JP4693214B2 - Inverter device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用交流電源装置などに好適するインバータ装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
インバータ装置は、携帯用交流電源装置をはじめとし、交流モータの駆動装置、無停電電源装置などに多用されている。このうち携帯用交流電源装置にあっては、複数の携帯用交流電源装置を並列に接続して負荷を駆動することがある。この場合、携帯用交流電源装置の出力周波数を同期させて運転する。ところで、負荷変動などによりいずれかの携帯用交流電源装置の周波数が微妙に変化した場合や、携帯用交流電源装置間で出力電圧差が発生した場合に、一方の携帯用交流電源装置から他方の携帯用交流電源装置へ電流(横流電流)が流れ込み、携帯用交流電源装置の回路部品を破損させるおそれがある。この場合、出力周波数が高い方から低い方へと横流電流が流れる。
【0003】
従来、この携帯用交流電源装置間の横流電流を防止する対策として、出力電圧・電流の位相の遅れあるいは進みを監視し、これに基づいて出力周波数を調整し、もって、横流電流の抑制を図るようにしたものがある。その構成の一例を図15に示している。携帯用交流電源装置1は、エンジン駆動式の交流発電機2とインバータユニット3とから構成されており、インバータユニット3の出力端子3a、3bから正弦波交流電圧を出力するようになっている。インバータユニット3は、交流発電機2から出力される三相交流電圧を整流する整流回路4、平滑用のコンデンサ5、単相フルブリッジ型のインバータ回路6、フィルタ回路7、制御回路8、駆動回路9などから構成されている。制御回路8は、マイクロコンピュータ10(以下、マイコン10と称す)と駆動信号を生成するPWM回路11とを主体として構成されている。上記インバータ回路6が、負荷に接続されるものであり、携帯用交流電源装置が複数台並列運転されるときには、このインバータ回路6がその複数台において並列接続されるものである。
【0004】
この構成において、制御回路8は、エンジンが所定回転数を維持するように発電機2を制御するとともに、出力端子3a、3bから所定周波数(50Hzあるいは60Hz)で所定電圧(例えば実効値で100V)を有する正弦波交流電圧を出力するようにPWM制御を行っている。
【0005】
また、制御回路8は、インバータ回路6の出力電圧を検出する出力電圧検出回路12と、同じく出力電流を検出する出力電流検出回路13と、これらにより検出された出力電圧と出力電流との位相差を検出する位相差検出回路14とを備えており、出力電流が出力電圧より遅れ位相となったときには出力周波数を上げるように制御し、また、進み位相となったときには出力周波数を下げるように制御し、これにより、交流電源装置が2台並列運転されたときの出力のバランスをとるようにしている。この場合、50Hz仕様の電源装置では、49.90Hz〜50.10Hz間で調整するようにしている。
【0006】
ところで、上述の位相差を検出する場合、出力電圧(交流)のゼロクロス点から、出力電流のゼロクロス点までの時間をカウントすることにより位相差を検出するようにしている。しかし、出力電流の検出波形が歪み波形の場合には、ゼロクロスが2回発生したり、通常でないタイミングでゼロクロスとなったりするすることがある。このため、並列運転を行なうような場合に装置相互間の出力電流バランスが均等とならないおそれがあった。
【0007】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列運転を行なうような場合に装置相互間の出力電流バランスが常に均等となるインバータ装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、直流電源回路と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力をPWM信号に基づいてスイッチングして高周波電圧を出力する複数台並列接続されたインバータ回路と、
前記高周波電圧を正弦波状の交流電圧にして出力するフィルタ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧瞬時値とこれと同タイミングの出力電流瞬時値との積を累計して前記交流出力の有効電力を検出する有効電力検出手段と、
前記有効電力検出手段により検出された有効電力から前記インバータ回路の出力電圧と出力電流との位相角を算出する位相角算出手段と、
前記算出された位相角が進み位相か遅れ位相かを検出する位相検出手段と、
前記有効電力検出手段が検出した有効電力が正である場合には、前記インバータ回路の出力電流が出力電圧に対して進み位相であるときに前記算出された位相角の大きさに応じて出力電圧の周波数を下げる方向に設定し前記インバータ回路の出力電流が出力電圧に対して遅れ位相であるときに前記算出された位相角の大きさに応じて出力電圧の周波数を上げる方向に設定することにより、前記有効電力の検出結果が最大になるように出力電圧の周波数を可変制御し、前記有効電力が負である場合には、前記インバータ回路の出力電圧を上げるように制御する制御手段と
を含んで構成される。
【0009】
この請求項1の発明においては、有効電力を最大となるように出力電圧の周波数を可変制御するから、複数台のインバータ装置を並列運転する際に、電圧差は周波数差等で発生する横流電流(無効電力)を直接的に小さくすることができて、装置相互間の出力電流バランスを常に均等化できるようになる。
【0010】
請求項2の発明は、直流電源回路と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力をPWM信号に基づいてスイッチングして高周波電圧を出力する複数台並列接続されたインバータ回路と、
前記高周波電圧を正弦波状の交流電圧にして出力するフィルタ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧瞬時値とこれと同タイミングの出力電流瞬時値との積を累計して前記交流出力の有効電力を検出する有効電力検出手段と、
前記検出された有効電力に基づいて無効電力を算出する無効電力算出手段と、
前記算出された無効電力が進み位相か遅れ位相かを検出する無効電力位相検出手段と、
前記有効電力が正である場合には、前記無効電力が進み位相であるときにその無効電力の大きさに応じて前記出力電圧の周波数を下げ前記無効電力が遅れ位相であるときにその無効電力の大きさに応じて前記出力電圧の周波数を上げることにより、前記無効電力の検出結果が最小となるように出力周波数を可変制御し、前記有効電力が負の有効電力である場合には、前記インバータ回路の出力電圧を上げるように制御する制御手段と
を含んで構成される。
【0011】
この請求項2の発明においては、無効電力を最小となるように出力電圧の周波数を可変制御するから、複数台のインバータ装置を並列運転する際に、横流電流を直接的に小さくすることができて、装置相互間の出力電流バランスを常に均等化できるようになる。
【0017】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、有効電力検出手段が、出力電圧の少なくとも半サイクルの期間で有効電力を検出するようになっているところに特徴を有する。
これによると、有効電力検出を短い時間で行なうことができてその後の周波数制御を迅速に行なうことができるようになる。
【0021】
通常はそれほど大きな横流電流は発生しない。しかし万一多大な横流電流が発生すると、インバータ回路のスイッチング素子が破損するおそれがあるから、早めに横流電流を解消した方がよい。しかるに前述した請求項1の発明においては、多大な横流電流が流れ込むことを、有効電力が負であることをもって判定して出力電圧を上げるように制御するようにしたから、位相角や、位相の遅れ・進みを検出するのを待たずに迅速に、多大な横流電流の流れ込みを防止できるようになる。この結果、インバータ回路のスイッチング素子等の破損を有効に防止できる。
請求項においては、請求項1又は2の発明において、インバータ回路の回路電圧が上昇したときに出力電圧の周波数を上げるように補助制御手段を設けたところに特徴を有する。
横流電流が流れ込んでいる場合には、インバータ回路電圧も上昇する。請求項においては、このインバータ回路電圧に応じて出力電圧の周波数を上げるようにしているから、並列運転の場合において装置相互間の出力電流バランスの均等化をさらに迅速に行なうことができるようになる。
【0022】
請求項の発明は、請求項1又は2の発明において、PWM信号作成のためのPWM制御信号に対して過電流防止のためのピークリミッタを行なうピークリミッタ回路を備えると共に、このピークリミッタ回路にその出力を安定させるための積分回路を設けたところに特徴を有する。
この請求項の発明においては、過電流防止を図り得ると共に発振現象の発生を防止できるようになる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインバータ装置を携帯用交流電源装置に適用した第1の実施例(請求項1、の発明に対応)について図1ないし図10を参照しながら説明する。
