JP3100238B2 - PWM converter control device - Google Patents
PWM converter control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、磁気浮上式列車等に
搭載される誘導集電用のPWMコンバータ制御装置に関
し、特に制御精度及び電力変換率を向上させたPWMコ
ンバータ制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM converter control device for inductive current collection mounted on a magnetic levitation train or the like, and more particularly to a PWM converter control device having improved control accuracy and power conversion rate. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、磁気浮上式のリニアモータカ
ーにおいては、地上側からの誘導磁界を利用して、車両
側の誘導集電コイルに誘起される電圧により種々の直流
負荷を駆動している。この場合、誘導集電コイルからの
交流電力はPWMコンバータを介して直流電力に変換さ
れるが、誘起電力を高効率に利用するため、PWMコン
バータ内のスイッチング素子を最適にオンオフ制御する
必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, in a magnetic levitation type linear motor car, various DC loads are driven by a voltage induced in an induction current collecting coil on a vehicle side using an induction magnetic field from the ground side. . In this case, the AC power from the induction current collecting coil is converted to DC power via the PWM converter, but in order to use the induced power with high efficiency, it is necessary to optimally turn on and off the switching elements in the PWM converter. .
【0003】図4は例えば第22回鉄道サイバネシンポジ
ウム第603号第475頁〜第479頁「PWMコンバータによる
非接触集電有効電力の向上」に記載された従来のPWM
コンバータ制御装置を示す構成図である。図において、
1は地上側の一次コイル(図示せず)に対向する誘導集電
コイルであり、内部インピーダンスR(抵抗器)及びL
(インダクタンス)を介して、誘起電圧VSU、VSV及びV
SWに基づく三相電圧VU、VV及びVW並びに三相電流
IU、IV及びIWを出力する。FIG. 4 shows a conventional PWM described in, for example, 22th Railway Cybernet Symposium No. 603, pp. 475-479, "Improvement of Active Power for Non-Contact Current Collection by PWM Converter".
It is a block diagram showing a converter control device. In the figure,
Reference numeral 1 denotes an induction current collecting coil facing a primary coil (not shown) on the ground side, and has an internal impedance R (resistor) and L
(Inductance), the induced voltages V SU , V SV and V
Three-phase voltage based on the SW V U, V V and V W and the three-phase currents I U, and outputs the I V and I W.
【0004】11は誘導集電コイル1からの三相電圧V
U、VV及びVW並びに三相電流IU、IV及びIWが
入力されるPWMコンバータであり、自己消弧形スイッ
チング素子としてのトランジスタブリッジからなるイン
バータで構成され、交流電力を直流電力に変換する。
尚、誘導集電コイル1とPWMコンバータ11との間の
ラインには、三相電流IU、IV及びIWを検出するた
めの変流器が設けられている。12はPWMコンバータ
11の直流出力端子間に接続されたフィルタコンデン
サ、13はフィルタコンデンサ12の両端間に接続され
た負荷である。[0004] Reference numeral 11 denotes a three-phase voltage V from the induction current collecting coil 1.
U, VV and VW and three-phase currents IU, a PWM converter IV and IW are input, self-extinguishing switch
It is composed of an inverter composed of a transistor bridge as a switching element, and converts AC power into DC power.
Note that a current transformer for detecting the three-phase currents IU, IV, and IW is provided in a line between the induction current collecting coil 1 and the PWM converter 11. Reference numeral 12 denotes a filter capacitor connected between the DC output terminals of the PWM converter 11, and reference numeral 13 denotes a load connected between both ends of the filter capacitor 12.
【0005】2は誘導集電コイル1の近傍に配置されて
誘起電圧VSU、VSV及びVSWとほぼ同位相の三相電圧V
SU′、VSV′及びVSW′を検出するピックアップコイ
ル、3は三相電圧VSU′、VSV′及びVSW′から誘起電
圧VSU、VSV及びVSWの位相を検出してPWMコンバー
タ11の制御に必要な正弦波信号sinωt及びcosωtを生成
する同期位相検出回路、4は正弦波信号sinωt及びcos
ωt並びに三相電流IU、IV及びIWに基づいて三相電
流IU、IV及びIWの有効分IP及び無効分IQを検出する
3相/2相変換回路である。[0005] Reference numeral 2 denotes a three-phase voltage V which is arranged near the induction current collecting coil 1 and has substantially the same phase as the induced voltages V SU , V SV and V SW.
