JPH07163153A - 単相3線式インバータ装置の制御方法 - Google Patents

単相3線式インバータ装置の制御方法

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JPH07163153A JP5340881A JP34088193A JPH07163153A JP H07163153 A JPH07163153 A JP H07163153A JP 5340881 A JP5340881 A JP 5340881A JP 34088193 A JP34088193 A JP 34088193A JP H07163153 A JPH07163153 A JP H07163153A
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常生 久米
Sumitoshi Sonoda
澄利 園田
Sadao Ishii
佐田夫 石井
Sajiyado Fusein Mohamedo
サジャド フセイン モハメド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁トランスを除去し、一つの直流電源で単
相3線式PWMインバータ装置を得る単相3線式PWM
インバータ装置の制御方法 【構成】 3相フルブリッジ構成のPWMインバータに
おいて、第1の相のPWM制御指令信号en をゼロとし
てデューティサイクル50%の方形波電圧が出力端子に
得られるようにし、第2、第3の相のPWM指令信号に
は、互いに180°の位相差を持った正弦波指令信号を
与えることにより、単相3線式のPWM出力電圧を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】単相3線式配電網と連系し、配電
網に電力を供給することを目的とするインバータ装置
で、太陽光や燃料電池を用いた分散形発電システムに関
する。
【0002】
【従来の技術】単相3線式出力を得るインバータ装置
は、従来以下に示すようになっていた。 (1)単相インバータの出力にトランスを接続し、2次
巻線をセンタータップ形として単相3線式に変換する装
置がある。例えば、特開平5−111165号公報では
図4に示すように、この装置を用いた場合の出力電流分
担の改善方法が述べられている。すなわち、連系リアク
トルを中性線を除く各電圧線の受電端と負荷との間に挿
入し、その負荷側に中性線にセンタータップを接続した
絶縁トランスの2次巻線を接続し、電圧型インバータの
交流出力をこの絶縁トランスの1次側に接続した単相3
線方式における系統連系電力変換装置である。
【0003】(2)2組の直流電源(平滑コンデンサ)
と2組の単相インバータをハーフブリッジ形にして簡素
化を図る技術が特開平4−165963号公報に開示さ
れている。これを図5に示しており、単相交流を順変換
した直流に基づき、前記交流電源の低電圧の単相3線式
出力を得るようにしている。すなわち、単相の交流電源
を倍電圧整流する順変換用の直流化回路の直列接続され
た出力用の2個の平滑コンデンサと、前記両平滑コンデ
ンサの直列回路両端間の直流電圧が供給される1対の入
力端子間に、ダイオードを逆並列接続した2個のトラン
ジスタスイッチの直列回路からなる第1、第2のハーフ
ブリッジ回路を並列に接続し、前記交流電源の半周期毎
に前記第1のハーフブリッジ回路の一方の入力端子側の
トランジスタスイッチと前記第2のハーフブリッジ回路
の他方の入力端子側のトランジスタスタスイッチのPW
M駆動と、前記第1のハーフブリッジ回路の前記他方の
入力端子側のトランジスタスイッチと前記第2のハーフ
ブリッジ回路の前記一方の入力端子側のトランジスタス
イッチのPWM駆動とに交互に切換わるトランジスタフ
ルブリッジ構成のスイッチング回路と、フィルタ用のコ
イル、コンデンサの直列回路からなり前記両ハーフブリ
ッジ回路の前記両入力端子側のトランジスタスイッチの
接続点それぞれと前記両平滑コンデンサの接続点との間
に設けられた交流フィルタと、前記両交流フィルタの前
記フィルタ用のコイル、コンデンサの接続点及び前記両
平滑コンデンサの接続点それぞれに接続された単相3線
出力用の3個の出力端子とを備え、前記スイッチング回
路のPWM駆動により前記交流電源の倍電圧の単相3線
出力を得るようにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の技術
(1)では、系統とインバータをつなぐための絶縁トラ
ンスが必須であるため重量、コストの点で不利である。
従来の技術(2)では、中性点を持った直流電源かある
いは、2組の直流電源が必要になるといった問題があっ
た。そこで、本発明は、前記絶縁トランスを除去し、一
つの直流電源で単相3線式PWMインバータ装置の制御
方法を得ることを目的とする。また任意の力率で配電系