まず、図1においては、例えば100V・50Hzあるいは60Hzの交流電源を発生する携帯用交流電源装置21の電気的構成を示している。この携帯用交流電源装置21は、図示しないエンジンにより駆動される三相の交流発電機22と、その後段に接続される単相のインバータユニット23とから構成されている。
【0024】
交流発電機22は、回転子と電機子(何れも図示せず)とに加え、エンジンへの燃料(ガソリン)供給量を制御してエンジンの回転速度を制御するためのステッピングモータ24を備えている。電機子には、Y結線された主巻線25u、25v、25wと補助巻線26とが巻装されており、主巻線端子27u、27v、27wと補助巻線端子28a、28bは、それぞれインバータユニット23の入力端子29u、29v、29wと入力端子30a、30bに接続されている。
【0025】
一方、インバータユニット23は、以下のように構成されている。すなわち、入力端子29u、29v、29wと直流電源線31、32との間には整流回路33が接続されている。直流電源線31と32の間には平滑用のコンデンサ34が接続され、直流電源線31、32と出力端子35、36との間にはインバータ回路37とフィルタ回路38とが縦続接続されている。なお、整流回路33が、本発明における直流電源回路に相当する。
【0026】
整流回路33は、サイリスタ39〜41とダイオード42〜44とがいわゆる三相混合ブリッジの形態に接続された構成を備えており、インバータ回路37は、トランジスタ45〜48(スイッチング素子に相当)と還流ダイオード49〜52とがいわゆるフルブリッジの形態に接続された構成を備えている。
【0027】
フィルタ回路38は、インバータ回路37の出力端子53とインバータユニット23の出力端子35との間に介在するリアクトル55と、インバータユニット23の出力端子35と36との間に接続されたコンデンサ56とから構成されている。インバータ回路37の出力端子54は、インバータユニット23の出力端子36に直接接続されており、その出力端子54からフィルタ回路38に至る電流経路には出力電流を検出するための変流器57が設けられている。上記インバータユニット23の出力端子35および36は、この交流電源装置21が複数台並列運転されるときには、並列接続されるものであり、つまり、インバータ装置37が複数台で並列接続されるものである。
【0028】
さらに、インバータユニット23は、制御電源回路58、制御回路59および駆動回路60を備えている。このうち制御電源回路58は、入力端子30a、30bを介して補助巻線26に誘起される交流電圧を入力し、それを整流平滑して制御回路59が動作するための制御用直流電圧(例えば5V、±15V)を生成するようになっている。なお、補助巻線26に誘起される交流電圧は、エンジンの回転数を検出するために、制御回路59にも入力されている。
【0029】
制御回路59は、マイクロコンピュータ61(以下、マイコン61と称す)、直流電圧検出回路62、出力電圧検出回路63、出力電流検出回路64およびPWM回路65から構成されている。マイコン61は、具体的には図示しないがCPU、RAM、ROM、入出力ポート、A/Dコンバータ、タイマ回路、発振回路や、D/Aコンバータが、ワンチップIC化された構成を有している。
【0030】
直流電圧検出回路62は、図1から明らかなように直流電源回路33とインバータ回路37との間を接続する直流電源線31と32との間の直流電圧Vdcを検出してその検出直流電圧を直流電圧検出信号としてマイコン61に出力するようになっている。この場合マイコン61は、この直流電圧検出信号をで読み込んで、前記直流電圧Vdcが180Vを超えるとサイリスタ39〜41をオフし、180V以下となるとオンするようになっている。
【0031】
出力電圧検出回路63は、インバータ回路37の出力端子53と54の間の電圧を分圧する分圧回路と、その分圧された矩形波状の電圧から搬送波成分を除去するためのフィルタ(何れも図示せず)とを備えて構成されており、その出力電圧検出信号Vsをマイコン61およびPWM回路65に出力するようになっている。
【0032】
また、出力電流検出回路64は、変流器57により検出された出力電流を所定の電圧レベルに変換し、その出力電流検出信号Isを出力電流検出信号としてマイコン61およびPWM回路65に出力するように構成されている。
PWM回路65は、PWM制御を実行してトランジスタ45〜48に対する駆動信号G1〜G4を生成するものである。駆動信号G1〜G4は、それぞれ駆動回路60を介してトランジスタ45〜48のベースに与えられるようになっている。
【0033】
マイコン61には、図示しないスイッチ入力部からのスイッチ入力により出力周波数を50Hz・60Hzのいずれかに設定できるようになっており、例えば50Hz(100V)の交流電源を発生すべきときには、設定された出力周波数と同じ周波数の交流基準電圧たる正弦波基準信号Vsin をPWM回路65に与えるようになっている。このPWM回路65において、上記正弦波基準信号Vsin は図2に示す誤差増幅回路66に入力されている。この誤差増幅回路66には、別の入力として前記出力電圧検出回路63の出力電圧検出信号Vsが与えられるようになっている。この誤差増幅回路63は、減算増幅してPWM制御信号Vsin ′を出力するもので、出力電圧検出信号Vsが設定電圧・周波数相当となるように調整されるようになっており、つまり出力電圧帰還制御がなされるようになっている。さらに、後述するが、この正弦波基準信号Vsin は、出力有効電力の算出にも用いられるようになっている。
【0034】
また、PWM回路65には、その内部構成の一部を示す図2に示すように、ピークリミッタ回路67が設けられており、これはオペアンプ68と積分回路69とを備えて構成されており、上記オペアンプ68には、出力電流検出回路64の出力電流検出信号Isが与えられると共に、ピーク電流基準信号Ikが与えられ、出力電流検出信号Isが過電流相当であると、ピーク電流基準信号Ikを超える部分についてオンするようになっている。前記ピーク電流基準信号Ikにはヒステリシスにより信号レベル「+Ik」と「−Ik」(図3(a)参照)とが含まれる。このとき、積分回路69によって帰還がかけられていることから、PWM制御信号Vsin ′は、図3(c)に示すようにピーク部分がほぼフラットにカットされた波形となる。なお、この積分回路69が無い場合には、ピークリミッタ回路67の上記PWM制御信号Vsin ′が瞬時に立ち下がりおよび立ち上がるから回路が発振するおそれがあるが、本実施例では、そのようなことはない。上記PWM制御信号Vsin ′は過電流が発生していないときには、図3(c)破線で示すように、正弦波波形をなしている。
【0035】
PWM回路65は、図4(a)に示すように、上記PWM制御信号Vsin ′と例えば16kHzの三角波からなる搬送波周波数信号Sc(図面では便宜上周波数を極端に落とした波形としている)とをコンパレータ70により比較して、同図(b)に示す矩形波状の高周波電圧Vo(実効的にみて100V・50Hzあるいは60Hz)を得るように駆動信号G1〜G4を生成する。このようにして生成された高周波電圧Voはフィルタ回路38によって高周波成分が除去されて、同図(c)に示すように、例えば100V・50Hzあるいは60Hzの交流出力Voacが形成される。なお、図4(c)のPWM制御信号Vsin ′は過電流がないときの状態を示している。
【0036】
さて、マイコン61は、有効電力検出手段、位相角検出手段、位相検出手段および制御手段として機能するものであり、以下、これらの機能を作用と共に説明する。
マイコン61は、運転が開始されると図5に示す制御フローチャートに従って出力周波数を制御するようになっている。すなわち、ステップQ1では出力電圧Voの1サイクルの最初のゼロクロス(図6参照、タイミングt0)を検出する。この場合、マイコン61は、正弦波基準信号Vsin と出力電圧Voの実効的ゼロクロスは理想的には一致することから、この正弦波基準信号Vsin の1サイクルの最初(プラス側に変化するタイミング)のゼロクロスのタイミングt0を判別する。そしてステップQ2では、電流の瞬時値Is(1)が正か負かを検出する。つまり、電流が電圧に対して進み位相か遅れ位相かを検出し、もって、後述の位相角θが進み位相か遅れ位相かを検出する。
【0037】
この後、1/2サイクルについて6回(時間的に等間隔)のタイミングで検出出力電流信号Isから瞬時値Is(n)(nは1〜6)を検出する(ステップQ3)。そして、ステップQ4では瞬時有効電力P(n)を算出する。すなわち、図6における各検出機会(1)〜(6)における電流の瞬時値Is(n)と正弦波基準信号Vsin (n)(これは予め判っている)との積を求め、そして、これを記憶する。次のステップQ5では、瞬時値I(n)の2乗を求め、記憶する。6回が終了すると(ステップQ6の「YES」)、ステップQ7に移行して、有効電力Pを算出する(検出する)。この場合、有効電力Pは、
