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JP4776419B2 - Synchronization control method and synchronization control apparatus - Google Patents
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Description

この発明は、インバータのような交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させるための同期制御方法及び同期制御装置に関するものである。   The present invention relates to a synchronous control method and a synchronous control device for synchronizing an output voltage phase of an AC output power converter such as an inverter with a voltage phase of another AC power source.

図4は特許文献1に記載された従来の同期制御装置を示すブロック図である。図4は同期制御装置を無停電電源装置に適用したものである。図において、1はバイパス回路用交流電源、2は交流入力電源、3は無停電電源装置、4は負荷である。10番台の数字は、無停電電源装置3の主要構成要素を示すもので、11は整流器、12は蓄電池、13はインバータ、14、15はスイッチとしての開閉器、16はバイパス回路用交流電源1と交流入力電源2の電圧を検出する電圧センサ、17は無停電電源装置3の同期制御装置である。   FIG. 4 is a block diagram showing a conventional synchronous control device described in Patent Document 1. In FIG. FIG. 4 shows a synchronous control device applied to an uninterruptible power supply. In the figure, 1 is an AC power supply for bypass circuit, 2 is an AC input power supply, 3 is an uninterruptible power supply, and 4 is a load. The numbers in the 10th range indicate the main components of the uninterruptible power supply 3, 11 is a rectifier, 12 is a storage battery, 13 is an inverter, 14 and 15 are switches as switches, and 16 is an AC power supply for bypass circuit 1. And a voltage sensor 17 for detecting the voltage of the AC input power supply 2, and 17 is a synchronous control device for the uninterruptible power supply 3.

20番台の数字は、同期制御装置17の主要構成要素を示すもので、21はCPU(マイクロプロセッサ)、22はプログラムやデータを格納するメモリ、23は電圧センサ16で検出したアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換回路、24はCPU21の電圧指令よりインバータ13のスイッチング指令を生成するパルス幅変調(PWM)回路、25は基準周波数faを発振する発振器、26はCPU21の分周指令Nより周波数fb(=fa×N/N、N=0〜N)を出力する可変周波数回路としてのレートマルチ、27は周波数fbをK分周する分周器としてのカウンタであり、K分周毎にCPU21へ割込信号を出力する。 Numbers in the 20s indicate main components of the synchronous control device 17, 21 is a CPU (microprocessor), 22 is a memory for storing programs and data, 23 is an analog signal detected by the voltage sensor 16, and is a digital signal 24 is a pulse width modulation (PWM) circuit that generates a switching command for the inverter 13 from the voltage command of the CPU 21, 25 is an oscillator that oscillates the reference frequency fa, and 26 is a frequency division command N for the CPU 21. The rate multi as a variable frequency circuit that outputs the frequency fb (= fa × N / N 0 , N = 0 to N 0 ), 27 is a counter as a frequency divider that divides the frequency fb by K, An interrupt signal is output to the CPU 21 every round.

次に、上述した図4の無停電電源装置の動作について述べる。交流入力電源2の正常時は、整流器11が蓄電池12を充電しつつ、インバータ13へ直流電力を供給し、インバータ13は開閉器14を介して負荷4へ交流電力を供給する。交流入力電源2が停電した場合は、整流器11は停止し、インバータ13は蓄電池12の直流電力を交流に変換し開閉器14を介して負荷4へ供給する。開閉器15は通常オフ状態にあり、開閉器14はオン状態にあるが、負荷4が過負荷状態になりインバータ13の給電能力を超えた場合、或いはインバータ13が故障した場合には、開閉器14をオフし、開閉器15をオンして、バイパス回路用交流電源1から負荷4へ給電する。   Next, the operation of the uninterruptible power supply shown in FIG. 4 will be described. When the AC input power supply 2 is normal, the rectifier 11 supplies the DC power to the inverter 13 while charging the storage battery 12, and the inverter 13 supplies the AC power to the load 4 via the switch 14. When the AC input power supply 2 fails, the rectifier 11 stops and the inverter 13 converts the DC power of the storage battery 12 into AC and supplies it to the load 4 via the switch 14. The switch 15 is normally in an off state and the switch 14 is in an on state. However, when the load 4 is overloaded and exceeds the power supply capacity of the inverter 13, or when the inverter 13 fails, the switch 14 is turned off, the switch 15 is turned on, and power is supplied from the AC power supply 1 for the bypass circuit to the load 4.