統との連系運転することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は電流指令発生器で互いに120°の位相差
をもつ3相正弦波の電流指令を発生し、相毎に前記電流
指令とインバータブリッジの出力電流を検出する電流検
出器から出力される実電流を電流増幅器へ入力し、前記
電流指令と前記実電流との偏差分を増幅して前記電流増
幅器から電圧信号を出力し、相毎に前記電圧信号とキャ
リア信号発生器から出力されるキャリア信号をPWM制
御器へ入力し、前記インバータブリッジのスイッチング
素子をON、OFFする信号を前記PWM制御器から出
力し、DC電源から可変周波数の可変交流電圧に変換す
る電圧形3相PWMインバータ装置の制御方法におい
て、前記インバータブリッジの3相出力端子の1つを中
性相とし、前記中性相の前記電流指令を常に零とし、前
記中性相を除いた残り2つの相の前記電流指令を互いに
180°の位相差をもつ正弦波の電流指令とし、単相3
線式のPWM出力電圧を得る。また、請求項1記載の単
相3線式インバータ装置の制御方法において、前記中性
相を接地し、前記中性相を除いた残り2つの相の前記イ
ンバータブリッジの出力端子に各々平滑用リアクトルの
一端を接続し、前記平滑用リアクトルの他端を単相3線
式系統電源の非接地端子にそれぞれ接続し、前記単相3
線式系統電源の電圧位相に対し同相または一定の位相角
を持つように残り2つの相の前記電流指令を互いに18
0°の位相差をもつ正弦波の前記電流指令を与える。ま
た、電流フィードバックのないオープンループで電圧制
御する電圧形3相PWMインバータ装置の制御方法にお
いて、インバータブリッジの3相出力端子の1つを中性
相とし、前記中性相のPWM制御器へ入力される電圧信
号を常に零とし、前記中性相を除いた残り2つの相の前
記PWM制御器へ入力される互いに180°の位相差を
もつ正弦波の電圧信号を電圧指令信号発生回路で発生さ
せる。
【0006】
【作用】中性相のPWM制御指令信号をゼロとしている
ので、中性相の出力端子2にはデューティサイクル50
%の方形波電圧Vn が得られる。正弦波で変調された残
りの二つの相電圧Vr 、Vs と前記Vn との差をとるこ
とにより単相3線式の出力を得る。また、系統と接続
し、インバータ出力電流を電流検出器6、7で検出し、
前記二つの相の電流を独立に制御する機能がある。
【0007】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図に基づいて
説明する。図において、1は太陽電池や燃料電池等から
なるDC電源、2は平滑コンデンサ、3はインバータブ
リッジ、4、5は平滑リアクトル、6、7は電流検出
器、8、9は系統の電源、10は接地、18、19は負
荷である。11は電流指令発生器で、R相、S相に対し
て、互いに180°の位相差を持ち系統電圧に対応した
正弦波電流指令を発生し、電流増幅器12、13に入力
する。電流増幅器では、電流指令信号と電流検出器6、
7で検出した実電流とを演算し、偏差分を増幅して電圧
信号er 、es とする。15、16、17はPWM制御
器で、図示した三角波比較形PWM方式の場合の機能と
しては比較器である。キャリア信号発生器14で発生す
る三角波の信号ec と電圧信号en 、er 、es とを比
較し、電圧信号がキャリア信号より大きい期間には主回
路ブリッジの上側の素子をそれぞれオンし、電圧信号が
キャリア信号より小さい期間には主回路ブリッジの下側
の素子をそれぞれオンする。中性相(N相)のPWM制
御器15の入力電圧信号en はゼロとする。R相および
S相PWM制御器16、17の入力としては、電流制御
器12、13の出力を用いる。
【0008】図3に、図1の回路における各部の波形を
示す。最上段の波形は、PWM制御器15、16、17
へ入力される電圧信号er 、es 、en と三角信号ec
である。er とes は互いに180°の位相差を持つ正
波波である。Vn 、Vs 、Vr は、各相の出力端子の、
直流回路の仮想中性点(DC電源1の半分の電位)に対
する電圧である。VsnはS相N相間、VrnはR相N相間
の出力線間電圧である。15の入力信号はゼロとするの
で、N相の電圧波形Vn は、en とec がPWM制御器
15へ入力されるからデューティサイクル50%の方形
波となる。正弦波で変調されたR相、S相の出力波形と
の差をとると線間電圧Vsn、Vrnが得られる。
【0009】この出力端子を平滑リアクトル4、5を介
して系統8、9に接続し、出力電流を電流検出器6、7
で検出し、電流制御ループをかけることにより、系統電
源の電圧と任意の位相角を持った電流指令信号で制御す
ることにより、任意の力率で系統との連系運転制御を行
うことができる。したがって、系統の無効電力補償もで
きる。また、R相とS相の電流を独立に制御することに
より、配電系統や負荷18、19の状況に応じて最適の
パワーフロー制御を行うことができる。系統8、9がな