P=P(1)+…P(6) で求められる。
【0038】
次にステップQ8に移行して、電流実効値Iを求める。この電流実効値Iは
I=((Is(1)+…Is(6))/6)1/2 で求められる。
次のステップQ9では、位相角θを求める。すなわち、皮相電力I×Eと有効電力Pとの関係は
P=(I×E)cos θ であるから(θは位相角)、
cos θ=P/(I×E)となり、このcos θから位相角θを割り出す。
【0039】
この場合、上記ステップQ2において、正が検出されていると、この位相角θは進み位相であることが検出され、また負が検出されていると、位相角θが遅れ位相であることが検出されている。
【0040】
次のステップQ10では、この位相角θと、その進みあるいは遅れ位相により出力周波数を設定する。この設定は、図7に示すデータテーブルに基づいて行なう。すなわち、位相角θが進み位相であるときには、その位相角θの大きさに応じて周波数を小さくする方向に設定し、位相角θが遅れ位相であるときには、その位相角θの大きさに応じて周波数を大きくする方向に設定するようにしている。例えば位相角θが0°で50.0Hzを基準とし、位相角θが90度となると50.1Hzとし、その間をリニアに設定する。
【0041】
さらに、マイコン61は、既述したように、サイリスタ39〜タ41のオンオフ制御とは関係なく、直流電圧Vdcを検出して出力電圧を調整する出力電圧制御機能を有している。すなわち、図8のフローチャートのステップR1、ステップR2およびステップR3に示すように、上記Vdcが180V以上となると出力電圧を上げるように制御する。すなわち、前記正弦波基準信号Vsin の振幅を大きくして出力電圧を大きくするように制御する。例えば、180Vから1V上がると、出力周波数を0.01Hz上げるように制御する。
【0042】
このような携帯用交流発電装置21を並列接続して負荷Fに電源を与える場合について述べる。図9において、例えば2台の携帯用交流発電装置うち一方を携帯用交流発電装置21Aとし、他方を携帯用交流発電装置21Bとする。いま、何らかの原因(例えば負荷変動)で一方の交流発電装置21Aの出力周波数が、瞬時的に例えば49.96Hzとなった場合、他方の交流発電装置21Bから一方の交流発電装置21Aへ横流電流が流れる。また、図10に示すように交流発電装置21Bの出力電圧が交流発電装置21Aの出力電圧より高い場合も交流発電装置21Bから交流発電装置21Aへ横流電流が流れる。
【0043】
この場合交流発電装置21Bでは、電圧に対して電流の位相が遅れるようになる(遅れ位相の位相角となる)。逆に交流発電装置21Aには、電圧に対して電流が進むようになる(進み位相の位相角となる)。
ここで、本実施例においては、遅れ位相の位相角となると、出力周波数を上げるように制御し、進み位相の位相角となると、出力周波数を下げるように制御する。すると、交流発電装置21Aではさらに出力周波数が下がり、そして、交流発電装置21Bではさらに出力周波数が上がる。この結果、交流発電装置21Bから交流発電装置21Aへ電力供給が発生する。これにより、交流発電装置21Aのインバータ回路37の主回路電圧である電圧Vdcが上昇する。すると、交流発電装置21Aは、出力電圧を上げるように制御する。この結果、この交流発電装置21Aへの横流電流の流れ込みが減少し、この結果、両電源装置21Aおよび21B間での横流電流が解消される。このように有効電力の検出結果が最大となるように制御される。
【0044】
この場合、本実施例によれば、出力電圧と出力電流との位相角θ要素が含まれる有効電力Pを検出し、そして、検出された有効電力Pに基づいて位相角θを算出するから、出力電流あるいは出力電流検知手段たる出力電流検出回路64の検出信号Isに波形歪みがあるような場合でもほぼ正確な位相角θを検出することができるようになる。つまり位相角θの検出精度の向上を図ることができる。
【0045】
従って、前記出力電圧の周波数制御を、検出精度の高い位相角に基づいて周波数制御を適正に行なうことができるようになり、並列運転を行なうような場合に装置相互間の出力電流バランスが常に均等となる。
【0046】
特に本実施例によれば、有効電力を検出するについて、交流電圧の半サイクルの期間で有効電力を検出するようにしたから、有効電力検出を短い時間で行なうことができてその後の周波数制御を迅速に行なうことができる。ただし、交流電圧の1サイクルで有効電力を検出するようにしてもよい。
【0047】
次に図11および図12は本発明の第2の実施例(請求項の発明に対応)を示しており、この実施例において、無効電力の大きさと、該無効電力の進み位相・遅れ位相とに応じて出力周波数を設定するようにした点が第1の実施例と異なる。すなわち、図11のフローチャートにおいてステップS1〜ステップS8は、図5のステップQ1〜ステップQ8と同じである。ステップS9では、cos θを求め、ステップS10では、このcos θからsin θを求めると共に、無効電力を算出している(無効電力算出手段)。なお、この無効電力が進み位相か遅れ位相かは、ステップS2(無効電力位相検出手段)で判定結果で判る。電流の瞬時値I(1)が正のときは進み位相で、負のときは遅れ位相である。
【0048】
ステップS11では、図12のデータテーブルを参照して、上記無効電力の大きさと位相とから周波数を設定する。一例を上げると、進み位相の無効電力が−2800Wのとき(これは位相角θでいうと−90°に相当)には、49.9Hzに相当する。この実施例においても第1の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0049】
また、無効電力の検出のし方としては、本発明の第3の実施例として示す図13のように、基準交流電圧たる正弦波基準信号Vsin を90°位相進ませた波形の交流電圧Vxを設定し(マイコン61が正弦波基準信号Vsin から90°位相進んだ交流電圧Vxをデータとして有するようにし)、半サイクル6回のタイミングでこのVxと出力電流検出信号Isとの積を求め、これを6回分合計することで無効電力を検出する。このようにすれば、直接的に無効電力を求めることができる。
【0050】
また、本発明の第4の実施例を次に述べる。
すなわち、第1の実施例や第2の実施例における携帯用交流電源装置21は、並列運転したときに一方の装置に比較的小さな横流電流が流れ込む場合に、これを解消するのに好適する。つまり、比較的小さな横流電流が流れ込む場合には、図14(a)に示すように、位相としては遅れ位相も進み位相があるものの、位相角は90°を超えない範囲であり、有効電力が正である。しかし横流電流が多大であると、横流電流が入り込む装置側ではインバータ回路のスイッチング素子が破損するおそれがあるから、早めに横流電流を解消した方がよい。この場合、正弦波基準信号Vsin に対する電流の位相は、図14(b)に示すように、出力電流検出信号Isの位相が90°以上ずれて(逆位相となり)、有効電力は負となる。
【0051】
この点を考慮して、第4の実施例においては、交流出力の有効電力を検出する有効電力検出手段と、検出された有効電力が負の有効電力であるときに出力電圧を上げるように制御する制御手段を備える構成としている。これによれば、位相角や、位相の遅れ・進みを検出するのを待たずに迅速に、多大な横流電流の流れ込みを防止できるようになる。この結果、インバータ回路のスイッチング素子等の破損を有効に防止できる。
【0052】
さらには、第1の実施例または第2の実施例において、インバータ回路37の回路電圧である前記直流電源線31、32間の電圧Vdcが上昇したときに、出力電圧の周波数を上げるように補助制御手段を設ける構成としても良い(請求項の発明)。例えば電圧Vdcが1V上がれば、出力の周波数を0.01Hz上げるようにしても良い。このようにしても、並列運転の場合において装置相互間の出力電流バランスの均等化をさらに迅速に行なうことができるようになる。
【0053】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、次の効果を得ることができる。
請求項1の発明によれば、有効電力を最大となるように出力電圧の周波数を可変制御するから、複数台のインバータ装置を並列運転する際に、装置相互間の出力電流バランスを常に均等化できる。
請求項2の発明によれば、無効電力を最小となるように出力電圧の周波数を可変制御するから、複数台のインバータ装置を並列運転する際に、装置相互間の出力電流バランスを常に均等化できる。
【0055】
請求項の発明によれば、有効電力検出手段が、出力電圧の少なくとも半サイクルの期間で有効電力を検出するようになっているから、有効電力検出を短い時間で行なうことができてその後の周波数制御を迅速に行なうことができる。
【0058】
請求項の発明によれば、インバータ回路電圧に応じて出力電圧の周波数を上げるようにしているから、並列運転の場合において装置相互間の出力電流バランスの均等化をさらに迅速に行なうことができる。
