JPH0487572A - Power unit - Google Patents

Power unit

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JPH0487572A
JPH0487572A JP2198533A JP19853390A JPH0487572A JP H0487572 A JPH0487572 A JP H0487572A JP 2198533 A JP2198533 A JP 2198533A JP 19853390 A JP19853390 A JP 19853390A JP H0487572 A JPH0487572 A JP H0487572A
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JP
Japan
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phase
voltage
sine wave
inverters
capacity
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JP2198533A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Koketsu
纐纈 善喜
Yuji Okumura
祐司 奥村
Yoshiya Ogiwara
荻原 義也
Shuichi Yasuoka
安岡 修一
Tomoshi Tada
多田 知史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON KUUKOU DORYOKU KK
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
NIPPON KUUKOU DORYOKU KK
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a power unit having high control-accuracy and high efficiency by coarsely adjusting voltage variations caused by load variations with large-capacity 3-phase rectangular wave inverters, and by finely adjusting with small-capacity single-phase PWM sine-wave inverters at every phase. CONSTITUTION:Each phase output of large-capacity 3-phase rectangular wave inverters 5a, 5b is connected with the outputs of three small-capacity single- phase PWM sine-wave inverters 12a-12c in series respectively. By this constitution, composite voltages of the output voltages of 3-phase rectangular wave inverters 5a, 5b and those of three single-phase PWM sine-wave inverters 12a-12c added in series at every phase are applied to a load. On this occasion, voltage variations caused by load variations are adjusted coarsely by the large-capacity 3-phase rectangular wave inverters 5a, 5b, and adjusted finely by the small- capacity single-phase PWM sine-wave inverters 12a-12c at every phase.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば空港において駐機中の航空機に給電
するのに使用される400Hz、あるいは高周波(数百
Hz程度)配電システムの電源装置に関するものである
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a power supply device for a 400 Hz or high frequency (about several hundred Hz) power distribution system used, for example, to supply power to parked aircraft at an airport. It is something.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば航空機の内部の配電は、−船釣に周波数400H
z、相電圧115V、線間電圧200Vの3相4線配線
方式で行われている。一方、航空機内部の負荷としては
、モータ等の3相負荷もあれば、照明器具等の単相負荷
もあり、各負荷が適宜3相4線の配線の何れかに接続さ
れ、負荷が各相で平衡せず、アンバランスとなることが
多い。
For example, the power distribution inside an aircraft is - Frequency 400H for boat fishing.
z, a three-phase four-wire wiring system with a phase voltage of 115V and a line voltage of 200V. On the other hand, the loads inside the aircraft include three-phase loads such as motors, and single-phase loads such as lighting equipment. Each load is connected to one of the three-phase, four-wire wiring as appropriate, and the loads are It is often unbalanced.

以上のような3相4線配電系統の負荷に給電する電源装
置は、各相毎に電圧調整を行って各相電圧を規定値に維
持する必要があるので、−船釣な3相インバータを用い
ることはできず、3台の単相インバータを用いて構成し
ている。このような従来例を第6図に示す。第6図にお
いて、51は商用周波数の3相交流電源、52は3相交
流電源51の電圧を整流する整流器、53は電解コンデ
ンサからなりリップル成分を除去する直流フィルタであ
る。54a〜54cはそれぞれ単相PWM正弦波インバ
ータで、それぞれ出力端子u、x間、v。
The power supply equipment that supplies power to the loads in the three-phase, four-wire distribution system described above requires voltage adjustment for each phase to maintain each phase voltage at a specified value, so a three-phase inverter that can be used on a boat is used. However, it is configured using three single-phase inverters. Such a conventional example is shown in FIG. In FIG. 6, 51 is a three-phase AC power source at a commercial frequency, 52 is a rectifier that rectifies the voltage of the three-phase AC power source 51, and 53 is a DC filter made of an electrolytic capacitor and removes ripple components. 54a to 54c are single-phase PWM sine wave inverters, respectively, between output terminals u and x, and v.

7問およびW、  2間に各々400Hzの単相の正弦
波電圧を発生する。55a〜55cはそれぞれ単相変圧
器、56a〜56Cはそれぞれスイッチング周波数成分
除去用フィルタである。57a〜57cはA相、B相、
C相の各電源端子、57nは中性(N)相の電源端子で
あり、各電源端子57a〜57c、57nに負荷(図示
せず)が接続される。
A single-phase sine wave voltage of 400 Hz is generated between Question 7, W, and 2, respectively. 55a to 55c are single-phase transformers, and 56a to 56C are filters for removing switching frequency components. 57a to 57c are A phase, B phase,
Each C-phase power supply terminal 57n is a neutral (N) phase power supply terminal, and a load (not shown) is connected to each power supply terminal 57a to 57c, 57n.

