation of the instantaneous controller 12 sensitive so that the semiconductor power that does not lead to an overcurrent due to bias is generated. A conversion device can be realized.

尚、上記の不感帯幅の変更は、励磁電流が所定値以下に回復したことを超過検出器8が検出したとき元の通常時の不感帯幅B1に戻すようにするのが通常であるが、外部からの外乱が予め予測できるような場合は、この不感帯幅の変更をタイマーにより所定時間だけホールドするようにする方が安定な偏磁抑制が可能となる。また、このタイマーによる制御方法はこの実施例1に限らず、後述する全ての実施例において適用可能である。   The above-described change in the dead band width is normally made to return to the original normal dead band width B1 when the excess detector 8 detects that the excitation current has recovered to a predetermined value or less. When the disturbance from the noise can be predicted in advance, it is possible to suppress the demagnetization more stably by holding the change of the dead band width by a timer for a predetermined time. The control method using this timer is not limited to the first embodiment, and can be applied to all embodiments described later.

図3は本発明の実施例2に係る半導体電力変換装置のブロック構成図である。この実施例2の各部について、図1(a)の実施例1に係る半導体電力変換装置のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が、実施例1と異なる点は、電流検出器3の出力を超過検出器8Aに供給し、出力電流が所定値を超えたとき、偏磁抑制制御回路6の制御パラメータを変更するようにした点である。   FIG. 3 is a block diagram of a semiconductor power conversion device according to the second embodiment of the present invention. About each part of this Example 2, the same part as each part of the block block diagram of the semiconductor power converter concerning Example 1 of Drawing 1 (a) is shown with the same numerals, and the explanation is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that the output of the current detector 3 is supplied to the excess detector 8A, and the control parameter of the bias suppression control circuit 6 is changed when the output current exceeds a predetermined value. This is the point that I tried to do.

このように励磁電流の瞬時値でなく、出力電流の瞬時値で偏磁となる外乱を検出しても良い。出力電流で検出すれば、特に負荷電流が小さいとき励磁電流検出回路の遅れの防止が可能となるなどのメリットがある。尚、この実施例2の出力電流検出と、実施例1の励磁電流検出をAND条件やOR条件を用いて併用しても良い。   In this way, a disturbance that is demagnetized may be detected based on the instantaneous value of the output current instead of the instantaneous value of the exciting current. If detection is performed using the output current, there is an advantage that it is possible to prevent a delay in the excitation current detection circuit, particularly when the load current is small. Note that the output current detection of the second embodiment and the excitation current detection of the first embodiment may be used together using an AND condition or an OR condition.

図4は本発明の実施例3に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図である。この実施例3の各部について、図1(b)の実施例1に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が、実施例1と異なる点は、不感帯調整回路14に代えて超過検出器8Bの出力である電流超過信号で動作するゲイン調整回路15を設け、励磁電流または出力電流が所定値を超えたとき、瞬時制御器12のゲインを変更するようにした点である。   FIG. 4 is an internal configuration diagram of the bias suppression control circuit of the semiconductor power conversion device according to the third embodiment of the present invention. About each part of this Example 3, the same part as each part of the internal block diagram of the magnetic-bias suppression control circuit of the semiconductor power converter concerning Example 1 of FIG.1 (b) is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The third embodiment differs from the first embodiment in that a gain adjustment circuit 15 that operates with an excess current signal that is the output of the excess detector 8B is provided instead of the dead zone adjustment circuit 14, and the excitation current or output current is a predetermined value. This is the point that the gain of the instantaneous controller 12 is changed when the value exceeds.

この実施例3で、例えば電流超過時のゲインを大きな値に切り替えるようにした場合、変圧器2の偏磁を通常時よりも強力に抑制することが可能であり、これにより過電流を抑制することができる。また、通常時はゲインを小さくしておくことにより、通常発生する負荷変動などによる偏磁抑制制御の過剰な応答を防止し、半導体電力変換装置を安定に動作させる。   In the third embodiment, for example, when the gain at the time of overcurrent is switched to a large value, it is possible to more strongly suppress the magnetic bias of the transformer 2 than at the normal time, thereby suppressing the overcurrent. be able to. In addition, by reducing the gain in normal times, excessive response of the bias suppression control due to load fluctuations that occur normally is prevented, and the semiconductor power converter is operated stably.