請求項の発明によれば、過電流防止を図り得ると共に発振現象の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す電気回路図
【図2】PWM回路の一部を示す回路図
【図3】図2における各波形を示す図
【図4】PWM制御に関係する波形を示す波形図
【図5】制御内容を説明するためのフローチャート
【図6】正弦波基準信号と出力電流検出信号とを示す図
【図7】周波数設定データを示す図
【図8】図5とは異なる制御内容を説明するためのフローチャート
【図9】出力周波数に関係する横流発生状態での携帯用交流発電装置2台の運転例を示す図
【図10】出力電圧に関係する横流発生状態での携帯用交流発電装置2台の運転例を示す図
【図11】本発明の第2の実施例を示す制御内容説明用のフローチャート
【図12】図7相当図
【図13】本発明の第3の実施例を示す波形図
【図14】本発明の第4の実施例を示す波形図
【図15】従来例を示す図1相当図
【符号の説明】
21は、携帯用交流電源装置(インバータ装置)、22は交流発電機、23はインバータユニット、33は整流回路(直流電源回路)、37はインバータ回路、38はフィルタ回路、59は制御回路、61はマイコン(有効電力検出手段、位相角検出手段、位相検出手段および制御手段)、63は出力電圧検出回路(出力電圧検出手段)、64は出力電流検出回路(出力電流検出手段)、67はピークリミッタ回路、69は積分回路を示す。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter device suitable for a portable AC power supply device and the like.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
Inverter devices are frequently used in portable AC power supply devices, AC motor drive devices, uninterruptible power supply devices, and the like. Among these, in a portable AC power supply device, a load may be driven by connecting a plurality of portable AC power supply devices in parallel. In this case, the operation is performed by synchronizing the output frequency of the portable AC power supply device. By the way, when the frequency of one of the portable AC power supply devices changes slightly due to a load change or when an output voltage difference occurs between the portable AC power supply devices, There is a possibility that current (cross current) flows into the portable AC power supply device and damages the circuit components of the portable AC power supply device. In this case, a cross current flows from the higher output frequency to the lower output frequency.
[0003]
Conventionally, as a measure to prevent the cross current between the portable AC power supply devices, the delay or advance of the phase of the output voltage / current is monitored, and the output frequency is adjusted based on this to suppress the cross current. There is something like that. An example of the configuration is shown in FIG. The portable AC power supply device 1 is composed of an engine-driven AC generator 2 and an inverter unit 3, and outputs a sinusoidal AC voltage from output terminals 3 a and 3 b of the inverter unit 3. The inverter unit 3 includes a rectifier circuit 4 that rectifies the three-phase AC voltage output from the AC generator 2, a smoothing capacitor 5, a single-phase full-bridge inverter circuit 6, a filter circuit 7, a control circuit 8, and a drive circuit. 9 or the like. The control circuit 8 is mainly composed of a microcomputer 10 (hereinafter referred to as a microcomputer 10) and a PWM circuit 11 that generates a drive signal. The inverter circuit 6 is connected to a load, and when a plurality of portable AC power supply devices are operated in parallel, the inverter circuit 6 is connected in parallel in the plurality of units.
[0004]
In this configuration, the control circuit 8 controls the generator 2 so that the engine maintains a predetermined number of revolutions, and at the predetermined frequency (50 Hz or 60 Hz) from the output terminals 3a and 3b, a predetermined voltage (for example, an effective value of 100 V). PWM control is performed so as to output a sine wave AC voltage having.
[0005]
The control circuit 8 also includes an output voltage detection circuit 12 that detects the output voltage of the inverter circuit 6, an output current detection circuit 13 that also detects the output current, and a phase difference between the output voltage and the output current detected thereby. And a phase difference detection circuit 14 that detects the output frequency, and controls to increase the output frequency when the output current is delayed from the output voltage, and to decrease the output frequency when the output current is advanced. This balances the output when two AC power supply units are operated in parallel. In this case, the power supply device of 50 Hz specification is adjusted between 49.90 Hz and 50.10 Hz.