The pickup coil 3 for detecting SU ′, V SV ′ and V SW ′ detects the phase of the induced voltages V SU , V SV and V SW from the three-phase voltages V SU ′, V SV ′ and V SW ′ and performs PWM. A synchronous phase detection circuit for generating sine wave signals sinωt and cosωt necessary for controlling the converter 11, and 4 is a sine wave signal sinωt and cos
ωt and three-phase current I U, a three-phase current I U, 3-phase / 2-phase conversion circuit for detecting the active component I P and reactive component I Q of I V and I W on the basis of I V and I W.
【0006】5は無効分IQと無効電力基準QRとの偏差
に基づいて無効電力指令Qを生成するQコントローラ、
6はフィルタコンデンサ12の出力電圧VFと出力電圧基
準FRとの偏差に基づいて電圧指令Vを生成するVコン
トローラ、7は有効分IPと電圧指令Vとの偏差に基づい
て有効電力指令Pを生成するPコントローラである。A Q controller 5 for generating a reactive power command Q based on a deviation between the reactive component IQ and the reactive power reference QR ;
6 V controller for generating a voltage command V based on a deviation between the output voltage V F of the filter capacitor 12 and the output voltage reference F R, 7 is active power command based on a deviation between the active component I P and the voltage command V It is a P controller that generates P.
【0007】8は無効電力指令Q及び有効電力指令P並
びに正弦波信号sinωt及びcosωtに基づいてPWMコン
バータ11が出力すべき正弦波電圧eU、eV及びeWを決定
する2相/3相変換回路、9は正弦波電圧eU、eV及び
eWに基づいてPWMコンバータ11に対する制御パルスC
Pを決定するPWMパルス発生回路、10は制御パルスCP
を増幅してPWMコンバータ11内のトランジスタを実際
にオンオフするゲート回路である。Reference numeral 8 denotes two-phase / three-phase which determines sine wave voltages e U , e V and e W to be output by the PWM converter 11 based on the reactive power command Q and the active power command P and the sine wave signals sinωt and cosωt. The conversion circuit 9, based on the sinusoidal voltages e U , e V, and e W , controls the control pulse C for the PWM converter 11.
PWM pulse generation circuit for determining P , 10 is control pulse C P
Is a gate circuit that amplifies the current and actually turns on and off the transistor in the PWM converter 11.
【0008】次に、図4を参照しながら、従来のPWM
コンバータ制御装置の動作について説明する。まず、誘
導集電コイル1は、地上側からの誘導磁界により集電さ
れた三相の誘起電圧VSU、VSV及びVSWを、それぞれ内
部インピーダンスR及びLを介して三相電圧VU、VV及
びVW並びに三相電流IU、IV及びIWとし、PWMコン
バータ11に供給する。Next, a conventional PWM will be described with reference to FIG.
The operation of the converter control device will be described. First, the induction current collecting coil 1 converts the three-phase induced voltages V SU , V SV and V SW collected by the induced magnetic field from the ground side into the three-phase voltages V U and V U via the internal impedances R and L, respectively. V V and V W and three-phase currents I U , IV and I W are supplied to the PWM converter 11.
【0009】PWMコンバータ11は、入力された三相の
交流電力を直流電力に変換し、フィルタコンデンサ12を
介して平滑された電力を負荷13に供給する。このとき、
PWMコンバータ11のトランジスタをオンオフさせて出
力電圧及び位相を制御することにより、有効電力及び無
効電力を制御し、力率が1となるような高効率運転を実
現させる。[0009] The PWM converter 11 converts the input three-phase AC power into DC power, and supplies the smoothed power to the load 13 via the filter capacitor 12. At this time,
By controlling the output voltage and the phase by turning on and off the transistor of the PWM converter 11, the active power and the reactive power are controlled, and the high efficiency operation in which the power factor becomes 1 is realized.
【0010】通常、誘導集電コイル1の内部インピーダ
ンスとなるインダクタンスLは非常に大きく、%インピ
ーダンスが300%〜500%となるため、最大限に有効電力
を取得するためには、インダクタンスLが発生する無効
電力を相殺するように、PWMコンバータ11から無効電
力を発生させる必要がある。又、力率=1となるように
PWMコンバータ11を制御するためには、誘起電圧
VSU、VSV及びVSWの位相の零点を正確に知る必要があ
る。Usually, the inductance L which is the internal impedance of the induction current collecting coil 1 is very large, and the% impedance is 300% to 500%. Therefore, in order to obtain the maximum active power, the inductance L is generated. It is necessary to generate reactive power from the PWM converter 11 so as to cancel the reactive power generated. Further, in order to control the PWM converter 11 so that the power factor becomes 1, it is necessary to accurately know the zero point of the phases of the induced voltages V SU , V SV and V SW .