図5は本発明の実施例4に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図である。この実施例4の各部について、図1(b)の実施例1に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例4が、実施例1と異なる点は、不感帯調整回路14に代えて電流超過信号で動作するゲイン調整回路16を設け、励磁電流または出力電流が所定値を超えたとき、平均制御器10のゲインを変更するようにした点である。   FIG. 5 is an internal configuration diagram of the bias suppression control circuit of the semiconductor power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. About each part of this Example 4, the same part as each part of the internal block diagram of the magnetic-bias suppression control circuit of the semiconductor power converter concerning Example 1 of FIG.1 (b) is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a gain adjustment circuit 16 that operates with an excess current signal is provided instead of the dead band adjustment circuit 14, and when the excitation current or the output current exceeds a predetermined value, the average controller This is the point that the gain of 10 is changed.

この実施例4で、例えば電流超過時のゲインを大きい値に切り替えるようにした場合、実施例3の場合と同様、変圧器2の偏磁を通常時よりも強力に抑制することが可能であり、これにより過電流を抑制することができる。また、通常時はゲインを小さくしておくことにより、通常発生する負荷変動などによる偏磁抑制制御の過剰な応答を防止し、半導体電力変換装置を安定に動作させる。   In the fourth embodiment, for example, when the gain at the time of excess current is switched to a large value, as in the case of the third embodiment, it is possible to suppress the magnetic bias of the transformer 2 more strongly than the normal time. Thus, overcurrent can be suppressed. In addition, by reducing the gain in normal times, excessive response of the bias suppression control due to load fluctuations that occur normally is prevented, and the semiconductor power converter is operated stably.

また、この実施例4の手法を適用する場合は、瞬時制御の動作を敏感にする実施例1あるいは実施例3と組み合わせて用いるとより効果的である。   Further, when applying the method of the fourth embodiment, it is more effective to use in combination with the first or third embodiment that makes the instantaneous control operation sensitive.

図6(a)は本発明の実施例5に係る半導体電力変換装置のブロック構成図である。この実施例5の各部について、図1(a)の実施例1に係る半導体電力変換装置のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例5が、実施例1と異なる点は、超過検出器8Bの出力を偏磁抑制制御回路6ではなく電流制御回路5の入力とするようにした点である。   FIG. 6A is a block diagram of a semiconductor power conversion device according to Embodiment 5 of the present invention. About each part of this Example 5, the same part as each part of the block block diagram of the semiconductor power converter device which concerns on Example 1 of Fig.1 (a) is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the output of the excess detector 8B is input to the current control circuit 5 instead of the bias suppression control circuit 6.

電流制御回路5の内部構成を図5(b)に示す。電流指令値は乗算器17を介して減算器18に与えられ、この減算器18で検出された出力電流と比較される。減算器18の出力は電流制御器19の入力となり、電流制御器19は上記の差分がゼロとなるように電圧基準を出力する。また、電流超過信号を受けた指令値低減回路20はα(α<1)を乗算器17に入力し、励磁電流または出力電流が所定値以上になると電流指令値を低減するように補正する。   The internal configuration of the current control circuit 5 is shown in FIG. The current command value is given to the subtracter 18 via the multiplier 17 and compared with the output current detected by the subtractor 18. The output of the subtracter 18 becomes an input of the current controller 19, and the current controller 19 outputs a voltage reference so that the above difference becomes zero. The command value reduction circuit 20 that has received the excess current signal inputs α (α <1) to the multiplier 17 and corrects the current command value to be reduced when the excitation current or the output current exceeds a predetermined value.