以上のような構成の電源装置は、整流器52および直流
フィルタ53によって得られた直流電圧を3台の単相P
WM正弦波インバータ54a〜54Cと3台の単相変圧
器55a〜55Cとによって3相4線配線の400Hz
の高周波電圧に変換することになる。この際、単相変圧
器55a〜55Cの二次側に現れるスイッチング周波数
成分がコンデンサからなるスイッチング周波数成分除去
用フィルタ56a〜56cによって除去され、電源端子
57a〜57C157n間の電圧波形は正弦波となる。
The power supply device configured as described above converts the DC voltage obtained by the rectifier 52 and the DC filter 53 into three single-phase P
400Hz with 3-phase 4-wire wiring by WM sine wave inverters 54a to 54C and three single-phase transformers 55a to 55C
It will be converted into a high frequency voltage. At this time, the switching frequency components appearing on the secondary side of the single-phase transformers 55a to 55C are removed by the switching frequency component removal filters 56a to 56c made of capacitors, and the voltage waveform between the power supply terminals 57a to 57C157n becomes a sine wave. .

この場合、各相の相電圧が例えば115Vに、つまり線
間電圧が200vに設定される。
In this case, the phase voltage of each phase is set to, for example, 115V, that is, the line voltage is set to 200V.

上記の単相PWM正弦波インバータ54a〜54cは、
いずれも出力電圧を正弦波に近位させるために、電力用
半導体スイッチング素子(例えば絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタ等)を10KHz以上の高周波でスイッチ
ングするパルス幅変調(PWM)制御を行っている。ス
イッチング周波数成分は先のスイッチング周波数成分除
去用フィルタ562〜56cで除去する。
The above single-phase PWM sine wave inverters 54a to 54c are
In both cases, pulse width modulation (PWM) control is performed to switch a power semiconductor switching element (for example, an insulated gate bipolar transistor, etc.) at a high frequency of 10 KHz or higher in order to bring the output voltage close to a sine wave. The switching frequency components are removed by the switching frequency component removal filters 562 to 56c.

第7図は単相PWM正弦波インバータ542〜54Cの
回路例を示し、Q、〜Q、4は絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタ、DI+−’−DI4はダイオードである。
FIG. 7 shows a circuit example of single-phase PWM sine wave inverters 542 to 54C, in which Q, to Q, and 4 are insulated gate bipolar transistors, and DI+-'-DI4 is a diode.

例えば単相PWM正弦波インバータ54aにおけるPW
M制御は、第8図(alに示すような正弦波形からなる
目標電圧V IIIIIFと三角波からなる搬送波電圧
VCとの大小を比較し、その比較結果に応じて絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタQ11〜Q14をスイッチン
グ制御することで、インバータ出力、つまり単相変圧器
55aへの入力電圧として、第8図(blに示すような
スイッチング周波数成分を含んだ電圧が得られる。この
電圧は、スイッチング周波数成分除去用フィルタ56a
に通すことで、スイッチング周波数成分が除去され、単
相変圧器55aの二次側電圧としては第8図(C1に示
すような正弦波電圧が得られる。
For example, the PW in the single-phase PWM sine wave inverter 54a
The M control compares the magnitude of the target voltage VIIIF having a sinusoidal waveform as shown in FIG. By controlling, a voltage including a switching frequency component as shown in FIG. 8 (bl) can be obtained as the inverter output, that is, the input voltage to the single-phase transformer 55a. 56a
The switching frequency component is removed, and a sine wave voltage as shown in FIG. 8 (C1) is obtained as the secondary voltage of the single-phase transformer 55a.

そして、各相の電圧を検出し、その検出結果に応じて目
標電圧V ltFの振幅を変化させることで、負荷変動
に係わらず、負荷に加える各相電圧を一定に維持するこ
とができる。
By detecting the voltage of each phase and changing the amplitude of the target voltage V ltF according to the detection result, the voltage of each phase applied to the load can be maintained constant regardless of load fluctuations.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

インバータを構成する電力用半導体スイッチング素子は
、スイッチング動作を行うに際し、スイッチングロスと
呼ばれる損失が生し、この損失はスイッチング周波数が
高くなればなるほど太き(なる。
When the power semiconductor switching elements that make up the inverter perform a switching operation, a loss called a switching loss occurs, and this loss increases as the switching frequency becomes higher.

したがって、第6図の従来例のように、フル定格の単相
PWM正弦波インバータ541〜54cを構成する電力
用半導体スイッチング素子を10KHz程度以上の高周
波でスイッチングすると、電力用半導体スイッチング素
子543〜54cのスイッチング損失が大きいことから
、単相PWM正弦波インバータ543〜54cの運転損
失が増加し、電源装置としての効率が90%を下回る結
果となり、好ましくない。
Therefore, as in the conventional example shown in FIG. 6, when the power semiconductor switching elements constituting the full-rated single-phase PWM sine wave inverters 541 to 54c are switched at a high frequency of about 10 KHz or higher, the power semiconductor switching elements 543 to 54c Since the switching loss of the single-phase PWM sine wave inverters 543 to 54c is large, the operating loss of the single-phase PWM sine wave inverters 543 to 54c increases, and the efficiency as a power supply device becomes less than 90%, which is not preferable.

一方、インバータとしては、矩形波インバータも考えら
れるが、この矩形波インバータは制御精度が低いため、
上記のような使用には適さない。
On the other hand, a rectangular wave inverter can also be considered as an inverter, but since this rectangular wave inverter has low control accuracy,
Not suitable for the above uses.