【0011】従って、ピックアップコイル2、誘導集電
コイル1の誘起電圧VSU、VSV及びVSWによる磁束変化
を検出して誘起電圧とほぼ同位相の三相電圧VSU′、V
SV′及びVSW′を取得し、同期位相検出回路3は、共に
波高値=1で検出電圧VSU′と同位相の正弦波信号sin
ωtと90°位相差の正弦波信号cosωtとを生成する。又、
3相/2相変換回路4は、正弦波信号sinωt及びcosωt
並びに三相電流IU、IV及びIWに基づく演算により、電
流の有効分IP及び無効分IQを検出する。Therefore, the three-phase voltages V SU ', V SU having substantially the same phase as the induced voltage are detected by detecting magnetic flux changes due to the induced voltages V SU , V SV, and V SW of the pickup coil 2 and the induction current collecting coil 1.
SV ′ and V SW ′ are obtained, and the synchronous phase detection circuit 3 outputs a sine wave signal sin having the peak value = 1 and the same phase as the detection voltage V SU ′.
ωt and a sine wave signal cosωt having a phase difference of 90 ° are generated. or,
The three-phase / two-phase conversion circuit 4 converts the sine wave signals sinωt and cosωt
And three-phase current I U, the calculation based on the I V and I W, detects the active component I P and reactive component I Q of the current.
【0012】Qコントローラ5は、無効分IQと無効電
力基準QRとの偏差を増幅することにより無効電力制御
用の無効電力指令Qを生成し、又、Vコントローラ6
は、フィルタコンデンサ12からフィードバックされた出
力電圧VFと出力電圧基準FRとの偏差に基づいて電圧制
御用の電圧指令Vを演算し、Pコントローラ7は、有効
分IPと電圧指令Vとの偏差に基づいて、有効電力制御用
の有効電力指令Pを生成する。[0012] Q controller 5 generates a reactive power command Q reactive power control by amplifying a deviation between the reactive component I Q and the reactive power reference Q R, also, V controller 6
Calculates a voltage command V for voltage control based on the deviation between the output voltage V F which is fed back from the filter capacitor 12 and the output voltage reference F R, P controller 7, and the active component I P and the voltage command V , An active power command P for active power control is generated.
【0013】2相/3相変換回路8は、無効電力指令Q
及び有効電力指令P並びに正弦波信号sinωt及びcosωt
に基づいて、PWMコンバータ11が出力すべき電圧及び
位相の正弦波瞬時波形を決定し、正弦波電圧eU、eV及
びeWとして出力する。PWMパルス発生回路9は、正
弦波電圧eU、eV及びeWを例えば三角波キャリアと比較
し、PWMコンバータ11が出力すべきパルス波形を制御
パルスCPとして生成する。The two-phase / three-phase conversion circuit 8 outputs a reactive power command Q
And the active power command P and the sine wave signals sinωt and cosωt
, The instantaneous sine wave waveform of the voltage and phase to be output by the PWM converter 11 is determined and output as sine wave voltages e U , e V and e W. PWM pulse generating circuit 9 compares the sine-wave voltage e U, e V and e W for example a triangular wave carrier, to generate a pulse waveform to be output PWM converter 11 as a control pulse C P.
【0014】最後に、ゲート回路10は、制御パルスCPを
増幅してPWMコンバータ11内のトランジスタをオンオ
フ制御する。これにより、PWMコンバータ11の直流出
力端子から所要の直流電圧が出力され、フィルタコンデ
ンサ12は、直流リップルを吸収した出力電圧VFを負荷1
3に印加する。このように、ピックアップコイル2から
の三相電圧VSU′、VSV′及びVSW′に基づいて、PW
Mコンバータ11に対する制御パルスCPの基準位相を決
定している。[0014] Finally, the gate circuit 10, for turning on and off the transistors in the PWM converter 11 amplifies the control pulse C P. Thus, a required DC voltage from a DC output terminal of the PWM converter 11 is output, the filter capacitor 12, load the output voltage V F which has absorbed the DC ripple 1
Apply to 3. Thus, based on the three-phase voltages V SU ′, V SV ′ and V SW ′ from the pickup coil 2, PW
It determines the reference phase of the control pulse C P to M converter 11.