このとき、バイパス回路用交流電源1とインバータ13の出力電圧の位相を同位相にしておくことにより、負荷4へ位相急変を与えることなく、安定してインバータ給電からバイパス給電へ切り換えることができる。また、過負荷状態の解除後、あるいはインバータ故障の復旧後に、バイパス給電からインバータ給電へ切り戻す場合も、バイパス回路用交流電源1とインバータ13の出力電圧の位相を同位相にしておくことにより、負荷4への位相急変を無くすことができる。   At this time, by setting the phase of the output voltage of the bypass circuit AC power supply 1 and the inverter 13 to the same phase, it is possible to stably switch from the inverter power supply to the bypass power supply without giving a sudden phase change to the load 4. In addition, even when switching from bypass power supply to inverter power supply after canceling the overload state or after restoring the inverter failure, by setting the phase of the output voltage of the bypass circuit AC power supply 1 and the inverter 13 to the same phase, A sudden phase change to the load 4 can be eliminated.

同期制御装置17では、インバータ13の出力電圧Vinvを電圧センサ16により検出し、アナログ/ディジタル変換回路23にてディジタル信号に変換した後、インバータ13の出力電圧Vinvが出力電圧指令値と一致するようにCPU21、メモリ22を用いて制御演算が行われ、PWM回路24に電圧指令値が書き込まれる。PWM回路24では、三角波等のキャリア信号と電圧指令を比較することにより、インバータ13のスイッチング指令を出力する。ここで、インバータ13の出力電圧Vinvとバイパス回路用交流電源1を同位相にするには、まず、バイパス回路用交流電源1と同位相の位相情報を持つ必要がある。   In the synchronous control device 17, the output voltage Vinv of the inverter 13 is detected by the voltage sensor 16 and converted into a digital signal by the analog / digital conversion circuit 23, so that the output voltage Vinv of the inverter 13 matches the output voltage command value. Then, the control calculation is performed using the CPU 21 and the memory 22, and the voltage command value is written in the PWM circuit 24. The PWM circuit 24 outputs a switching command for the inverter 13 by comparing a voltage signal with a carrier signal such as a triangular wave. Here, in order to make the output voltage Vinv of the inverter 13 and the AC power supply 1 for the bypass circuit in the same phase, first, it is necessary to have phase information in the same phase as the AC power supply 1 for the bypass circuit.

図4では、発振器25、レートマルチ26、カウンタ27、演算処理を行うCPU21により、ディジタル同期制御装置を構成している。図5に同期制御装置17でのタイミング例を示す。例えば、レートマルチ26に1/2分周の指令が与えられた場合(N/N=1/2)、その出力周波数fbは、図5に示すように、発振器25の出力周波数faの1/2の周波数になる。カウンタ27がアップダウンカウンタである場合には、レートマルチ26の出力周波数fbを分周して三角波状にカウント値が変化する。カウンタ27は、この三角波の山,谷にて出力パルスfcを発生させ、CPU21への割込信号とし、この割込信号毎にインバータ13の出力電圧をサンプリング制御する。割込が例えば、1サイクル当たり200回の場合、割込毎に位相情報を2π/200だけ進め、この位相情報より電圧指令値を作成する。従って、この位相情報とバイパス回路用交流電源との位相差を求めこれを零に制御する。 In FIG. 4, a digital synchronous control device is constituted by an oscillator 25, a rate multi 26, a counter 27, and a CPU 21 that performs arithmetic processing. FIG. 5 shows an example of timing in the synchronization control device 17. For example, when a 1/2 frequency division command is given to the rate multi 26 (N / N 0 = 1/2), the output frequency fb is 1 of the output frequency fa of the oscillator 25 as shown in FIG. The frequency is / 2. When the counter 27 is an up / down counter, the output value fb of the rate multi 26 is divided, and the count value changes like a triangular wave. The counter 27 generates an output pulse fc at the peaks and troughs of the triangular wave to generate an interrupt signal to the CPU 21, and performs sampling control of the output voltage of the inverter 13 for each interrupt signal. For example, when the interrupt is 200 times per cycle, the phase information is advanced by 2π / 200 for each interrupt, and a voltage command value is created from this phase information. Therefore, the phase difference between the phase information and the AC power supply for the bypass circuit is obtained and controlled to zero.