この発明の目的は、制御精度が高く、かつ効率の高い電
源装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a power supply device with high control accuracy and high efficiency.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明の電源装置は、大容量の3相矩形波インバータ
の各相毎の出力に3台の小容量の単相PWM正弦波イン
バータの出力を各々直列に結合し、前記3相矩形波イン
バータで負荷に加える電圧を粗制御し、前記単相PWM
正弦波インバータで負荷に加える電圧を各相毎に微制御
するようにしている。
The power supply device of the present invention connects the outputs of three small-capacity single-phase PWM sine wave inverters in series to the outputs of each phase of a large-capacity three-phase rectangular wave inverter, and The voltage applied to the load is roughly controlled, and the single-phase PWM
The voltage applied to the load is finely controlled for each phase using a sine wave inverter.

〔作   用〕[For production]

この発明の構成によれば、3相矩形波インバータの各相
の出力電圧と3台の単相PWM正弦波インバータの出力
電圧とを各相毎に直列加電した合成電圧が負荷に加えら
れることになる。この際、負荷変動に伴う電圧変動は、
大容量の3相矩形波インバータで粗調整され、小容量の
単相PWM正弦波インバータで各相毎に微調整される。
According to the configuration of the present invention, a composite voltage obtained by applying the output voltage of each phase of the three-phase square wave inverter and the output voltage of three single-phase PWM sine wave inverters in series to each phase is applied to the load. become. At this time, the voltage fluctuation due to load fluctuation is
Coarse adjustment is performed using a large-capacity three-phase square wave inverter, and fine adjustment is performed for each phase using a small-capacity single-phase PWM sine wave inverter.

このように、粗調整を大容量の3相矩形波インバークで
行い、各相毎の微調整を小容量の単相PWM正弦波イン
バータで行うことで、負荷に加える電圧を各相毎に高精
度に制御することができる。
In this way, by performing coarse adjustment with a large-capacity three-phase rectangular wave inverter and fine-tuning each phase with a small-capacity single-phase PWM sine wave inverter, the voltage applied to the load can be adjusted with high precision for each phase. can be controlled.

しかも、負荷に加える電圧の大部分を3相矩形波インバ
ータで賄い、負荷変動に伴う各相毎の細かな変動に対す
る補正骨を小容量の単相PWM正弦波インバータで賄う
ようにしてあり、小容量の単相PWM正弦波インバータ
の運転損失が大きくても、大容量の3相矩形波インバー
タの運転損失は少ないので、全体としての効率は十分に
高くすることが可能である。
Moreover, most of the voltage applied to the load is provided by a three-phase rectangular wave inverter, and a small capacity single-phase PWM sine wave inverter is used to compensate for small fluctuations in each phase due to load fluctuations. Even if the operating loss of a large-capacity single-phase PWM sine wave inverter is large, the operating loss of a large-capacity three-phase rectangular wave inverter is small, so the overall efficiency can be made sufficiently high.

〔実 施 例〕〔Example〕

この発明の一実施例を第1図ないし第5図に基づいて説
明する。この電源装置は、第1図に示すように、大容量
の3相矩形波インバータ5a。
An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 5. As shown in FIG. 1, this power supply device includes a large capacity three-phase rectangular wave inverter 5a.

5bの各相毎の出力に3台の小容量の単相PWM正弦波
インバータ12a〜12Cの出力を各々直列に結合し、
3相矩形波インバータ5a、5bで負荷に加える電圧を
粗制御し、単相PWM正弦波インバータ12a−12c
で負荷に加える電圧を各相毎に微制御するようにしてい
る。
The outputs of three small-capacity single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12C are connected in series to the output of each phase of 5b, respectively.
The three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b roughly control the voltage applied to the load, and the single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c
The voltage applied to the load is finely controlled for each phase.

このように構成すると、3相矩形波インバータ5a、5
bの出力電圧と3台の単相PWM正弦波インバータ12
a〜12cの出力電圧とを各相毎に直列加算した合成電
圧が負荷に加えられることになる。この際、負荷変動に
伴う電圧変動は、大容量の3相矩形波インバータ5a、
5bで粗調整され、小容量の単相PWM正弦波インバー
タ12a−12cで各相毎に微調整されることになる。
With this configuration, the three-phase rectangular wave inverters 5a, 5
b output voltage and three single-phase PWM sine wave inverters 12
A composite voltage obtained by adding the output voltages of a to 12c in series for each phase is applied to the load. At this time, voltage fluctuations due to load fluctuations are handled by a large-capacity three-phase rectangular wave inverter 5a,
5b, and fine adjustment is performed for each phase by small-capacity single-phase PWM sine wave inverters 12a-12c.

以下、この実施例の電源装置を詳細に説明する。The power supply device of this embodiment will be explained in detail below.

この電源装置は、第1図に示すように、3相交流電源2
0の電圧を3相の入力変圧器1を介してサイリスタ整流
器2で3相全波整流し、リップル除去用リアクトル3お
よびリップル除去用コンデンサ4でリフプル成分を除去
して2台の3相知形波インバータ5a、5bに給電して
いる。
As shown in Fig. 1, this power supply device consists of two three-phase AC power
0 voltage is subjected to three-phase full-wave rectification by a thyristor rectifier 2 via a three-phase input transformer 1, and the ripple component is removed by a ripple removal reactor 3 and a ripple removal capacitor 4, resulting in two three-phase intelligent waves. Power is supplied to inverters 5a and 5b.