[0006]
By the way, when detecting the above-described phase difference, the phase difference is detected by counting the time from the zero cross point of the output voltage (alternating current) to the zero cross point of the output current. However, when the detected waveform of the output current is a distorted waveform, the zero cross may occur twice or may occur at an unusual timing. For this reason, when parallel operation is performed, the output current balance between the devices may not be uniform.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inverter device in which the output current balance between the devices is always equal when parallel operation is performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1 is a DC power supply circuit;
  A plurality of inverter circuits connected in parallel, each having a switching element and switching the output of the DC power supply circuit based on a PWM signal to output a high-frequency voltage;
  A filter circuit that outputs the high-frequency voltage as a sinusoidal AC voltage;
  Active power detection means for detecting the active power of the AC output by accumulating the product of the output voltage instantaneous value of the inverter circuit and the output current instantaneous value at the same timing as the inverter circuit;
  Phase angle calculating means for calculating the phase angle between the output voltage and the output current of the inverter circuit from the active power detected by the active power detecting means;
  Phase detection means for detecting whether the calculated phase angle is a leading phase or a lagging phase;
  When the active power detected by the active power detection means is positive, the output voltage according to the magnitude of the calculated phase angle when the output current of the inverter circuit is in a leading phase with respect to the output voltage. When the output current of the inverter circuit is in a delayed phase with respect to the output voltage, the frequency of the output voltage is set to be increased in accordance with the calculated phase angle. The frequency of the output voltage is variably controlled so that the detection result of the active power is maximized, and when the active power is negative, the output voltage of the inverter circuit is controlled to be increased.Control means and
  It is comprised including.
[0009]
In the first aspect of the invention, since the frequency of the output voltage is variably controlled so as to maximize the active power, the voltage difference is a cross current generated by the frequency difference when the plurality of inverter devices are operated in parallel. (Reactive power) can be reduced directly, and the output current balance between devices can always be equalized.
[0010]
  Claim 2InventionDC power supply circuit,
  A plurality of inverter circuits connected in parallel, each having a switching element and switching the output of the DC power supply circuit based on a PWM signal to output a high-frequency voltage;
  A filter circuit that outputs the high-frequency voltage as a sinusoidal AC voltage;
  Active power detection means for detecting the active power of the AC output by accumulating the product of the output voltage instantaneous value of the inverter circuit and the output current instantaneous value at the same timing as the inverter circuit;
  Reactive power calculation means for calculating reactive power based on the detected active power;
  Reactive power phase detection means for detecting whether the calculated reactive power is a leading phase or a lagging phase;
  When the active power is positive, when the reactive power is in the leading phase, the frequency of the output voltage is lowered according to the magnitude of the reactive power, and the reactive power is in the delayed phase when the reactive power is in the delayed phase. By increasing the frequency of the output voltage according to the magnitude of the output voltage, the output frequency is variably controlled so that the detection result of the reactive power is minimized, and when the active power is negative active power, Control to increase the output voltage of the inverter circuitControl means and
  It is comprised including.
[0011]
In the second aspect of the invention, since the frequency of the output voltage is variably controlled so as to minimize the reactive power, the cross current can be directly reduced when a plurality of inverter devices are operated in parallel. Thus, the output current balance between the devices can be always equalized.
[0017]
  The invention of claim 3 is claimed in claim 1.Or 2The present invention is characterized in that the active power detection means detects the active power in a period of at least half a cycle of the output voltage.
  According to this, active power detection can be performed in a short time, and subsequent frequency control can be performed quickly.
[0021]
  NormallyA very large cross current is not generated. However, if a large amount of cross current is generated, the switching element of the inverter circuit may be damaged, so it is better to eliminate the cross current as soon as possible.However, in the invention of claim 1 described above,Since it is controlled to increase the output voltage by judging that the active power is negative when a large amount of cross current flows, without waiting to detect the phase angle and phase delay / advance It becomes possible to prevent a large amount of cross current from flowing in quickly. As a result, damage to the switching elements of the inverter circuit can be effectively prevented.
  Claim4In the invention of claim 1 or 2, the inverter circuitTimesA feature is that auxiliary control means is provided to increase the frequency of the output voltage when the circuit voltage increases.
  If cross current is flowing,TimesThe circuit voltage also rises. Claim4In this invarTimesSince the frequency of the output voltage is increased according to the circuit voltage, the output current balance between the devices can be equalized more quickly in the case of parallel operation.
[0022]
  Claim5The invention of claim 1 or 2 further comprises a peak limiter circuit for performing a peak limiter for preventing overcurrent on the PWM control signal for generating the PWM signal, and outputting the peak limiter circuit to the peak limiter circuit. It is characterized in that an integrating circuit for stabilization is provided.
  This claim5In this invention, it is possible to prevent overcurrent and to prevent the occurrence of an oscillation phenomenon.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a first embodiment in which the inverter device of the present invention is applied to a portable AC power supply device (claim 1,3Will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
  First, FIG. 1 shows an electrical configuration of a portable AC power supply device 21 that generates an AC power supply of, for example, 100 V · 50 Hz or 60 Hz. The portable AC power supply device 21 includes a three-phase AC generator 22 driven by an engine (not shown) and a single-phase inverter unit 23 connected to the subsequent stage.
[0024]
The AC generator 22 includes a rotor and an armature (both not shown), and a stepping motor 24 for controlling the rotational speed of the engine by controlling the amount of fuel (gasoline) supplied to the engine. Yes. The armature is wound with Y-connected main windings 25u, 25v, 25w and an auxiliary winding 26. The main winding terminals 27u, 27v, 27w and the auxiliary winding terminals 28a, 28b are respectively The inverter unit 23 is connected to input terminals 29u, 29v, 29w and input terminals 30a, 30b.
[0025]
On the other hand, the inverter unit 23 is configured as follows. That is, the rectifier circuit 33 is connected between the input terminals 29u, 29v, 29w and the DC power supply lines 31, 32. A smoothing capacitor 34 is connected between the DC power supply lines 31 and 32, and an inverter circuit 37 and a filter circuit 38 are cascaded between the DC power supply lines 31 and 32 and the output terminals 35 and 36. . The rectifier circuit 33 corresponds to the DC power supply circuit in the present invention.
[0026]
The rectifier circuit 33 has a configuration in which thyristors 39 to 41 and diodes 42 to 44 are connected in the form of a so-called three-phase mixed bridge, and the inverter circuit 37 includes transistors 45 to 48 (corresponding to switching elements) and a reflux circuit. The diodes 49 to 52 are configured to be connected in a so-called full bridge form.
[0027]
The filter circuit 38 includes a reactor 55 interposed between the output terminal 53 of the inverter circuit 37 and the output terminal 35 of the inverter unit 23, and a capacitor 56 connected between the output terminals 35 and 36 of the inverter unit 23. It is configured. The output terminal 54 of the inverter circuit 37 is directly connected to the output terminal 36 of the inverter unit 23, and a current transformer 57 for detecting the output current is provided in the current path from the output terminal 54 to the filter circuit 38. It has been. The output terminals 35 and 36 of the inverter unit 23 are connected in parallel when a plurality of the AC power supply devices 21 are operated in parallel, that is, the inverter devices 37 are connected in parallel. .