図6にCPU21で実行するプログラム・フローチャートを示す。このプログラムは、インバータ13の電圧制御と同じく、分周器により設定される分周比毎(割込毎)に起動される。以下に各処理の説明を行う。先ず、STEP10で、バイパス回路用3相交流電源1の各相電圧VBu,VBv,VBwをアナログ/ディジタル変換回路23にてディジタル信号に変換する。STEP20で、メモリ22に記憶しておいた、位相カウンタをインクリメントする。例えば、1サイクル当たり200回の割込を行う場合は、位相カウンタを0から199までのモジュロ・カウンタとする。   FIG. 6 shows a program flowchart executed by the CPU 21. This program is started at every frequency division ratio (every interrupt) set by the frequency divider, similarly to the voltage control of the inverter 13. Each process will be described below. First, in STEP 10, each phase voltage VBu, VBv, VBw of the bypass circuit three-phase AC power supply 1 is converted into a digital signal by the analog / digital conversion circuit 23. In STEP 20, the phase counter stored in the memory 22 is incremented. For example, when performing 200 interrupts per cycle, the phase counter is a modulo counter from 0 to 199.

STEP30で、正弦波のデータテーブルより、位相カウンタの値を用いて次のsin、cosを読み込む。   In STEP 30, the next sin and cos are read from the sine wave data table using the value of the phase counter.

sinU=sin(2πC/C) ・・・(1)
sinV=sin(2πC/C−2π/3) ・・・(2)
sinW=sin(2πC/C+2π/3) ・・・(3)
cosU=cos(2πC/C) ・・・(4)
cosV=cos(2πC/C−2π/3) ・・・(5)
cosW=cos(2πC/C+2π/3) ・・・(6)
但し、Cはプログラム内での位相カウンタ値、Cは1サイクル当たりの割込数である。
sinU = sin (2πC / C 0 ) (1)
sinV = sin (2πC / C 0 −2π / 3) (2)
sinW = sin (2πC / C 0 + 2π / 3) (3)
cosU = cos (2πC / C 0 ) (4)
cosV = cos (2πC / C 0 −2π / 3) (5)
cosW = cos (2πC / C 0 + 2π / 3) (6)
However, C is the phase counter value in a program, C 0 is the interrupt number per cycle.

次いで、STEP40で、検出したバイパス各相電圧VBu,VBv,VBwと前記(1)〜(6)式で得られたsinU,sinV,sinW,cosU,cosV,cosWより、プログラムの位相カウンタ上でのバイパス交流入力電圧d軸成分、q軸成分を求める。   Next, in STEP 40, the detected bypass phase voltages VBu, VBv, VBw and the sinU, sinV, sinW, cosU, cosV, cosW obtained by the above equations (1) to (6) on the phase counter of the program. Bypass AC input voltage d-axis component and q-axis component are obtained.