この3相矩形波インバータ5a、5bは、例えば第2図
に示すように、2個ずつ直列接続して3組を並列に接続
した6個のスイッチング素子Q1〜Q6と、各スイッチ
ング素子Q、〜Q、に逆並列接続したダイオードD +
 ”= D & とからなり、各スイッチング素子Q1
〜Q、を所定のタイミングでオンオフさせることにより
、3組の直列回路の各中点より位相が120度ずつずれ
た例えば4001(zの3相の矩形波電圧を出力するよ
うになっていて、その出力調整は前段のサイリスタ整流
器2のサイリスタ点弧角を制御して3相矩形波インバー
タ5a、5bに加わる直流電圧を増減することにより行
う。その容量は、負荷定格が例えば100 K vaの
場合、3相矩形波インバータ5a、5bの出力容量もそ
れに等しい100 K v^の容量に設定される。
These three-phase rectangular wave inverters 5a, 5b, for example, as shown in FIG. Diode D + connected in antiparallel to Q.
”= D & each switching element Q1
~Q, is turned on and off at a predetermined timing to output a three-phase rectangular wave voltage of, for example, 4001 (z) whose phase is shifted by 120 degrees from the midpoint of each of the three series circuits. The output adjustment is performed by controlling the firing angle of the thyristor of the thyristor rectifier 2 in the previous stage to increase or decrease the DC voltage applied to the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b.The capacity is, for example, when the load rating is 100 K va. , the output capacity of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b is also set to the same capacity of 100 K v^.

3相矩形波インバータ5a、5bの出力は多重化変圧器
6a、6bに加えられる。この場合、多重化変圧器6b
はΔ−Y変換を行うものであり、多重化変圧器6aは千
鳥巻線を採用してΔ−オープンΔ変換を行うものであり
、両多重化変圧器6a、6bの二次電圧を直列加算して
12相化する構成になっていて、その加算合成電圧は例
えば第3図ta)に示すようになる。このように構成す
ると、高調波含有率を最も少なくすることができる。
The outputs of the three-phase square wave inverters 5a, 5b are applied to multiplexing transformers 6a, 6b. In this case, multiplexing transformer 6b
performs Δ-Y conversion, and the multiplexing transformer 6a employs a staggered winding to perform Δ-open Δ conversion, adding the secondary voltages of both multiplexing transformers 6a and 6b in series. The combined voltage is as shown in FIG. 3 (ta), for example. With this configuration, the harmonic content can be minimized.

多重化変圧器6a、6bの二次電圧の加算合成電圧は、
フィルタ用コンデンサ73〜7cによって高調波成分が
除去され、各相の波形は正弦波形となって、後述する単
相PWM正弦波インバータ12a〜12cの出力電圧と
直列補償用変圧器16a〜16cによって直列加電され
て出カケープル21a〜21c、2Inより出力される
ことになる。
The combined voltage of the secondary voltages of the multiplexing transformers 6a and 6b is:
Harmonic components are removed by filter capacitors 73 to 7c, and the waveform of each phase becomes a sine waveform, which is connected in series with the output voltage of single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c, which will be described later, by series compensation transformers 16a to 16c. Electricity is applied and output from the output cables 21a to 21c and 2In.

また、この電源装置は、3相交流電源20の電圧を3相
の入力変圧器8を介してダイオード整流器9で3相全波
整流し、リップル除去用リアクトル10およびりラブル
除去用コンデンサ11でリップル成分を除去して3台の
単相PWM正弦波インバータ12a−12cに給電゛し
ている。
In addition, this power supply device performs three-phase full-wave rectification of the voltage of a three-phase AC power supply 20 via a three-phase input transformer 8 with a diode rectifier 9, and removes ripples with a ripple removal reactor 10 and a ripple removal capacitor 11. The components are removed and power is supplied to three single-phase PWM sine wave inverters 12a-12c.

この単相PWM正弦波インバータ128〜12Cは、例
えば400Hzの3相の正弦波からなる目標電圧と搬送
波電圧である10KHz程度の周波数の三角波電圧とを
比較した比較結果に基づいてスイッチング素子をオンオ
フ動作させることにより、目標電圧に相当する例えば第
3同価)に示すような正弦波電圧(搬送波成分も含む)
を出力するものである。
These single-phase PWM sine wave inverters 128 to 12C turn on/off switching elements based on the comparison result between a target voltage consisting of a three-phase sine wave of 400 Hz, for example, and a triangular wave voltage with a frequency of about 10 KHz, which is a carrier voltage. By doing so, a sine wave voltage (including a carrier wave component) as shown in, for example, the third equivalent corresponding to the target voltage
This outputs the following.