以上の実施例5に示した手法によっても偏磁による過電流を防止することが可能な半導体電力変換装置を提供することができる。   A semiconductor power conversion device capable of preventing overcurrent due to magnetic bias can also be provided by the method shown in the fifth embodiment.

図7は本発明の実施例6に係る半導体電力変換装置の電流制御回路の内部構成図である。この実施例6の各部について、図6(b)の実施例5に係る半導体電力変換装置の電流制御回路の内部構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例6が、実施例5と異なる点は、乗算器17を省いた点、また指令値低減回路20に代え電流超過信号により動作するゲイン調整回路21を設け、この出力で電流制御器19の制御ゲインを変更するようにした点である。   FIG. 7 is an internal configuration diagram of the current control circuit of the semiconductor power conversion device according to the sixth embodiment of the present invention. About each part of this Example 6, the same part as each part of the internal block diagram of the current control circuit of the semiconductor power converter concerning Example 5 of Drawing 6 (b) is denoted by the same numerals, and the explanation is omitted. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that the multiplier 17 is omitted, and a gain adjustment circuit 21 that operates by an excess current signal is provided in place of the command value reduction circuit 20, and the current controller 19 is output from this output. The control gain is changed.

例えば電流超過時の電流制御器5のゲインを通常時のゲインより小さくした場合、電流制御と偏磁抑制制御との制御干渉を防止することが可能となる。即ち、変圧器2が偏磁方向にある時、電流制御器19のゲインを小さくして偏磁抑制制御側を支配的にすることにより、変圧器2の偏磁をより効果的に抑制することが可能となり、偏磁による過電流を防止することができる。   For example, when the gain of the current controller 5 when the current is exceeded is made smaller than the normal gain, it is possible to prevent control interference between the current control and the bias suppression control. That is, when the transformer 2 is in the direction of demagnetization, the gain of the current controller 19 is reduced to make the demagnetization suppression control side dominant, thereby suppressing the demagnetization of the transformer 2 more effectively. And overcurrent due to biasing can be prevented.

上記の説明で分かるように、この実施例6の手法を適用する場合は、実施例1や実施例3などのように偏磁抑制制御の感度を上げる制御と併用するとより効果的である。   As can be seen from the above description, when the technique of the sixth embodiment is applied, it is more effective when used together with the control for increasing the sensitivity of the demagnetization suppression control as in the first and third embodiments.

図8は本発明の実施例7に係る半導体電力変換装置の一部を示すブロック構成図である。   FIG. 8 is a block diagram showing a part of a semiconductor power conversion device according to Embodiment 7 of the present invention.

3相の半導体電力変換装置においてはdq軸上で電流制御を実施することが一般的であり、この実施例7の構成は、実施例5及び実施例6を併用した場合の構成をd軸とq軸で独立して実施した例を示している。   In a three-phase semiconductor power conversion device, current control is generally performed on the dq axis, and the configuration of the seventh embodiment is the same as the configuration when the fifth and sixth embodiments are used together. The example implemented independently by q-axis is shown.

図8において、電流検出器3Aは出力電流を電圧と同相のd軸電流、これと直交するq軸電流に分解して出力して電流制御回路5に与える。電流指令として、d軸電流指令値とq軸電流指令値は独立して与えられ、夫々乗算器17D及び17Qを介して減算器18D及び18Qによりd軸電流検出値及びq軸電流検出値と夫々比較され、その出力はd軸用の電流制御器19D及びq軸用の電流制御器19Qの入力となる。電流制御器19D及び電流制御器19Qの出力は図示していないが、3相成分に再び変換されてゲートパターン発生器7の入力となる。   In FIG. 8, the current detector 3 </ b> A decomposes the output current into a d-axis current having the same phase as the voltage and a q-axis current orthogonal thereto, and outputs the result to the current control circuit 5. As the current command, the d-axis current command value and the q-axis current command value are given independently, and the d-axis current detection value and the q-axis current detection value are respectively obtained by the subtractors 18D and 18Q via the multipliers 17D and 17Q, respectively. The outputs are compared and input to the d-axis current controller 19D and the q-axis current controller 19Q. The outputs of the current controller 19D and the current controller 19Q are not shown in the figure, but are converted back into three-phase components and input to the gate pattern generator 7.