図7はバイパス交流入力電圧をdq軸上でベクトル表示したものである。バイパス交流入力電圧とプログラムの位相カウンタとの位相差は、バイパス交流入力電圧ベクトルとd軸との位相差に等しいことが分かる。STEP50で、バイパス交流入力電圧ベクトルとプログラムの位相カウンタ(d軸)との位相差dθを演算する。STEP60で、次式により位相差dθにPI演算を行う。
OUT=Kp(1+Ki/S)×dθ
ここで、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲイン、Sはラプラス演算子である。
FIG. 7 is a vector display of the bypass AC input voltage on the dq axis. It can be seen that the phase difference between the bypass AC input voltage and the program phase counter is equal to the phase difference between the bypass AC input voltage vector and the d-axis. In STEP 50, the phase difference dθ between the bypass AC input voltage vector and the program phase counter (d-axis) is calculated. In STEP 60, PI calculation is performed on the phase difference dθ by the following equation.
OUT = Kp (1 + Ki / S) × dθ
Here, Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and S is a Laplace operator.

位相差dθがバイパス交流入力電圧進みの場合は、PI演算結果OUTが正の方向へ、位相差dθがバイパス交流入力電圧遅れの場合は、PI演算結果OUTが負の方向へ、調整される。STEP70で、PI演算結果OUTをレートマルチ26へ出力する。図8にレートマルチ26の特性例を示す。レートマルチ26への入力nを横軸とし、nが正の場合は出力周波数fbが増加し、nが負の場合は出力周波数fbが減少する。また、レートマルチ26への出力を零とした場合の出力周波数F0(自走周波数)は、バイパス交流入力電圧の定格周波数に相当する周波数とする。   When the phase difference dθ is advanced by the bypass AC input voltage, the PI calculation result OUT is adjusted in the positive direction, and when the phase difference dθ is delayed by the bypass AC input voltage, the PI calculation result OUT is adjusted in the negative direction. In STEP 70, the PI calculation result OUT is output to the rate multi 26. FIG. 8 shows a characteristic example of the rate multi 26. The input n to the rate multi 26 is set on the horizontal axis. When n is positive, the output frequency fb increases, and when n is negative, the output frequency fb decreases. The output frequency F0 (free-running frequency) when the output to the rate multi 26 is zero is a frequency corresponding to the rated frequency of the bypass AC input voltage.

これより、位相差がバイパス交流入力電圧進みの場合は、レートマルチ26の入力が正方向へ調整され、その結果fbが増加し、割込周期が短くなり、プログラムの位相カウンタが速くカウントアップされるようになり、定常的にはプログラムの位相カウンタとバイパス入力電圧の位相が一致する。   As a result, when the phase difference is the advance of the bypass AC input voltage, the input of the rate multi 26 is adjusted in the positive direction. As a result, fb is increased, the interrupt cycle is shortened, and the phase counter of the program is counted up quickly. Accordingly, the phase counter of the program and the phase of the bypass input voltage are consistent with each other.

このように、可変周波数回路の出力周波数の逓倍のタイミングにて割込プログラムを起動し、プログラム内の位相カウンタとバイパス交流入力電圧との位相差をソフトウェアにて演算により求め、この位相差よりレートマルチ26への出力を演算し、割込周期を可変にしている。   In this way, the interrupt program is started at the timing of multiplying the output frequency of the variable frequency circuit, the phase difference between the phase counter in the program and the bypass AC input voltage is obtained by calculation with software, and the rate is calculated from this phase difference. The output to the multi 26 is calculated and the interrupt cycle is made variable.