この単相PWM正弦波インバータ122〜12cの容量
は、負荷定格が上記の100KV^の場合、例えば6〜
l0KV^程度に設定される。
The capacity of this single-phase PWM sine wave inverter 122~12c is, for example, 6~12c when the load rating is 100KV^ mentioned above.
It is set to about 10KV^.

上記の各単相PWM正弦波インバータ12a〜12cの
各出力電圧は、フィルタ用リアクトル13a〜13Cお
よびフィルタ用コンデンサ14a〜14Cにて、搬送波
成分が除去された後、直列補償用変圧器162〜16c
を介して先に述べた3相矩形波インバータ5a、5bの
加算合成電圧と直列加算されて、出カケープル21a〜
21C,21rlから出力されることになる。この出カ
ケープル212〜21C21nから出力されて負荷に加
えられる電圧は、例えば第3図(C)に示すような40
0Hzの正弦波となる。
Each output voltage of each of the above-mentioned single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c is converted to a series compensation transformer 162 to 16c after carrier components are removed by filter reactors 13a to 13C and filter capacitors 14a to 14C.
is added in series with the summed voltage of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b mentioned above through the output cables 21a to 21a.
It will be output from 21C and 21rl. The voltage output from the output cables 212 to 21C21n and applied to the load is, for example, 40V as shown in FIG. 3(C).
It becomes a 0Hz sine wave.

この場合、相電圧および線間電圧は、例えば115V、
  200Vに設定される。
In this case, the phase voltage and line voltage are, for example, 115V,
It is set to 200V.

直列補償用変圧器162〜16cの一次側を短絡するバ
イパススイッチ158〜15Cは、入力変圧器8からフ
ィルタ用リアクトル132〜13Cおよびフィルタ用コ
ンデンサ148〜14Cまでの回路部分のいずれかに故
障が発生して正弦波電圧を発生することができなくなっ
たときに、単相PWM正弦波インバータ128〜12C
の出力側をショートして3相矩形波インバータ5a、5
b単独で負荷へ給電を継続するために設けられている。
Bypass switches 158 to 15C that short-circuit the primary sides of series compensation transformers 162 to 16c are activated when a failure occurs in any of the circuit parts from input transformer 8 to filter reactors 132 to 13C and filter capacitors 148 to 14C. When the single-phase PWM sine wave inverter 128~12C is no longer able to generate a sine wave voltage
By shorting the output side of the three-phase rectangular wave inverter 5a, 5
b is provided to continue supplying power to the load by itself.

上記したサイリスタ整流器2,3相矩形波インバータ5
a、5bおよび単相PWM正弦波インバータ12a〜1
2cのスイッチング制御は、制御回路19が行う、この
場合、制御回路19は、電圧検出用変圧器17a〜17
Cにて3相矩形波インバータ5a、5bの各相の出力電
圧VSA+ vSl+ VSCを検出するとともに、電
流検出用変流器18a〜18Cにて3相矩形波インバー
タ5a、5bの各相の出力電流I LAI  I Lm
、  I LCを検出し、検出した電圧および電流に基
づいてサイリスタ整流器2,3相矩形波インバータ5a
、5bおよび単相PWM正弦波インバータ12a〜12
cの制御を行うことになる。
The above-mentioned thyristor rectifier 2, 3-phase square wave inverter 5
a, 5b and single phase PWM sine wave inverter 12a~1
2c is controlled by the control circuit 19. In this case, the control circuit 19 controls the voltage detection transformers 17a to 17.
C detects the output voltage VSA+vSl+VSC of each phase of the three-phase rectangular wave inverters 5a, 5b, and current detection current transformers 18a to 18C detect the output current of each phase of the three-phase rectangular wave inverters 5a, 5b. I LAI I Lm
, I LC is detected, and based on the detected voltage and current, the thyristor rectifier 2, three-phase square wave inverter 5a
, 5b and single-phase PWM sine wave inverters 12a-12
c.

なお、22は電圧検出用抵抗、23は電流検出用変流器
、243〜24Cは電流検出用変流器である。
Note that 22 is a voltage detection resistor, 23 is a current detection current transformer, and 243 to 24C are current detection current transformers.

ここで、3相矩形波インバータ5a、5bおよび単相P
WM正弦波インバータ12a−12cの制御回路につい
て第4図および第5図に基づいて説明する。
Here, three-phase rectangular wave inverters 5a, 5b and single-phase P
The control circuit for the WM sine wave inverters 12a-12c will be explained based on FIGS. 4 and 5.

まず、3相矩形波インバータ5a、5bの制御について
第4図により説明する。
First, the control of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b will be explained with reference to FIG.

この第4図の制御回路では、3相矩形波インバータ5a
、5bの各相の出力電圧V 3A、  V 5@。
In the control circuit of FIG. 4, a three-phase rectangular wave inverter 5a
, 5b, the output voltage of each phase V 3A, V 5@.

VSCを電圧検出用変圧器17a−17cで検出し、そ
れらの二次電圧を整流器318〜31Cでそれぞれ全波
整流して加算器34で加算する。一方、3相矩形波イン
バータ5a、5bの各相の出力電a I tA。
VSC is detected by voltage detection transformers 17a to 17c, and their secondary voltages are full-wave rectified by rectifiers 318 to 31C, respectively, and added by an adder 34. On the other hand, the output voltage a I tA of each phase of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b.