超過検出器8で得られた電流超過信号はd軸用の指令値低減回路20D及びゲイン調整回路21Dに与えられ、指令値低減回路20Dの出力は乗算器17Dに与えられる。またゲイン調整回路21Dの出力は電流制御器19Dに与えられる。同様にして超過検出回路8で得られた電流超過信号はq軸用の指令値低減回路20Q及びゲイン調整回路21Qに与えられ、指令値低減回路20Qの出力は乗算器17Qに与えられる。またゲイン調整回路21Qの出力は電流制御器19Qに与えられる。   The excess current signal obtained by the excess detector 8 is given to the d-axis command value reduction circuit 20D and the gain adjustment circuit 21D, and the output of the command value reduction circuit 20D is given to the multiplier 17D. The output of the gain adjustment circuit 21D is given to the current controller 19D. Similarly, the excess current signal obtained by the excess detection circuit 8 is given to the q-axis command value reduction circuit 20Q and the gain adjustment circuit 21Q, and the output of the command value reduction circuit 20Q is given to the multiplier 17Q. The output of the gain adjustment circuit 21Q is given to the current controller 19Q.

以上のように構成すれば、電流制御における瞬時偏磁抑制制御をd軸とq軸を独立して
行うことが可能である。尚、このような分離制御を行ったとき、必ずしもd軸及びq軸の瞬時偏磁抑制制御の両方を行う必要はない。例えば、負荷側で他の変圧器の投入があった場合、励磁突入電流は大部分が無効成分であるため、q軸の電流指令値を低減することにより、過電流を防止することができる。
If comprised as mentioned above, instantaneous demagnetization suppression control in current control can be performed independently for the d-axis and the q-axis. When such separation control is performed, it is not always necessary to perform both d-axis and q-axis instantaneous demagnetization suppression control. For example, when other transformers are inserted on the load side, most of the magnetizing inrush current is an ineffective component. Therefore, it is possible to prevent an overcurrent by reducing the q-axis current command value.

また、この実施例では電流指令値の低減と制御器の制御ゲインの変更を同時に行うように説明したが、何れか一方でも良いことは明らかである。   In this embodiment, the current command value is reduced and the control gain of the controller is changed at the same time. However, it is obvious that either one may be used.

本発明の実施例1に係る半導体電力変換装置のブロック構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block block diagram of the semiconductor power converter device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る半導体電力変換装置の不感帯回路の説明図。Explanatory drawing of the dead zone circuit of the semiconductor power converter device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る半導体電力変換装置のブロック構成図。The block block diagram of the semiconductor power converter device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図。The internal block diagram of the demagnetization suppression control circuit of the semiconductor power converter device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体電力変換装置の偏磁抑制制御回路の内部構成図。The internal block diagram of the demagnetization suppression control circuit of the semiconductor power converter device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体電力変換装置のブロック構成図。The block block diagram of the semiconductor power converter device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係る半導体電力変換装置の電流制御回路の内部構成図。The internal block diagram of the current control circuit of the semiconductor power converter device which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係る半導体電力変換装置の部分ブロック構成図。The partial block block diagram of the semiconductor power converter device which concerns on Example 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力変換器
2 変圧器
3 電流検出器
4 励磁電流検出器
5 電流制御回路
6 偏磁抑制制御回路
7 ゲートパターン発生回路
8、8A、8B 超過検出器
9 直流量検出回路
10 平均制御器
11 不感帯回路
12 瞬時制御器
13 加算器
14 不感帯幅調整回路
15、16 ゲイン調整回路
17、17D、17Q 乗算器
18、18D、18Q 減算器
19、19D、19Q 電流制御器
20、20D、20Q 指令値低減回路
21、21D、21Q ゲイン調整回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Transformer 3 Current detector 4 Excitation current detector 5 Current control circuit 6 Demagnetization suppression control circuit 7 Gate pattern generation circuit 8, 8A, 8B Excess detector 9 DC quantity detection circuit 10 Average controller 11 Dead zone Circuit 12 Instantaneous controller 13 Adder 14 Dead band adjustment circuit 15, 16 Gain adjustment circuit 17, 17D, 17Q Multiplier 18, 18D, 18Q Subtractor 19, 19D, 19Q Current controller 20, 20D, 20Q Command value reduction circuit 21, 21D, 21Q Gain adjustment circuit