【0015】しかしながら、周辺磁界等の影響を受けた
場合、ピックアップコイル2で検出される三相電圧
VSU′、VSV′及びVSW′の位相は、誘導集電コイル1
内の誘起電圧VSU、VSV及びVSWの位相と大きく異なる
ことがある。このため、PWMコンバータ11に対する制
御誤差が増大し、例えば、直流出力端子側の電圧が変動
したり、負荷13に対する供給電力が低下する現象が発生
するおそれがある。従って、このような制御誤差が生じ
ると、高効率運転を実現することはできない。However, when affected by the peripheral magnetic field or the like, the phases of the three-phase voltages V SU ′, V SV ′ and V SW ′ detected by the pickup coil 2 are changed by the induction current collecting coil 1.
And the phases of the induced voltages V SU , V SV, and V SW may be significantly different. For this reason, a control error with respect to the PWM converter 11 increases, and for example, a phenomenon may occur in which the voltage at the DC output terminal fluctuates or the power supplied to the load 13 decreases. Therefore, if such a control error occurs, high-efficiency operation cannot be realized.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】従来のPWMコンバー
タ制御装置は以上のように、誘導集電コイル1内の誘起
電圧VSU、VSV及びVSWを検出する手段としてピックア
ップコイル2を用いているので、周辺磁界等の影響によ
り誘導集電コイル1とピックアップコイル2との位相差
が大きくなり、制御誤差が増大して所要の直流電力を取
得することができないという問題点があった。As described above, the conventional PWM converter control device uses the pickup coil 2 as means for detecting the induced voltages V SU , V SV and V SW in the induction current collecting coil 1. Therefore, there is a problem that the phase difference between the induction current collecting coil 1 and the pickup coil 2 increases due to the influence of the peripheral magnetic field and the like, and a control error increases, so that a required DC power cannot be obtained.
【0017】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、インダクタンスが大きく誘起電
圧(電源電圧)の検出が困難な誘導集電コイルを用いた
場合であっても、誘導集電コイルの誘起電圧を瞬時演算
により検出可能とし、誘起電圧を基準信号としてPWM
コンバータを高力率運転することにより、制御誤差を低
減し、制御精度及び電力変換率を向上させたPWMコン
バータ制御装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has a large inductance and a large induced current.
Using an induction current collecting coil, which is difficult to detect the voltage (power supply voltage)
Even in the case, instantaneous calculation of induced voltage of induction current collecting coil
, And using the induced voltage as a reference signal in PWM.
An object of the present invention is to provide a PWM converter control device in which a control error is reduced by operating a converter at a high power factor , and control accuracy and power conversion rate are improved.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】この発明に係るPWMコ
ンバータ制御装置は、誘導集電コイルからPWMコンバ
ータに供給される三相電流及び三相電圧並びに集電コイ
ルのインダクタンスに基づいて、誘導集電コイル内の誘
起電圧を瞬時演算により求める内部誘起電圧検出回路を
設けたものである。Means for Solving the Problems] PWM converter control apparatus according to the present invention, the three-phase currents and three-phase voltage and current collecting carp from the induction current collector coil is supplied to the PWM converter
An internal induced voltage detection circuit for obtaining an induced voltage in the induction current collecting coil by an instantaneous calculation based on the inductance of the coil.
【0019】[0019]
【作用】この発明においては、PWMコンバータに入力
される三相電流及び三相電圧並びに集電コイルのインダ
クタンスに基づく瞬時演算により、集電コイルの誘導電
圧を検出し、インダクタンスが大きく誘起電圧(電源電
圧)の検出が困難な誘導集電コイルを用いた場合であっ
ても、誘導集電コイルの誘起電圧を瞬時演算により検出
可能として、誘起電圧を基準信号としてPWMコンバー
タを高力率運転する。According to the present invention, the three-phase current and three-phase voltage input to the PWM converter and the inductor of the current collecting coil are provided.
Instantaneous calculation based on inductance to detect the induced voltage of the collector coil inductance is large induced voltage (power supply electric
Pressure) is difficult to detect using an inductive current collecting coil.
Even, the induced voltage of the induction current collecting coil is detected by instantaneous calculation
As possible, the PWM converter uses the induced voltage as a reference signal.
Operation at high power factor .