111+  I Lcを電流検出用変流器182〜18
Cで検出し、それらの二次電流を出カケープル218〜
21Cのインピーダンスを模擬したインピーダンス模擬
回路328〜32cで電圧に変換し、各インピーダンス
模擬回路328〜32Cの電圧を整流器338〜33C
でそれぞれ全波整流して加算器35で加算する。
111+ I Lc as current detection current transformer 182 to 18
C and detect those secondary currents through the output cables 218 to 218.
The impedance simulation circuits 328 to 32c that simulate the impedance of 21C convert it to voltage, and the voltage of each impedance simulation circuit 328 to 32C is converted to a voltage by the rectifiers 338 to 33C.
They are each subjected to full-wave rectification and added by an adder 35.

上記インピーダンス模擬回路322〜32cの電圧は、
出カケープル218〜21Cにおける各相の出力電流I
 LAI  I Lm、  I LCによる電圧降下に
相当する。
The voltage of the impedance simulation circuits 322 to 32c is
Output current I of each phase in output cables 218 to 21C
LAI I Lm, corresponds to the voltage drop due to I LC.

そして、加算器34の出力から加算器35の出力を減算
器36で減したものに係数器37にて、1/3の係数を
掛ける。この結果、係数器37の出力として、各相の出
力電圧V SA、  V Sl+  V scから各々
出カケープル218〜21Cによる電圧降下分を差し引
いた電圧の平均値が得られることになる。
Then, the output of the adder 35 is subtracted by the subtracter 36 from the output of the adder 34, and the result is multiplied by a coefficient of 1/3 in the coefficient unit 37. As a result, the average value of the voltages obtained by subtracting the voltage drops due to the output cables 218 to 21C from the output voltages VSA and VSL+Vsc of each phase is obtained as the output of the coefficient unit 37.

さらに、減算器39において、基準値発生器38から出
力される基準値(例えば、相電圧115■に相当する値
)から上記の係数器37の出力を減じることで、両者の
差を求め、その差を誤差増幅器39Aで増幅した値と鋸
歯状波電圧とをゲートパルス発生回路40で比較し、そ
の比較結果に応じたタイミングでゲートパルスをサイリ
スク整流器2の各サイリスクに加えることになる。
Furthermore, the subtracter 39 subtracts the output of the coefficient multiplier 37 from the reference value output from the reference value generator 38 (for example, a value corresponding to the phase voltage 115■) to find the difference between the two. The gate pulse generation circuit 40 compares the difference amplified by the error amplifier 39A and the sawtooth wave voltage, and a gate pulse is applied to each sirisk of the sirisk rectifier 2 at a timing according to the comparison result.

以上のような制御回路にてサイリスタ整流器2のサイリ
スタの点弧角を制御することにより、負荷に加わる電圧
の平均値が一定に制御されることになる。
By controlling the firing angle of the thyristor of the thyristor rectifier 2 using the control circuit as described above, the average value of the voltage applied to the load is controlled to be constant.

この際、単相負荷時の各相電圧の不平衡については補正
できないので、つぎに述べる単相PWM正弦波インバー
タ12a〜12cによって補正する。
At this time, since it is not possible to correct the unbalance of each phase voltage during a single-phase load, the correction is performed using single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c, which will be described below.

つぎに、単相PWM正弦波インバータ12a〜12cの
制御について、第5図により説明する。なお、各相とも
同じように制御するので、A相に対応する単相PWM正
弦波インバータ12aの制御を例にとって説明する。
Next, control of the single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c will be explained with reference to FIG. Note that since each phase is controlled in the same way, control of the single-phase PWM sine wave inverter 12a corresponding to the A phase will be explained as an example.

この第5図の制御回路では、3相矩形波インバータ5a
のA相の出力電圧VSAを電圧検出用変圧器17aで検
出し、それを同期回路41に加えることで3相矩形波イ
ンバータ5a、5bのA相の出力電圧VSaに同期した
同期信号を作り、この同期信号に基づいて基準振幅正弦
波発生回路42で基準振幅の400Hzの正弦波信号を
作成する。この場合、基準振幅正弦波発生回路42は、
例えば同期信号の整数倍のクロック信号をカウントする
カウンタ、および正弦波形データを記憶してカウンタの
出力値をアドレスとしてアクセスされる読み出し専用メ
モリなどで構成される。
In the control circuit of FIG. 5, a three-phase rectangular wave inverter 5a
The A-phase output voltage VSA of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b is detected by the voltage detection transformer 17a, and is added to the synchronization circuit 41 to generate a synchronization signal synchronized with the A-phase output voltage VSa of the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b. Based on this synchronization signal, a reference amplitude sine wave generation circuit 42 generates a 400 Hz sine wave signal with a reference amplitude. In this case, the reference amplitude sine wave generation circuit 42 is
For example, it includes a counter that counts a clock signal that is an integral multiple of a synchronization signal, and a read-only memory that stores sine waveform data and is accessed using the output value of the counter as an address.