Claims (10)

変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記出力電流を制御する電流制御手段と、
前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、
この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、
前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段と、
を具備し、
前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記偏磁抑制制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴とする半導体電力変換装置。
A power converter that forward-converts or reverse-converts AC power from the AC power supply or load via a transformer
Current detection means for detecting an output current of the power converter;
Current control means for controlling the output current;
Excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer;
Using the excitation current obtained by the excitation current detection means, the bias suppression control means for preventing the bias of the transformer,
Means for generating a gate pattern of the power converter based on the outputs of the current control means and the demagnetization suppression control means;
Comprising
The semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, a control parameter of the demagnetization suppression control means is changed.
前記偏磁抑制制御手段は、
前記励磁電流からその直流量を検出する直流量検出手段の出力を入力とする第1の制御器と、
前記励磁電流を不感帯付きの不感帯回路に入力し、この不感帯回路の出力を入力とする第2の制御器と、
前記第1の制御器と前記第2の制御器の出力を加算する加算器と
から成り、
前記制御パラメータは、前記不感帯回路の不感帯幅であることを特徴とする請求項1に記載の半導体電力変換装置。
The demagnetization suppression control means includes
A first controller having as input an output of a DC amount detection means for detecting the DC amount from the excitation current;
A second controller that inputs the excitation current into a dead zone circuit with a dead zone and receives the output of the dead zone circuit;
An adder for adding the outputs of the first controller and the second controller;
The semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein the control parameter is a dead band width of the dead band circuit.
前記偏磁抑制制御手段は、
前記励磁電流からその直流量を検出する直流量検出手段の出力を入力とする第1の制御器と、
前記励磁電流を不感帯付きの不感帯回路に入力し、この不感帯回路の出力を入力とする第2の制御器と、
前記第1の制御器と前記第2の制御器の出力を加算する加算器と
から成り、
前記制御パラメータは、前記第1の制御器の制御ゲイン及び前記第2の制御器の制御ゲインの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の半導体電力変換装置。
The demagnetization suppression control means includes
A first controller having as input an output of a DC amount detection means for detecting the DC amount from the excitation current;
A second controller that inputs the excitation current into a dead zone circuit with a dead zone and receives the output of the dead zone circuit;
An adder for adding the outputs of the first controller and the second controller;
The semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein the control parameter is at least one of a control gain of the first controller and a control gain of the second controller.
前記制御パラメータの変更を、タイマーにより所定時間継続させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の半導体電力変換装置。   2. The semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein the change of the control parameter is continued for a predetermined time by a timer. 変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
電流指令値に基づいて前記出力電流を制御する電流制御手段と、
前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、
この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、
前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段と、
を具備し、
前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記電流指令値または前記電流制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴とする半導体電力変換装置。
A power converter that forward-converts or reverse-converts AC power from the AC power supply or load via a transformer
Current detection means for detecting an output current of the power converter;
Current control means for controlling the output current based on a current command value;
Excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer;
Using the excitation current obtained by the excitation current detection means, the bias suppression control means for preventing the bias of the transformer,
Means for generating a gate pattern of the power converter based on the outputs of the current control means and the demagnetization suppression control means;
Comprising
A semiconductor power conversion device, wherein when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, the current command value or a control parameter of the current control means is changed.