【0020】[0020]
【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例1を図に
ついて説明する。図1はこの発明の実施例1を示す構成
図であり、1及び3〜13は前述と同様のものである。20
は誘導集電コイル1内の誘起電圧VSU、VSV及びVSWを
検出するための内部誘起電圧検出回路であり、誘導集電
コイル1からPWMコンバータ11に供給される三相電流
IU、IV及びIW並びに三相電圧VU、VV及びVWに基づい
て、誘起電圧VSU、VSV及びVSWに相当した三相電圧V
SU′、VSV′及びVSW′を演算により求める。尚、誘導
集電コイル1とPWMコンバータ11との間のラインに
は、三相電圧VU、VV及びVWを検出するための電圧セン
サ(図示せず)が設けられている。[Embodiment 1] Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, wherein 1 and 3 to 13 are the same as those described above. 20
Is an internal induced voltage detection circuit for detecting the induced voltages V SU , V SV and V SW in the induction current collecting coil 1. The three-phase current I U supplied from the induction current collecting coil 1 to the PWM converter 11 is Based on I V and I W and the three-phase voltages V U , V V and V W , the three-phase voltages V corresponding to the induced voltages V SU , V SV and V SW
SU ′, V SV ′ and V SW ′ are obtained by calculation. A voltage sensor (not shown) for detecting the three-phase voltages V U , V V and V W is provided on a line between the induction current collecting coil 1 and the PWM converter 11.
【0021】図2は図1内の内部誘起電圧検出回路20の
1相(U相)分の構成を示す回路図であり、21はPWMコ
ンバータ11のU相入力電流IUの入力端子と演算増幅器
(後述する)の入力端子との間に挿入されて比例ゲイン
を決定するための抵抗器、22は演算増幅器の入出力端子
間に接続されて微分係数を決定するための抵抗器、23は
抵抗器21の両端間に並列接続されて微分係数を決定する
ためのコンデンサ、24は抵抗器21及びコンデンサ23とU
相検出電圧VSU′の出力端子との間に挿入された演算増
幅器である。尚、U相検出電圧VSU′は、演算増幅器24
の出力電圧VAと誘PWMコンバータ11のU相入力電圧
VUとの和により与えられる。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of one phase (U phase) of the internal induced voltage detection circuit 20 in FIG. 1. Reference numeral 21 denotes an input terminal of the U-phase input current I U of the PWM converter 11 and an arithmetic operation. amplifier
A resistor inserted between the input terminal (described later) of the operational amplifier to determine the proportional gain, a resistor 22 connected between the input and output terminals of the operational amplifier to determine the differential coefficient, and a resistor 23 A capacitor 24 is connected in parallel between both ends of the resistor 21 to determine the differential coefficient.
This is an operational amplifier inserted between the output terminal of the phase detection voltage V SU '. Note that the U-phase detection voltage V SU ′ is
It is given by the sum of the U-phase input voltage V U of the output voltage V A and the induction PWM converter 11.
【0022】次に、図2を参照しながら、図1に示した
この発明の実施例1の動作について説明する。尚、内部
誘起電圧検出回路20以外の動作は前述と同様なので、こ
こでは省略する。内部誘起電圧検出回路20は、PWMコ
ンバータ11の三相入力電流IU、IV及びIW並びに三相
入力電圧VU、VV及びVWに基づいて、誘導集電コイル
1内の誘起電圧VSU、VSV及びVSWに相当した三相電圧
VSU′、VSV′及びVSW′を演算する。Next, the operation of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The operation other than that of the internal induced voltage detection circuit 20 is the same as that described above, and will not be described here. Based on the three-phase input currents I U , IV and I W of the PWM converter 11 and the three-phase input voltages V U , V V and V W , the internal induced voltage detection circuit 20 generates an induced voltage in the induction current collecting coil 1. V SU, V SV and V SW three-phase voltage V SU corresponds to the to ', V SV' calculates a and V SW '.
【0023】ここで、誘導集電コイル1の等価回路は、
図1のように内部インピーダンスR及びLを含む電圧源
と考えることができる。従って、例えばU相について考
慮すると、U相誘起電圧VSU、PWMコンバータ11のU
相入力電圧VU及びU相入力電流IUの間に、以下の関係
が成り立つ。Here, an equivalent circuit of the induction current collecting coil 1 is as follows.
It can be considered as a voltage source including internal impedances R and L as shown in FIG. Therefore, considering the U-phase, for example, the U-phase induced voltage V SU , the U-phase of the PWM converter 11
The following relationship holds between the phase input voltage V U and the U-phase input current I U.