そして、減算器43にて、正弦波信号とA相の出力電圧
VSaに相当する電圧との誤差電圧εを求める。さらに
、この誤差電圧εとA相分の出カケープル21aによる
電圧降下分z−ILAを加算器44で加算して目標電圧
V III!Fを作成している。
Then, the subtracter 43 calculates the error voltage ε between the sine wave signal and the voltage corresponding to the A-phase output voltage VSa. Further, the adder 44 adds this error voltage ε and the voltage drop z-ILA due to the output cable 21a for the A phase to obtain the target voltage VIII! Creating F.

上記において、単相PWM正弦波インバータ12aの制
御において、A相分の出カケープル21aによる電圧降
下分Z’lLAを誤差電圧εから差し引いているのは、
3相矩形波インバータ5a、5bの制御において、ケー
ブル電圧降下分の平均値に基づいて電圧補正を行ってい
るからである。
In the above, in controlling the single-phase PWM sine wave inverter 12a, the voltage drop Z'lLA due to the A-phase output cable 21a is subtracted from the error voltage ε.
This is because, in controlling the three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b, voltage correction is performed based on the average value of cable voltage drops.

そして、上記目標電圧v+tzrと三角波からなる搬送
波電圧VCとを比較器45で比較し、その比較結果に応
じたタイミングで周知の通りゲートパルスを発生し、こ
のゲートパルスを単相PWM正弦波インバータ12aに
加えることにより、第3図(blに示したような波形の
電圧を単相PWM正弦波インバータ12aから出力させ
ることになる。
Then, the target voltage v+tzr and the carrier wave voltage VC consisting of a triangular wave are compared by the comparator 45, and a gate pulse is generated as well-known at a timing according to the comparison result, and this gate pulse is applied to the single-phase PWM sine wave inverter 12a. By adding , a voltage having a waveform as shown in FIG. 3 (bl) is outputted from the single-phase PWM sine wave inverter 12a.

上記の単相PWM正弦波インバータ12aから出力され
る第3図(b)に示したような波形の電圧はフィルタ用
リアクトル13aおよびフィルタ用コンデンサ14aに
よって搬送波成分が除去され、滑らかな正弦波となる。
The carrier wave component of the voltage outputted from the single-phase PWM sine wave inverter 12a as shown in FIG. 3(b) is removed by the filtering reactor 13a and the filtering capacitor 14a, resulting in a smooth sine wave. .

以上のような制御回路によって、単相PWM正弦波イン
バータ12a−12cのスイッチング素子のオンオフを
制御することにより、単相PWM正弦波インバータ12
a〜12cの出力電圧が各々個別に制御され、この結果
負荷に加わる各相の電圧が各々個別に一定に制御される
ことになる。
By controlling the on/off of the switching elements of the single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c using the control circuit as described above, the single-phase PWM sine wave inverter 12
The output voltages of a to 12c are individually controlled, and as a result, the voltage of each phase applied to the load is individually controlled to be constant.

なお、制御回路19は、図示はしていないが、3相矩形
波インバータ53〜5bのスイッチングを制御する回路
、および単相PWM正弦波インバータ12a〜12Cに
加える直流電圧の変動等に基づいて単相PWM正弦波イ
ンバータ12a〜12cの出力を補正する回路等も有し
ている。
Although not shown, the control circuit 19 is a circuit that controls the switching of the three-phase rectangular wave inverters 53 to 5b, and a circuit that controls the switching of the single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12C based on fluctuations in the DC voltage applied to the single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12C. It also includes a circuit for correcting the outputs of the phase PWM sine wave inverters 12a to 12c.

この実施例の電源装置は、粗調整を大容量で制御精度の
低い3相矩形波インバータ5a、5bで行い、各相毎の
微調整を小容量で制御精度の高い単相PWM正弦波イン
バータ12a〜12Cで行うことで、負荷に加える電圧
を各相毎に高精度に制御することができる。
In the power supply device of this embodiment, coarse adjustment is performed by three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b with large capacity and low control accuracy, and fine adjustment for each phase is performed by a single-phase PWM sine wave inverter 12a with small capacity and high control accuracy. By performing this at ~12C, the voltage applied to the load can be controlled with high precision for each phase.

しかも、負荷に加える電圧の大部分を高効率(95%以
上にすることが可能)の3相矩形波インバータ5a、5
bから供給し、電圧変動に伴う細かな変動に対する補正
分を小容量の低効率(85%程度)の単相PWM正弦波
インバータ12a〜12cから供給するようにしてあり
、小容量の単相PWM正弦波インバータ12a〜12c
の運転損失が太き(でも、大容量の3相矩形波インバー
タ5a、5bの運転損失は少ないので、全体としての効
率は十分に高くすることが可能である。
Moreover, most of the voltage applied to the load is applied to the three-phase rectangular wave inverter 5a, 5 with high efficiency (can be increased to 95% or more).
b, and the correction for small fluctuations due to voltage fluctuations is supplied from small-capacity, low-efficiency (about 85%) single-phase PWM sine wave inverters 12a to 12c. Sine wave inverters 12a to 12c
However, since the operation loss of the large-capacity three-phase rectangular wave inverters 5a and 5b is small, the overall efficiency can be made sufficiently high.