特開平11−89217号公報JP 11-89217 A

しかしながら、任意の時刻でΔθを検出した際、位相差としてΔθ進み(Δθ>0)とみるか、Δθ遅れ(Δθ<0)とみるか判断できない。例えば、内部基準の周波数がfo、VBの周波数がfvb(fo≠fvo)の場合、図9において、VBのベクトル軌跡は周波数の差fo−fvbに応じて右回転(遅れ)か左回転(進み)しているように動く。
図9に示すベクトルが得られた場合に、VBが進みの方向で回転していた場合は内部基準周波数を上げるようΔθを検出し、VBが遅れの方向で回転していた場合は内部基準周波数を下げるようにΔθを検出した方が安定した同期性能が得られる。
However, when Δθ is detected at an arbitrary time, it cannot be determined whether the phase difference is seen as Δθ 1 advance (Δθ 1 > 0) or Δθ 2 delay (Δθ 2 <0). For example, when the internal reference frequency is fo and the frequency of VB is fvb (fo ≠ fvo), the vector locus of VB in FIG. ).
When the vector shown in FIG. 9 is obtained, ΔV is detected so as to increase the internal reference frequency when VB rotates in the advance direction, and the internal reference frequency when VB rotates in the delay direction. Stable synchronization performance can be obtained by detecting Δθ so as to decrease.

このため、従来の技術では、VBがどちらの方向で回転しているかを、VBが象限I→IV、IV→Iを跨いだときに判断するようにし、フラグ、前回処理時の象限、今回処理時の象限により、Δθを判断する処理STEP53(図6)を設けていた。   For this reason, in the conventional technique, it is determined when VB crosses quadrants I → IV and IV → I to determine in which direction the VB is rotating, the flag, the quadrant at the previous processing, and the current processing. Processing STEP 53 (FIG. 6) for determining Δθ is provided depending on the quadrant of the time.

図10に従来技術の入力−出力特性を示す。例えば、象限Iの状態で、PLL( phase-locked loop )開始し、フラグ設定を遅れとした場合、実際の位相差はΔθであるにも関わらず、位相差として−LIMIT値を出力するため、内部基準周波数は下げる方向に制御される。VBのベクトルとしては、象限I→II→III→IVと遷移し、象限IV→Iとなったときに、フラグが進みにセットされた時点で位相差としてΔθが出力され、安定した同期制御となる。従来の方法は上記のように構成されているため、PLL開始時にフラグの設定を誤った場合、象限I→IV、IV→Iを跨がないと正しい位相差を検出できず、VBのベクトルを最悪ケースで360°回転させる必要があり、同期状態になるのに余計に時間がかかるといった問題があった。   FIG. 10 shows the input-output characteristics of the prior art. For example, when a PLL (phase-locked loop) is started in the state of quadrant I and the flag setting is delayed, a -LIMIT value is output as the phase difference even though the actual phase difference is Δθ. The internal reference frequency is controlled to decrease. As the vector of VB, the transition from quadrant I → II → III → IV is made, and when quadrant IV → I, Δθ is output as the phase difference when the flag is set to advance, and stable synchronous control Become. Since the conventional method is configured as described above, if the flag is set incorrectly at the start of the PLL, the correct phase difference cannot be detected unless the quadrants I → IV and IV → I are straddled. In the worst case, it is necessary to rotate 360 °, and there is a problem that it takes extra time to reach the synchronized state.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、同期時間を短くでき、速やかにインバータのような交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させることができる同期制御方法又は同期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-mentioned problems, can shorten the synchronization time, and quickly change the output voltage phase of an AC output power converter such as an inverter to the voltage phase of another AC power supply. It is an object to obtain a synchronization control method or a synchronization control device that can be synchronized.