【0024】 VSU=VU+R・IU+L(dIU/dt) …V SU = V U + R · I U + L (dI U / dt)
【0025】但し、式は各入力電圧及び入力電流等の
瞬時値に対して成立する。従って、式より、U相入力
電圧VU及びU相入力電流IU等の各瞬時値と、内部イン
ピーダンスR及びLの値とに基づいて、U相誘起電圧V
SUの瞬時波形を取得可能なことが分かる。However, the formula holds for the instantaneous values of each input voltage and input current. Therefore, according to the equation, based on the instantaneous values of the U-phase input voltage V U and the U-phase input current I U and the values of the internal impedances R and L, the U-phase induced voltage V U
It can be seen that the instantaneous waveform of SU can be obtained.
【0026】ここで、誘導集電コイル1の内部インピー
ダンスとなる抵抗値R及びインダクタンスLの値が固定
されているものとすると、内部インピーダンスの値Z
は、以下のように表わされる。Here, assuming that the resistance value R and the inductance L, which are the internal impedances of the induction current collecting coil 1, are fixed, the internal impedance value Z
Is represented as follows.
【0027】Z=R+jωL …Z = R + jωL ...
【0028】但し、式において、角周波数ωは周波数
fを用いて、ω=2πfで表わされる。式より、式
は以下のように変形される。However, in the equation, the angular frequency ω is represented by ω = 2πf using the frequency f. From the formula, the formula is transformed as follows.
【0029】VSU=VU+(R+jωL)IU …V SU = V U + (R + jωL) I U.
【0030】従って、式を実現するための回路とし
て、図2のように演算増幅器24を用いた回路が構成され
る。図2より、内部誘起電圧検出回路20から出力される
U相誘起電圧VSU′は、以下のように表わされる。Accordingly, a circuit using the operational amplifier 24 as shown in FIG. From FIG. 2, the U-phase induced voltage V SU 'output from the internal induced voltage detection circuit 20 is expressed as follows.
【0031】 VSU′=VU+(R2/R1+jωCR2)IU …V SU ′ = V U + (R 2 / R 1 + jωCR 2 ) I U.
【0032】式及び式より、以下のように抵抗器2
1、22及びコンデンサ23の回路定数を選択すれば、式
が式と一致し、式の演算を各瞬時値に対して行うこ
とができる。From the equation and the equation, the resistor 2
If the circuit constants of 1, 22, and the capacitor 23 are selected, the expression matches the expression, and the operation of the expression can be performed for each instantaneous value.
【0033】R=R2/R1 ; L=CR2 …R = R 2 / R 1 ; L = CR 2 .
【0034】従って、図2と同一構成の回路を3相分設
置することにより、誘導集電コイル1内の誘起電圧
VSU、VSV及びVSWの瞬時波形に相当した三相電圧
VSU′、VSV′及びVSW′を得ることができる。以下、
前述と同様に、三相電圧VSU′、VSV′及びVSW′を基
準として、周辺磁界等に影響されない高精度の制御パル
スCPを得ることができる。Therefore, by installing the circuit having the same configuration as that of FIG. 2 for three phases, the three-phase voltage V SU ′ corresponding to the instantaneous waveforms of the induced voltages V SU , V SV and V SW in the induction current collecting coil 1 is obtained. , V SV ′ and V SW ′ can be obtained. Less than,
As before, it is possible, based on the three-phase voltage V SU ', V SV' and V SW ', to obtain a control pulse C P precision which is not affected by the ambient magnetic field or the like.
【0035】このように、内部誘起電圧検出回路20を設
けることのみで、誘導集電コイル1内の三相誘起電圧を
求めることができる。従って、図4のように誘導集電コ
イル1の近傍にピックアップコイルを設置する必要がな
く、長い配線を設置する必要もない。又、内部誘起電圧
検出回路20は、PWMコンバータ11内に内蔵させること
ができるので、更に小形で且つ安価に構成することがで
きる。As described above, only by providing the internal induced voltage detection circuit 20, the three-phase induced voltage in the induction current collecting coil 1 can be obtained. Therefore, there is no need to install a pickup coil near the inductive current collecting coil 1 as shown in FIG. 4, and it is not necessary to install long wiring. Further, since the internal induced voltage detection circuit 20 can be built in the PWM converter 11, it can be made smaller and less expensive.