[0028]
Further, the inverter unit 23 includes a control power circuit 58, a control circuit 59, and a drive circuit 60. Among these, the control power supply circuit 58 inputs an AC voltage induced in the auxiliary winding 26 via the input terminals 30a and 30b, and rectifies and smoothes the AC voltage to control the control circuit 59 to operate (for example, 5V, ± 15V). The AC voltage induced in the auxiliary winding 26 is also input to the control circuit 59 in order to detect the engine speed.
[0029]
The control circuit 59 includes a microcomputer 61 (hereinafter referred to as a microcomputer 61), a DC voltage detection circuit 62, an output voltage detection circuit 63, an output current detection circuit 64, and a PWM circuit 65. The microcomputer 61 has a configuration in which a CPU, a RAM, a ROM, an input / output port, an A / D converter, a timer circuit, an oscillation circuit, and a D / A converter are made into a one-chip IC, although not specifically illustrated. Yes.
[0030]
  The DC voltage detection circuit 62 isAs apparent from FIG. 1, the DC power supply circuit 33 and the inverter circuit 37 are connected.The DC voltage Vdc between the DC power supply lines 31 and 32 is detected, and the detected DC voltage is output to the microcomputer 61 as a DC voltage detection signal. In this case, the microcomputer 61 reads the DC voltage detection signal, turns off the thyristors 39 to 41 when the DC voltage Vdc exceeds 180V, and turns on when the voltage becomes 180V or less.
[0031]
The output voltage detection circuit 63 includes a voltage dividing circuit that divides the voltage between the output terminals 53 and 54 of the inverter circuit 37 and a filter for removing a carrier wave component from the divided rectangular wave voltage (both shown in FIG. The output voltage detection signal Vs is output to the microcomputer 61 and the PWM circuit 65.
[0032]
The output current detection circuit 64 converts the output current detected by the current transformer 57 into a predetermined voltage level, and outputs the output current detection signal Is to the microcomputer 61 and the PWM circuit 65 as an output current detection signal. It is configured.
The PWM circuit 65 executes PWM control and generates drive signals G1 to G4 for the transistors 45 to 48. The drive signals G1 to G4 are supplied to the bases of the transistors 45 to 48 through the drive circuit 60, respectively.
[0033]
In the microcomputer 61, the output frequency can be set to either 50 Hz or 60 Hz by a switch input from a switch input unit (not shown). For example, it is set when an AC power supply of 50 Hz (100 V) is to be generated. A sinusoidal reference signal Vsin, which is an AC reference voltage having the same frequency as the output frequency, is supplied to the PWM circuit 65. In the PWM circuit 65, the sine wave reference signal Vsin is input to the error amplifier circuit 66 shown in FIG. The error amplification circuit 66 is supplied with the output voltage detection signal Vs of the output voltage detection circuit 63 as another input. This error amplifying circuit 63 subtracts and amplifies and outputs the PWM control signal Vsin ', and is adjusted so that the output voltage detection signal Vs corresponds to the set voltage / frequency, that is, output voltage feedback. Control is to be made. Further, as will be described later, the sine wave reference signal Vsin is also used for calculating the output active power.
[0034]
In addition, the PWM circuit 65 is provided with a peak limiter circuit 67 as shown in FIG. 2 showing a part of the internal configuration thereof, and is configured to include an operational amplifier 68 and an integration circuit 69. The operational amplifier 68 is supplied with the output current detection signal Is of the output current detection circuit 64 and the peak current reference signal Ik. When the output current detection signal Is is equivalent to an overcurrent, the peak current reference signal Ik is It is turned on for the part that exceeds. The peak current reference signal Ik includes signal levels “+ Ik” and “−Ik” (see FIG. 3A) due to hysteresis. At this time, since the feedback is applied by the integrating circuit 69, the PWM control signal Vsin 'has a waveform in which the peak portion is cut almost flat as shown in FIG. If the integration circuit 69 is not provided, the circuit may oscillate because the PWM control signal Vsin 'of the peak limiter circuit 67 falls and rises instantaneously. In the present embodiment, this is not the case. Absent. When no overcurrent is generated, the PWM control signal Vsin 'has a sine wave waveform as shown by a broken line in FIG.
[0035]
As shown in FIG. 4A, the PWM circuit 65 uses the PWM control signal Vsin ′ and a carrier frequency signal Sc (for example, a waveform with an extremely reduced frequency for the sake of convenience) as a comparator 70. As a result, the drive signals G1 to G4 are generated so as to obtain the rectangular-wave-shaped high-frequency voltage Vo (100V · 50 Hz or 60 Hz as viewed in the figure) shown in FIG. The high-frequency voltage Vo generated in this way is removed of high-frequency components by the filter circuit 38, and as shown in FIG. 5C, for example, an AC output Voac of 100 V · 50 Hz or 60 Hz is formed. Note that the PWM control signal Vsin 'in FIG. 4C shows a state when there is no overcurrent.
[0036]
The microcomputer 61 functions as an active power detection unit, a phase angle detection unit, a phase detection unit, and a control unit. These functions will be described below together with operations.
When the operation is started, the microcomputer 61 controls the output frequency according to the control flowchart shown in FIG. That is, in step Q1, the first zero cross of one cycle of the output voltage Vo (see FIG. 6, timing t0) is detected. In this case, the microcomputer 61 ideally matches the effective zero crossing of the sine wave reference signal Vsin and the output voltage Vo. Therefore, at the beginning of one cycle of the sine wave reference signal Vsin (timing that changes to the plus side). The zero cross timing t0 is determined. In step Q2, it is detected whether the instantaneous current value Is (1) is positive or negative. That is, it is detected whether the current is a lead phase or a lag phase with respect to the voltage, thereby detecting whether a phase angle θ described later is a lead phase or a lag phase.
[0037]
Thereafter, the instantaneous value Is (n) (n is 1 to 6) is detected from the detected output current signal Is at the timing of 6 times (equally spaced in time) for 1/2 cycle (step Q3). In step Q4, an instantaneous active power P (n) is calculated. That is, the product of the instantaneous value Is (n) of current at each detection opportunity (1) to (6) in FIG. 6 and the sine wave reference signal Vsin (n) (which is known in advance) is obtained, and this Remember. In the next step Q5, the square of the instantaneous value I (n) is obtained and stored. When 6 times are completed (“YES” in step Q6), the process proceeds to step Q7, and the active power P is calculated (detected). In this case, the active power P is
P = P (1) +... P (6)
[0038]
Next, the process proceeds to step Q8, and the current effective value I is obtained. This current effective value I is
I = ((Is (1)2+ ... Is (6)2/ 6)1/2  Is required.
In the next step Q9, the phase angle θ is obtained. That is, the relationship between the apparent power I × E and the active power P is
Since P = (I × E) cos θ (θ is a phase angle),
cos θ = P / (I × E), and the phase angle θ is determined from this cos θ.