この発明に係わる同期制御方法又は同期制御装置は、発振器と、プロセッサと、前記発振器の発振周波数を前記プロセッサからの指令により可変にできる可変周波数回路と、前記可変周波数回路の出力周波数を分周する分周器と、三相交流電源の電圧を検出する電圧検出器と、前記分周器の持つ位相情報により交流出力電力を発生する交流出力電力変換装置とを備え、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御方法又は同期制御装置であって、前記分周器により設定された分周比毎に前記プロセッサ上で、前記電圧検出器から出力さされる前記他の交流電源の三相交流信号を前記プロセッサに取り込み、その三相交流信号を回転座標上のベクトルに変換し、前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差を、前記可変周波数回路の出力周波数の逓倍のタイミングにて演算により求め、求めた前記位相差信号を前記プロセッサより前記可変周波数回路へ出力し、前記可変周波数回路の出力周波数を分周した分周器出力を可変することにより、前記三相交流信号と分周器出力とを同期させ、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を前記他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御方法又は同期制御装置において、前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差について、回転座標の基準位置を、前記プロセッサの前回プログラム実行時のベクトルの前記回転座標上での位置に対して、現在のベクトルの前記回転座標上での位置が遅れる方向又は進む方向に超えた時に、その位相差を遅れ又は進みと判定する場合に、前記回転座標の基準位置を前記回転座標上に複数箇所設定するようにしたものである。   A synchronization control method or synchronization control device according to the present invention includes an oscillator, a processor, a variable frequency circuit that can vary an oscillation frequency of the oscillator in response to a command from the processor, and a frequency output of the variable frequency circuit. A frequency detector, a voltage detector that detects a voltage of a three-phase AC power supply, and an AC output power converter that generates AC output power based on phase information of the divider, the AC output power converter A synchronous control method or a synchronous control device that synchronizes an output voltage phase with a voltage phase of another AC power source, and is output from the voltage detector on the processor for each frequency division ratio set by the frequency divider. The three-phase alternating current signal of the other alternating current power source is taken into the processor, the three-phase alternating current signal is converted into a vector on rotational coordinates, and the reference of the vector and the rotational coordinates Is obtained by calculation at the timing of multiplying the output frequency of the variable frequency circuit, the obtained phase difference signal is output from the processor to the variable frequency circuit, and the output frequency of the variable frequency circuit is divided. Synchronizing the three-phase AC signal and the divider output by varying the frequency divider output, and synchronizing the output voltage phase of the AC output power converter with the voltage phase of the other AC power supply In the control method or the synchronous control device, with respect to the phase difference between the vector and the reference axis of the rotation coordinate, the reference position of the rotation coordinate is set with respect to the position of the vector on the rotation coordinate at the time of the previous program execution of the processor. When the position of the current vector on the rotational coordinates exceeds the direction of delay or the direction of advance, when the phase difference is determined to be delay or advance, Is a reference position that is adapted to a plurality of locations set on the rotating coordinates.

この発明の同期制御方法又は同期制御装置によれば、同期時間を短くでき、速やかにインバータのような交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させることができる同期制御方法又は同期制御装置を得ることができる。   According to the synchronization control method or the synchronization control device of the present invention, the synchronization time can be shortened, and the output voltage phase of the AC output power converter such as an inverter can be quickly synchronized with the voltage phase of another AC power source. A control method or a synchronous control device can be obtained.

実施の形態1.
実施の形態1では、背景技術で説明した図4〜図8の構成と作用は同様であるので、その説明を援用し、異なる部分であるVBベクトルの象限判定を主に説明する。図1はこの発明の実施の形態1の処理手順を示すプロセッサのプログラムのフローチャートである。図2は実施の形態1の象限分割を示す図で、全象限領域を8分割し、Δθを±πで制限した場合である。図3は図1のフローチャートで示す各条件を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, the configuration and operation of FIGS. 4 to 8 described in the background art are the same, and the description thereof is used to mainly describe quadrant determination of VB vectors that are different portions. FIG. 1 is a flowchart of a processor program showing a processing procedure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing quadrant division according to the first embodiment, in which the entire quadrant area is divided into eight and Δθ is limited by ± π. FIG. 3 is a diagram showing the conditions shown in the flowchart of FIG.