い場合も、本インバータ装置の制御方法単独で負荷に単
相3線式電力を供給できることは言うまでもない。
【0010】以下、本発明の第2の実施例を図2に示
す。本実施例は、単相3線式独立電源とする例である。
前記図1と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略
した図2において、20、21は電圧指令発生回路であ
る。図2の構成が図1と異なる点は、電流検出器6、
7、電流指令発生器11、電流増幅器12、13を使用
せず、電圧指令発生回路20、21で設定した電圧信号
r ’、es ’を発生させ、オープンループで電圧制御
をして単相3線式インバータ装置を構成している点であ
る。電源電圧や負荷の変動による出力電圧の変化を抑制
するための電圧制御ループを付加することは当然可能で
ある。以上の制御原理は、アナログ回路を前提に述べて
いるが、マイクロプロセッサを用いたディジタル方式の
ソフトエアで実行する場合も同様である。
【0011】
【発明の効果】(1)系統とインバータをつなぐための
絶縁トランスを除去し、一つの直流電源で単相3線式P
WMインバータ装置の制御方法が得られる。 (2)簡単な回路構成で単相3線式電源との連系ができ
る。 (3)系統電源の電圧に対して位相角を持った電流指令
信号で制御することにより、任意の力率で連系運転がで
きる。したがって、系統の無効電力補償もできる。 (4)負荷18、19の負荷状態に応じて、二つの相
(R相、S相)の電流を独立に制御することにより各相
独立にパワーフローを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の第2の実施例を示すブロック図。
【図3】図1の回路における各部の波形を示す。
【図4】絶縁トランスを用いる従来例。
【図5】2組の直流電源を用いる従来例。
【符号の説明】
1 DC電源 2 平滑コンデンサ 3 インバータブリッジ 4、5 平滑リアクトル 6、7 電流検出器 8、9 系統の電源 10 接地 11 電流指令発生器 12、13 電流増幅器 14 キャリア信号発生器 15、16、17 PWM制御器 18、19 負荷 20、21 電圧指令発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モハメド サジャド フセイン 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流指令発生器で互いに120°の位相
    差をもつ3相正弦波の電流指令を発生し、 相毎に前記電流指令とインバータブリッジの出力電流を
    検出する電流検出器から出力される実電流を電流増幅器
    へ入力し、 前記電流指令と前記実電流との偏差分を増幅して前記電
    流増幅器から電圧信号を出力し、 相毎に前記電圧信号とキャリア信号発生器から出力され
    るキャリア信号をPWM制御器へ入力し、 前記インバータブリッジのスイッチング素子をON、O
    FFする信号を前記PWM制御器から出力し、 DC電源から可変周波数の可変交流電圧に変換する電圧
    形3相PWMインバータ装置の制御方法において、 前記インバータブリッジの3相出力端子の1つを中性相
    とし、 前記中性相の前記電流指令を常に零とし、 前記中性相を除いた残り2つの相の前記電流指令を互い
    に180°の位相差をもつ正弦波の電流指令とし、 単相3線式のPWM出力電圧を得ることを特徴とする単
    相3線式インバータ装置の制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の単相3線式インバータ装
    置の制御方法において、 前記中性相を接地し、 前記中性相を除いた残り2つの相の前記インバータブリ
    ッジの出力端子に各々平滑用リアクトルの一端を接続
    し、 前記平滑用リアクトルの他端を単相3線式系統電源の非
    接地端子にそれぞれ接続し、 前記単相3線式系統電源の電圧位相に対し同相または一
    定の位相角を持つように残り2つの相の前記電流指令を
    互いに180°の位相差をもつ正弦波の前記電流指令を
    与えることを特徴とする単相3線式インバータ装置の制
    御方法。
  3. 【請求項3】 電流フィードバックのないオープンルー
    プで電圧制御する電圧形3相PWMインバータ装置の制
    御方法において、 インバータブリッジの3相出力端子の1つを中性相と
    し、 前記中性相のPWM制御器へ入力される電圧信号を常に
    零とし、 前記中性相を除いた残り2つの相の前記PWM制御器へ
    入力される互いに180°の位相差をもつ正弦波の電圧
    信号を電圧指令信号発生回路で発生させることを特徴と
    する単相3線式インバータ装置の制御方法。
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