前記制御パラメータは、前記電流制御手段に用いられる電流制御器の制御ゲインであることを特徴とする請求項5に記載の半導体電力変換装置。   6. The semiconductor power converter according to claim 5, wherein the control parameter is a control gain of a current controller used for the current control means. 前記電流検出手段は、前記出力電流を出力電圧と同相のd軸電流とこれに直交するq軸電流に分解して出力を得るようにし、
前記電流指令値はd軸電流指令値とq軸電流指令値を備え、
前記電流制御手段は、前記d軸電流を制御するd軸電流制御手段と、
このd軸電流制御手段とは独立して前記q軸電流を制御するq軸電流制御手段と
から成り、
前記制御パラメータは前記d軸電流制御手段に用いられる電流制御器の制御ゲイン及び前記d軸電流制御手段に用いられる電流制御器の制御ゲインの少なくとも1つであることを特徴とする請求項5に記載の半導体電力変換装置。
The current detection means is configured to obtain an output by decomposing the output current into a d-axis current in phase with the output voltage and a q-axis current orthogonal thereto.
The current command value includes a d-axis current command value and a q-axis current command value,
The current control means includes d-axis current control means for controlling the d-axis current;
The d-axis current control means comprises q-axis current control means for controlling the q-axis current independently of the d-axis current control means,
6. The control parameter according to claim 5, wherein the control parameter is at least one of a control gain of a current controller used for the d-axis current control means and a control gain of a current controller used for the d-axis current control means. The semiconductor power conversion device described.
前記電流指令値または前記電流制御手段の制御パラメータの変更を、タイマーにより所定時間継続させるようにしたことを特徴とする請求項5に記載の半導体電力変換装置。   6. The semiconductor power converter according to claim 5, wherein the change of the current command value or the control parameter of the current control means is continued for a predetermined time by a timer. 変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記出力電流を制御する電流制御手段と、
前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、
この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、
前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段と
を具備した半導体電力変換装置において、
前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記偏磁抑制制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴とする半導体電力変換装置の制御方法。
A power converter that forward-converts or reverse-converts AC power from the AC power supply or load via a transformer
Current detection means for detecting an output current of the power converter;
Current control means for controlling the output current;
Excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer;
Using the excitation current obtained by the excitation current detection means, the bias suppression control means for preventing the bias of the transformer,
In a semiconductor power conversion device comprising: means for generating a gate pattern of the power converter based on outputs of the current control means and the demagnetization suppression control means;
A control method for a semiconductor power conversion device, wherein when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, a control parameter of the demagnetization suppression control means is changed.
変圧器を介して交流電源または負荷の交流電力を順変換または逆変換する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
電流指令値に基づいて前記出力電流を制御する電流制御手段と、
前記変圧器の励磁電流を直接または間接的に検出する励磁電流検出手段と、
この励磁電流検出手段によって得られた励磁電流を用いて、前記変圧器の偏磁を防止する偏磁抑制制御手段と、
前記電流制御手段及び前記偏磁抑制制御手段の出力に基づき、前記電力変換器のゲートパターンを発生する手段と
を具備した半導体電力変換装置において、
前記出力電流及び前記励磁電流の少なくとも1つが所定値を超えたとき、前記電流指令値または前記電流制御手段の制御パラメータを変更するようにしたことを特徴とする半導体電力変換装置の制御方法。

A power converter that forward-converts or reverse-converts AC power from the AC power supply or load via a transformer
Current detection means for detecting an output current of the power converter;
Current control means for controlling the output current based on a current command value;
Excitation current detection means for directly or indirectly detecting the excitation current of the transformer;
Using the excitation current obtained by the excitation current detection means, the bias suppression control means for preventing the bias of the transformer,
In a semiconductor power conversion device comprising: means for generating a gate pattern of the power converter based on outputs of the current control means and the demagnetization suppression control means;
A control method for a semiconductor power conversion device, wherein when at least one of the output current and the excitation current exceeds a predetermined value, the current command value or a control parameter of the current control means is changed.

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