バイパス交流入力電圧をdq軸上でベクトル表示した図9において、バイパス交流入力電圧ベクトルがII象限にある場合、位相差を「dθ1進み」と求めていたが、これは「バイパス交流入力の周波数」と「現在のプログラム内の位相カウンタの動作周波数」が等しい場合には正しいが、これらの周波数が異なる場合には、「dθ1進み」か「dθ2遅れ」であるかが正しく分からない。進み/遅れを誤検出した場合、フィードバック制御系が位相差を拡大するよう動作してしまうため、同期制御が行えなくなる。   In FIG. 9 in which the bypass AC input voltage is vector-displayed on the dq axis, when the bypass AC input voltage vector is in the quadrant II, the phase difference is determined as “advance of dθ1”. This is “frequency of bypass AC input”. And “the operation frequency of the phase counter in the current program” are correct, but when these frequencies are different, it is not correctly known whether “dθ1 advance” or “dθ2 delay”. When the advance / delay is erroneously detected, the feedback control system operates so as to increase the phase difference, so that synchronous control cannot be performed.

そこで、実施の形態1では、過去のVBベクトルの挙動から、バイパス交流入力の周波数が変動しても、位相差の進み/遅れを速やかに正しく判断するために、STEP53にて実施している。図1は図6のSTEP53の処理を詳細に示したプログラム・フローチャートであり、以下に各処理の説明を行う。   Therefore, in the first embodiment, even if the frequency of the bypass AC input fluctuates from the past behavior of the VB vector, it is carried out in STEP 53 in order to quickly and correctly determine the advance / delay of the phase difference. FIG. 1 is a program flowchart showing in detail the processing of STEP 53 in FIG. 6. Each processing will be described below.

STEP53−1で、VBベクトルの象限[(1)〜(8)]を判断する。STEP53−2で、メモリ22に記憶している「位相差フラグ」が「進み」か「遅れ」かにより処理フローを分ける。   In STEP 53-1, the quadrant [(1) to (8)] of the VB vector is determined. In STEP 53-2, the processing flow is divided depending on whether the “phase difference flag” stored in the memory 22 is “advance” or “delay”.

「位相差フラグ=進み」の場合、STEP53−3で、今回(現在)VBベクトルVBareaと前回VBベクトルVBareaOLDを比較して、図3の条件1のいずれかの場合には(VBベクトルが右回りに回転)、VBベクトルが遅れと判断し、STEP53ー4で「位相差フラグ」を「遅れ」とする。位相差dθはSTEP50に求めたものをそのまま使用する。   In the case of “phase difference flag = advance”, the current (current) VB vector VBarea and the previous VB vector VBaraOLD are compared in STEP 53-3, and in any of the conditions 1 in FIG. The VB vector is determined to be delayed, and the “phase difference flag” is set to “delayed” in STEP 53-4. As the phase difference dθ, the value obtained in STEP 50 is used as it is.

STEP53−3の条件を満足しない場合には、STEP53−5で、今回VBベクトルVBareaが図3の条件2を満足する場合には、位相差dθはSTEP50に求めたものをそのまま使用する。他の場合は、STEP53−6で、位相差dθをリミッタ上限値+LIMT(例:π/2進み)として扱う。   If the condition of STEP53-3 is not satisfied, in STEP53-5, if the current VB vector VBarea satisfies the condition 2 of FIG. 3, the phase difference dθ obtained in STEP50 is used as it is. In other cases, the phase difference dθ is handled as the limiter upper limit value + LIMT (example: π / 2 advance) in STEP 53-6.

「位相差フラグ=遅れ」の場合STEP53−7で、今回(現在)VBベクトルVBareaと前回VBベクトルVBareaOLDを比較して、図3の条件3のいずれかの場合には(VBベクトルが左回りに回転)、VBベクトルが進みと判断し、STEP53ー8で「位相差フラグ」を「進み」とする。位相差dθはSTEP50に求めたものをそのまま使用する。   In the case of “phase difference flag = delayed”, the current (current) VB vector VBarea and the previous VB vector VBaraOLD are compared in STEP 53-7, and in any of the condition 3 in FIG. 3 (the VB vector is counterclockwise) Rotation), the VB vector is determined to be advanced, and the “phase difference flag” is set to “advance” in STEP 53-8. As the phase difference dθ, the value obtained in STEP 50 is used as it is.