【0036】実施例2.尚、上記実施例1では、内部誘
起電圧検出回路20を図2のようなアナログ回路で構成し
たが、図3のようにマイクロコンピュータで構成しても
よい。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the internal induced voltage detecting circuit 20 is constituted by an analog circuit as shown in FIG. 2, but may be constituted by a microcomputer as shown in FIG.
【0037】図3において、25はPWMコンバータ11の
U相入力電流IUをデジタル信号に変換するADコンバ
ータ、26はU相入力電圧VUをデジタル信号に変換するA
Dコンバータ、27はデジタル信号に変換されたU相入力
電流IU及びU相入力電圧VUを取り込みU相誘起電圧V
SU′を演算するマイクロコンピュータ、28は演算された
U相誘起電圧VSU′をアナログ信号に変換するDAコン
バータである。In FIG. 3, reference numeral 25 denotes an AD converter for converting the U-phase input current I U of the PWM converter 11 into a digital signal, and reference numeral 26 denotes an A for converting the U-phase input voltage V U to a digital signal.
The D converter 27 takes in the U-phase input current I U and the U-phase input voltage V U converted into digital signals, and the U-phase induced voltage V U
A microcomputer for calculating SU 'is a DA converter for converting the calculated U-phase induced voltage VSU ' into an analog signal.
【0038】マイクロコンピュータ27は、ADコンバー
タ25を介したU相入力電流IUを微分する微分機能27a
と、微分されたU相入力電流IUに内部インダクタンス
の値Lを乗算する乗算機能27bと、ADコンバータ25を
介したU相入力電流IUに内部抵抗値Rを乗算する乗算
機能27cと、乗算機能27b及び27cの各演算結果並びに
ADコンバータ26からのU相入力電圧VUを加算する加
算機能27dとを含む。The microcomputer 27 has a differentiating function 27a for differentiating the U-phase input current I U via the AD converter 25.
A multiplication function 27b for multiplying the differentiated U-phase input current I U by an internal inductance value L; a multiplication function 27c for multiplying the U-phase input current I U via the AD converter 25 by an internal resistance value R; including the operation result of the multiplication function 27b and 27c as well as a summing function 27d for adding the U-phase input voltage V U from the AD converter 26.
【0039】図3内のマイクロコンピュータ17の演算
により、式に相当するU相誘起電圧VSU′が得られ
ることは明らかであり、実施例2の場合も実施例1と同
様の効果を奏することが分かる。又、上記各実施例で
は、PWMコンバータ11内の自己消弧形スイッチング
素子としてトランジスタを用いたが、GTOサイリス
タ、又はIGBT等を用いてもよい。It is apparent that the operation of the microcomputer 17 in FIG. 3 can obtain the U-phase induced voltage VSU 'corresponding to the equation, and the second embodiment has the same effect as the first embodiment. I understand. In each of the above embodiments, a transistor is used as the self-extinguishing type switching element in the PWM converter 11, but a GTO thyristor, an IGBT, or the like may be used.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、誘導集
電コイルからPWMコンバータに供給される三相電流及
び三相電圧並びに集電コイルのインダクタンスに基づい
て、誘導集電コイル内の誘起電圧を瞬時演算により求め
る内部誘起電圧検出回路を設け、インダクタンスが大き
く誘起電圧(電源電圧)の検出が困難な誘導集電コイル
を用いた場合であっても、誘導集電コイルの誘起電圧を
瞬時演算により検出可能とし、誘起電圧を基準信号とし
てPWMコンバータを高力率運転するように構成したの
で、周辺磁界等の影響を受けることがなく、制御誤差を
低減して制御精度及び電力変換率を向上させたPWMコ
ンバータ制御装置が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the induction in the induction current collecting coil is based on the three-phase current and three-phase voltage supplied from the induction current collecting coil to the PWM converter and the inductance of the current collecting coil. It provided the internal induced voltage detector circuit for determining the instantaneous operational voltage, inductance magnitude
Inductive current collecting coil that is difficult to detect induced voltage (power supply voltage)
Even when using
It can be detected by instantaneous calculation, and the induced voltage is used as a reference signal.
Since the PWM converter is configured to operate at a high power factor , a PWM converter control device that is not affected by peripheral magnetic fields and the like, reduces control errors, and improves control accuracy and power conversion rate can be obtained. effective.
【図1】この発明の実施例1を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1内の内部誘起電圧検出回路を示す回路図で
ある。FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal induced voltage detection circuit in FIG.