また、2台の矩形波インバータ5a、5bを組み合わせ
ているので、矩形波インバータ5a。
Moreover, since two rectangular wave inverters 5a and 5b are combined, the square wave inverter 5a.

5bから発生する高調波を少なくすることができ、その
除去が容易である。
The harmonics generated from 5b can be reduced and removed easily.

なお、上記実施例は、航空機用の地上電源にこの発明を
適用したものであったが、これに限らずビル等における
高周波配電用としても適用することができ、電源周波数
も400kに限らない。
In the above embodiment, the present invention is applied to a ground power source for an aircraft, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to high frequency power distribution in buildings, etc., and the power source frequency is not limited to 400K.

(発明の効果〕 この発明の電源装置によれば、粗調整を大容量の3相矩
形波インバータで行い、各相毎のm!IN整を3台の小
容量の単相PWM正弦波インバータで行うことで、負荷
に加える電圧を各相銀に高精度に制御することができる
。しかも、負荷に加える電圧の大部分を3相矩形波イン
バータで賄い、電圧変動に伴う細かな変動に対する補正
分を小容量の単相PWM正弦波インバータで賄うように
してあり、小容量の単相PWM正弦波インバータの運転
損失が大きくても、大容量の3相矩形波インバータの運
転損失は少ないので、全体としての効率は十分に高くす
ることが可能である。
(Effects of the Invention) According to the power supply device of the present invention, coarse adjustment is performed using a large capacity three-phase rectangular wave inverter, and m!IN adjustment for each phase is performed using three small capacity single phase PWM sine wave inverters. By doing this, it is possible to control the voltage applied to the load with high precision for each phase.Moreover, most of the voltage applied to the load is covered by the 3-phase square wave inverter, and the correction for small fluctuations due to voltage fluctuations is is covered by a small-capacity single-phase PWM sine wave inverter, and even if the operating loss of a small-capacity single-phase PWM sine-wave inverter is large, the operating loss of a large-capacity three-phase rectangular wave inverter is small, so the overall The efficiency can be made sufficiently high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の電源装置の構成を示す回
路図、第2図は3相矩形波インバータの基本構成を示す
回路図、第3図は第1図の回路の各部の波形図、第4図
は制御回路のうちのサイリスタ整流器を制御する回路部
分の構成を示すブロック図、第5図は’#il 48回
路のうちの単相PWM正弦波インバータを制御する回路
部分の構成を示すブロック図、第6図は電源装置の従来
例の構成を示す回路図、第7図は単相PWM正弦波イン
バータの基本構成を示す回路図、第8図は第7図の各部
の波形図である。 2・・・サイリスタ整流器、3・・・リップル除去用リ
アクトル、4・・・リップル除去用コンデンサ、5a5
b・・・3相矩形波インバータ、6a、6b・・・多重
化変圧器、72〜7c・・・フィルタ用コンデンサ、1
0・・・リンプル除去用リアクトル、11・・・リップ
ル除去用コンデンサ、12a−12c・・・単相PWM
正弦波インバータ、13a〜13c・・・フィルタ用リ
アクトル、14a〜14c・・・フィルタ用コンデンサ
、15・・・バイパススイッチ、16a〜16c・・・
直列補償用変圧器、19・・・制御回路、2o・・・3
相交流電源特許出願人  日本空港動力株式会社 第 5才 四 医 第 図 C
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the basic configuration of a three-phase rectangular wave inverter, and FIG. 3 is a waveform of each part of the circuit in FIG. 1. Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the circuit portion that controls the thyristor rectifier in the control circuit, and Figure 5 is the configuration of the circuit portion that controls the single-phase PWM sine wave inverter of the 48 circuits. 6 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional example of a power supply device, FIG. 7 is a circuit diagram showing the basic configuration of a single-phase PWM sine wave inverter, and FIG. 8 is a waveform of each part in FIG. 7. It is a diagram. 2... Thyristor rectifier, 3... Ripple removal reactor, 4... Ripple removal capacitor, 5a5
b... Three-phase square wave inverter, 6a, 6b... Multiplexing transformer, 72-7c... Filter capacitor, 1
0... Reactor for ripple removal, 11... Capacitor for ripple removal, 12a-12c... Single phase PWM
Sine wave inverter, 13a-13c... Filter reactor, 14a-14c... Filter capacitor, 15... Bypass switch, 16a-16c...
Series compensation transformer, 19...control circuit, 2o...3
Phase AC power supply patent applicant Japan Airport Power Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 大容量の3相矩形波インバータの各相毎の出力と3台の
小容量の単相PWM正弦波インバータの出力とを各々直
列に結合し、前記3相矩形波インバータで負荷に加える
電圧を粗制御し、前記単相PWM正弦波インバータで負
荷に加える電圧を各相毎に微制御するようにした電源装
置。
The output of each phase of a large-capacity three-phase square wave inverter and the output of three small-capacity single-phase PWM sine wave inverters are each coupled in series, and the voltage applied to the load by the three-phase square wave inverter is roughly calculated. A power supply device in which the voltage applied to the load by the single-phase PWM sine wave inverter is finely controlled for each phase.
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