[0039]
In this case, when positive is detected in step Q2, it is detected that the phase angle θ is a leading phase, and when negative is detected, it is detected that the phase angle θ is a delayed phase. Has been.
[0040]
In the next step Q10, the output frequency is set by this phase angle θ and its advance or delay phase. This setting is performed based on the data table shown in FIG. That is, when the phase angle θ is a leading phase, the frequency is set to decrease according to the magnitude of the phase angle θ, and when the phase angle θ is a delayed phase, the phase angle θ is set according to the magnitude of the phase angle θ. The frequency is set to increase. For example, when the phase angle θ is 0 ° and 50.0 Hz is set as a reference, when the phase angle θ is 90 degrees, the phase angle θ is set to 50.1 Hz, and the interval is set linearly.
[0041]
Furthermore, as described above, the microcomputer 61 has an output voltage control function that detects the DC voltage Vdc and adjusts the output voltage regardless of the on / off control of the thyristors 39 to 41. That is, as shown in step R1, step R2, and step R3 in the flowchart of FIG. 8, control is performed to increase the output voltage when Vdc is 180 V or higher. That is, control is performed so as to increase the output voltage by increasing the amplitude of the sine wave reference signal Vsin. For example, when the voltage is increased from 180V by 1V, the output frequency is controlled to be increased by 0.01Hz.
[0042]
The case where such a portable AC power generator 21 is connected in parallel to supply power to the load F will be described. In FIG. 9, for example, one of two portable AC power generators is a portable AC power generator 21A, and the other is a portable AC power generator 21B. Now, when the output frequency of one AC power generator 21A instantaneously becomes, for example, 49.96 Hz for some reason (for example, load fluctuation), a cross current flows from the other AC power generator 21B to one AC power generator 21A. Flowing. Also, as shown in FIG. 10, a cross current flows from the AC power generator 21B to the AC power generator 21A even when the output voltage of the AC power generator 21B is higher than the output voltage of the AC power generator 21A.
[0043]
In this case, in AC generator 21B, the phase of the current is delayed with respect to the voltage (the phase angle of the delayed phase is obtained). On the other hand, in the AC power generator 21A, the current advances with respect to the voltage (the phase angle of the advance phase).
In this embodiment, when the phase angle of the delayed phase is reached, the output frequency is controlled to increase, and when the phase angle of the advanced phase is reached, the output frequency is controlled to be lowered. Then, in AC generator 21A, the output frequency further decreases, and in AC generator 21B, the output frequency further increases. As a result, electric power is generated from the AC power generator 21B to the AC power generator 21A. As a result, the voltage Vdc, which is the main circuit voltage of the inverter circuit 37 of the AC power generator 21A, increases. Then, AC power generator 21A controls to increase the output voltage. As a result, the flow of the cross current into the AC power generator 21A is reduced, and as a result, the cross current between the power supply devices 21A and 21B is eliminated. In this way, control is performed so that the detection result of the active power is maximized.
[0044]
In this case, according to the present embodiment, the active power P including the phase angle θ element between the output voltage and the output current is detected, and the phase angle θ is calculated based on the detected active power P. Even when there is a waveform distortion in the output current or the detection signal Is of the output current detection circuit 64 serving as the output current detection means, the phase angle θ can be detected almost accurately. That is, the detection accuracy of the phase angle θ can be improved.
[0045]
Therefore, the frequency control of the output voltage can be appropriately performed based on the phase angle with high detection accuracy, and the output current balance between the devices is always equal when parallel operation is performed. It becomes.
[0046]
In particular, according to the present embodiment, since the active power is detected in the half cycle period of the AC voltage for detecting the active power, the active power can be detected in a short time, and the subsequent frequency control is performed. It can be done quickly. However, the active power may be detected in one cycle of AC voltage.
[0047]
  11 and 12 show a second embodiment of the present invention (claims).2In this embodiment, the output frequency is set according to the magnitude of the reactive power and the leading phase / lagging phase of the reactive power. Different. That is, step S1 to step S8 in the flowchart of FIG. 11 are the same as step Q1 to step Q8 of FIG. In step S9, cos θ is obtained, and in step S10, sin θ is obtained from cos θ and reactive power is calculated (reactive power calculating means). Whether the reactive power is the leading phase or the lagging phase can be determined from the determination result in step S2 (reactive power phase detecting means). When the instantaneous value I (1) of the current is positive, it is a lead phase,NegativeSometimes it is a lagging phase.
[0048]
In step S11, the frequency is set from the magnitude and phase of the reactive power with reference to the data table of FIG. As an example, when the reactive power of the lead phase is −2800 W (this corresponds to −90 ° in terms of the phase angle θ), it corresponds to 49.9 Hz. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0049]
  As a method of detecting reactive power, the third embodiment of the present invention is used.Examples andAs shown in FIG. 13, an AC voltage Vx having a waveform obtained by a 90 ° phase advance of the sine wave reference signal Vsin, which is a reference AC voltage, is set (the AC voltage that the microcomputer 61 has advanced by 90 ° from the sine wave reference signal Vsin). Vx is included as data), the product of Vx and the output current detection signal Is is obtained at the timing of six half cycles, and the reactive power is detected by summing the product for six times. In this way, reactive power can be obtained directly.
[0050]
  The fourth embodiment of the present inventionExampleThe following is described.
  That is, the portable AC power supply device 21 in the first embodiment or the second embodiment is suitable for solving this when a relatively small cross current flows into one device when operated in parallel. That is, when a relatively small cross current flows, as shown in FIG. 14 (a), the phase has a phase that does not exceed 90 °, although the delayed phase also has a leading phase, and the active power is Is positive. However, if the cross current is large, the switching element of the inverter circuit may be damaged on the device side where the cross current enters, so it is better to eliminate the cross current as soon as possible. In this case, as shown in FIG. 14B, the phase of the current with respect to the sine wave reference signal Vsin is shifted by 90 ° or more (becomes an opposite phase), and the active power is negative.
[0051]
Considering this point, in the fourth embodiment, active power detection means for detecting the active power of the AC output and control to increase the output voltage when the detected active power is negative active power. It is set as the structure provided with the control means to do. According to this, it becomes possible to prevent a large amount of cross current from flowing in quickly without waiting for detection of a phase angle or phase delay / advance. As a result, damage to the switching elements of the inverter circuit can be effectively prevented.
[0052]
  Furthermore, in the first embodiment or the second embodiment, the inverter circuit 37circuitAuxiliary control means may be provided so as to increase the frequency of the output voltage when the voltage Vdc between the DC power supply lines 31 and 32, which is a voltage, rises.4Invention). For example, if the voltage Vdc increases by 1 V, the output frequency may be increased by 0.01 Hz. Even in this case, in the case of parallel operation, the output current balance between the devices can be equalized more quickly.
[0053]
【The invention's effect】
  As apparent from the above description, the present invention can obtain the following effects.