【図3】図1内の内部誘起電圧検出回路の他の構成例を
示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the configuration of the internal induced voltage detection circuit in FIG. 1;
【図4】従来のPWMコンバータ制御装置を示す構成図
である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional PWM converter control device.
1 誘導集電コイル 3 同期位相検出回路 4 2相/3相変換回路 5 Qコントローラ 7 Pコントローラ 8 3相/2相変換回路 9 PWMパルス発生回路 11 PWMコンバータ 13 負荷 20 内部誘起電圧検出回路 IU、IV、IW 三相電流 VU、VV、VW 三相電圧 VSU、VSV、VSW 誘起電圧 VSU′、VSV′、VSW′ 演算された誘起電圧 sinωt、cosωt 正弦波信号 IP 有効分 IQ 無効分 VF PWMコンバータの出力電圧 FR 出力電圧基準 P 有効電力指令 QR 無効電力基準 Q 無効電力指令 eU、eV、eW PWMコンバータが出力すべき電圧 CP 制御パルスREFERENCE SIGNS LIST 1 induction current collecting coil 3 synchronous phase detection circuit 4 2 phase / 3 phase conversion circuit 5 Q controller 7 P controller 8 3 phase / 2 phase conversion circuit 9 PWM pulse generation circuit 11 PWM converter 13 load 20 internal induced voltage detection circuit I U , I V , I W Three-phase currents V U , V V , V W Three-phase voltages V SU , V SV , V SW induced voltages V SU ', V SV ', V SW 'Computed induced voltages sinωt, cosωt Sine wave signal I P active component I Q reactive component V F PWM converter output voltage F R output voltage reference P active power command Q R reactive power reference Q reactive power command e U, e V, e W PWM converter voltage to be output C P control pulse
フロントページの続き (72)発明者 松浦 敏明 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (56)参考文献 特開 平2−299472(JP,A) 特開 昭59−188304(JP,A) 特公 平1−50161(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 5/00 B60L 1/00 B60L 11/18 H02M 7/219 Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Matsuura 1-2-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe Mitsubishi Electric Corporation Kobe Works (56) References JP-A-2-299472 (JP, A) JP-A Sho 59-188304 (JP, A) JP 1-50161 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B60L 5/00 B60L 1/00 B60L 11/18 H02M 7 / 219
Claims (1)
力に変換して負荷に供給するための自己消弧形スイッチ
ング素子を含むPWMコンバータの制御装置であって、 前記PWMコンバータに入力される電流及び電圧並びに
前記集電コイルのインダクタンスに基づいて前記誘導集
電コイル内の誘起電圧を瞬時演算により求める内部誘起
電圧検出回路と、 前記誘起電圧に基づいて正弦波信号を生成する同期位相
検出回路と、 前記PWMコンバータに入力される電流及び前記正弦波
信号に基づいて前記電流の有効分及び無効分を検出する
第1の変換回路と、 前記PWMコンバータの出力電圧、出力電圧基準及び前
記有効分に基づいて有効電力指令を生成するPコントロ
ーラと、 無効電力基準及び前記無効分に基づいて無効電力指令を
生成するQコントローラと、 前記正弦波信号、前記有効電力指令及び前記無効電力指
令に基づいて前記PWMコンバータが出力すべき電圧を
生成する第2の変換回路と、 前記PWMコンバータが出力すべき電圧に基づいて前記
自己消弧形スイッチング素子を開閉するための制御パル
スを生成するPWMパルス発生回路と、 を備えたPWMコンバータ制御装置。 A self-extinguishing switch for converting AC power from an induction current collecting coil into DC power and supplying the DC power to a load.
A control apparatus for PWM converter including a ring element, the current and voltage input to the PWM converter and
An internal induced voltage detection circuit that obtains an induced voltage in the induction current collection coil based on the inductance of the current collection coil by instantaneous calculation; a synchronous phase detection circuit that generates a sine wave signal based on the induced voltage; A first conversion circuit for detecting an effective component and an ineffective component of the current based on the current input to the converter and the sine wave signal; and an effective component based on an output voltage of the PWM converter, an output voltage reference, and the effective component. A P controller for generating a power command; a Q controller for generating a reactive power command based on the reactive power reference and the reactive component; and a PWM controller based on the sine wave signal, the active power command and the reactive power command. a second converting circuit for generating a voltage to be output, on the basis of the voltage to be output the PWM converter
A PWM pulse generation circuit that generates a control pulse for opening and closing the self-extinguishing type switching element.
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