  According to the invention of claim 1, since the frequency of the output voltage is variably controlled so as to maximize the active power, the output current balance between the devices is always equalized when a plurality of inverter devices are operated in parallel. CanThe
  According to the invention of claim 2, since the frequency of the output voltage is variably controlled so as to minimize the reactive power, the output current balance between the devices is always equalized when a plurality of inverter devices are operated in parallel. CanThe
[0055]
  Claim3According to the invention, since the active power detecting means detects the active power in the period of at least a half cycle of the output voltage, the active power can be detected in a short time, and the subsequent frequency control is performed. Can be done quicklyThe
[0058]
  Claim4According to the invention of InvarTimesSince the frequency of the output voltage is increased according to the circuit voltage, the output current balance between the devices can be equalized more rapidly in the case of parallel operation.
  Claim5According to the invention, overcurrent can be prevented and the occurrence of oscillation phenomenon can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of a PWM circuit.
3 is a diagram showing each waveform in FIG. 2;
FIG. 4 is a waveform diagram showing waveforms related to PWM control.
FIG. 5 is a flowchart for explaining control contents;
FIG. 6 is a diagram showing a sine wave reference signal and an output current detection signal
FIG. 7 is a diagram showing frequency setting data.
FIG. 8 is a flowchart for explaining control contents different from FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an operation example of two portable AC power generators in a state where a cross current related to the output frequency is generated.
FIG. 10 is a diagram showing an operation example of two portable AC power generators in a state where a cross current related to the output voltage is generated.
FIG. 11 is a flowchart for explaining control contents according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view corresponding to FIG.
FIG. 13 is a waveform diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a waveform diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
15 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
21 is a portable AC power supply device (inverter device), 22 is an AC generator, 23 is an inverter unit, 33 is a rectifier circuit (DC power supply circuit), 37 is an inverter circuit, 38 is a filter circuit, 59 is a control circuit, 61 Is a microcomputer (active power detection means, phase angle detection means, phase detection means and control means), 63 is an output voltage detection circuit (output voltage detection means), 64 is an output current detection circuit (output current detection means), and 67 is a peak. A limiter circuit 69 is an integrating circuit.

Claims (5)

直流電源回路と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力をPWM信号に基づいてスイッチングして高周波電圧を出力する複数台並列接続されたインバータ回路と、
前記高周波電圧を正弦波状の交流電圧にして出力するフィルタ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧瞬時値とこれと同タイミングの出力電流瞬時値との積を累計して前記交流出力の有効電力を検出する有効電力検出手段と、
前記有効電力検出手段により検出された有効電力から前記インバータ回路の出力電圧と出力電流との位相角を算出する位相角算出手段と、
前記算出された位相角が進み位相か遅れ位相かを検出する位相検出手段と、
前記有効電力検出手段が検出した有効電力が正である場合には、前記インバータ回路の出力電流が出力電圧に対して進み位相であるときに前記算出された位相角の大きさに応じて出力電圧の周波数を下げる方向に設定し前記インバータ回路の出力電流が出力電圧に対して遅れ位相であるときに前記算出された位相角の大きさに応じて出力電圧の周波数を上げる方向に設定することにより、前記有効電力の検出結果が最大になるように出力電圧の周波数を可変制御し、前記有効電力が負である場合には、前記インバータ回路の出力電圧を上げるように制御する制御手段と
を備えてなるインバータ装置。
A DC power supply circuit;
A plurality of inverter circuits connected in parallel, each having a switching element and switching the output of the DC power supply circuit based on a PWM signal to output a high-frequency voltage;
A filter circuit that outputs the high-frequency voltage as a sinusoidal AC voltage;
Active power detection means for detecting the active power of the AC output by accumulating the product of the output voltage instantaneous value of the inverter circuit and the output current instantaneous value at the same timing as the inverter circuit;
Phase angle calculating means for calculating the phase angle between the output voltage and the output current of the inverter circuit from the active power detected by the active power detecting means;
Phase detection means for detecting whether the calculated phase angle is a leading phase or a lagging phase;
When the active power detected by the active power detection means is positive, the output voltage according to the magnitude of the calculated phase angle when the output current of the inverter circuit is in a leading phase with respect to the output voltage. When the output current of the inverter circuit is in a delayed phase with respect to the output voltage, the frequency of the output voltage is set to be increased in accordance with the calculated phase angle. Control means for variably controlling the frequency of the output voltage so that the detection result of the active power is maximized, and for controlling the output voltage of the inverter circuit to be increased when the active power is negative. An inverter device.
直流電源回路と、
スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力をPWM信号に基づいてスイッチングして高周波電圧を出力する複数台並列接続されたインバータ回路と、
前記高周波電圧を正弦波状の交流電圧にして出力するフィルタ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧瞬時値とこれと同タイミングの出力電流瞬時値との積を累計して前記交流出力の有効電力を検出する有効電力検出手段と、
前記検出された有効電力に基づいて無効電力を算出する無効電力算出手段と、
前記算出された無効電力が進み位相か遅れ位相かを検出する無効電力位相検出手段と、
前記有効電力が正である場合には、前記無効電力が進み位相であるときにその無効電力の大きさに応じて前記出力電圧の周波数を下げ前記無効電力が遅れ位相であるときにその無効電力の大きさに応じて前記出力電圧の周波数を上げることにより、前記無効電力の検出結果が最小となるように出力周波数を可変制御し、前記有効電力が負の有効電力である場合には、前記インバータ回路の出力電圧を上げるように制御する制御手段と
を備えてなるインバータ装置。
A DC power supply circuit;
A plurality of inverter circuits connected in parallel, each having a switching element and switching the output of the DC power supply circuit based on a PWM signal to output a high-frequency voltage;
A filter circuit that outputs the high-frequency voltage as a sinusoidal AC voltage;
Active power detection means for detecting the active power of the AC output by accumulating the product of the output voltage instantaneous value of the inverter circuit and the output current instantaneous value at the same timing as the inverter circuit;
Reactive power calculation means for calculating reactive power based on the detected active power;
Reactive power phase detection means for detecting whether the calculated reactive power is a leading phase or a lagging phase;
When the active power is positive, when the reactive power is in the leading phase, the frequency of the output voltage is lowered according to the magnitude of the reactive power, and the reactive power is in the delayed phase when the reactive power is in the delayed phase. By increasing the frequency of the output voltage according to the magnitude of the output voltage, the output frequency is variably controlled so that the detection result of the reactive power is minimized, and when the active power is negative active power, An inverter device comprising: control means for controlling the output voltage of the inverter circuit to increase .
有効電力検出手段は、交流出力電圧の少なくとも半サイクルの期間で有効電力を検出するようになっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ装置。The inverter device according to claim 1 or 2 , wherein the active power detection means detects the active power in at least a half cycle period of the AC output voltage. 前記直流電源回路とインバータ回路と間を接続する直流電源線間の直流電圧が上昇したときに出力電圧の周波数を上げるように補助制御手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ装置。 The auxiliary control means is provided to increase the frequency of the output voltage when the DC voltage between the DC power supply lines connecting the DC power supply circuit and the inverter circuit rises. of the inverter device. PWM信号作成のためのPWM制御信号に対して過電流防止のためのピークリミッタを行なうピークリミッタ回路を備えると共に、このピークリミッタ回路にその出力を安定させるための積分回路を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ装置。 A peak limiter circuit for performing a peak limiter for preventing overcurrent on a PWM control signal for generating a PWM signal is provided, and an integration circuit for stabilizing the output is provided in the peak limiter circuit. The inverter device according to claim 1 or 2 .
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