STEP53−7の条件を満足しない場合には、STEP53−9で、今回VBベクトルVBareaが図3の条件4を満足する場合には、位相差dθはSTEP50に求めたものをそのまま使用する。他の場合は、STEP53−10で、位相差dθをリミッタ下限値―LIMT(例:π/2遅れ)として扱う。   If the condition of STEP53-7 is not satisfied, in STEP53-9, if the current VB vector VBarea satisfies the condition 4 of FIG. 3, the phase difference dθ obtained in STEP50 is used as it is. In other cases, the phase difference dθ is treated as the limiter lower limit value−LIMT (eg, π / 2 delay) in STEP 53-10.

STEP53−11で、今回のVBベクトル象限[(1)〜(8)]を記憶しておき、次回割込処理にて「前回のVBベクトル象限」として使用する。   In STEP 53-11, the current VB vector quadrant [(1) to (8)] is stored and used as the “previous VB vector quadrant” in the next interrupt process.

このように、例えば、VBベクトルが象限(1)の状態でPLL制御を開始し、誤って位相フラグを遅れと設定された場合、従来の技術と同じように位相差として-LIMITを出力し、内部基準の周波数を下げる方向に制御を行うと、VBベクトルは象限(1)→(2)に遷移するが、条件3により、フラグが進みに設定され、位相差としてΔθを出力する。この時点でフラグの設定誤りを訂正することが可能であり、従来技術のようにVBベクトルを360°回転させることなく、正常なフラグ設定が可能となり、同期状態になる時間を短縮できる。   Thus, for example, when the PLL control is started with the VB vector in the quadrant (1) and the phase flag is erroneously set to be delayed, -LIMIT is output as the phase difference in the same manner as the conventional technique, When the control is performed in the direction of lowering the internal reference frequency, the VB vector changes from quadrant (1) to (2). However, the flag is set to advance according to condition 3, and Δθ is output as the phase difference. At this time, it is possible to correct the flag setting error, and normal flag setting is possible without rotating the VB vector by 360 ° as in the prior art, and the time for the synchronization state can be shortened.

そのため、ベクトルと回転座標の基準軸との位相差について、回転座標の基準位置(隣接象限間の境界)を、プロセッサの前回プログラム実行時のベクトルの回転座標上での位置に対して、現在(今回)のベクトルの回転座標上での位置が遅れる方向又は進む方向に超えた時に、その位相差を遅れ又は進みと判定する場合に、前記回転座標の基準位置を回転座標上に複数箇所設定することにより、正常なフラグ設定が可能となり、同期状態になる時間を短縮できる。そのため、速やかにインバータのような交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させることができる同期制御方法又は同期制御装置を得ることができる。   Therefore, with respect to the phase difference between the vector and the reference axis of the rotation coordinate, the reference position (boundary between adjacent quadrants) of the rotation coordinate is set to the current ( When the position of the vector on the rotational coordinate of the current time exceeds the direction of delay or advance, when determining that the phase difference is delayed or advance, multiple reference positions of the rotational coordinate are set on the rotational coordinate. As a result, normal flag setting is possible, and the time required for synchronization can be shortened. Therefore, it is possible to obtain a synchronous control method or a synchronous control device that can quickly synchronize the output voltage phase of an AC output power converter such as an inverter with the voltage phase of another AC power supply.

なお、この実施の形態1においても、C言語ではcase文で処理することは可能である。
また、上記象限は上述のように複数設定することが可能であるが、位相差θとPI制御器のゲインにより決まる割り込み周波数fcの最大値と1回の処理時間当りの位相差の制御量Δθ以内になるように設定する。これにより、設定した象限を超えてVBベクトルが遷移することはなく(例えば象限(1)から象限(3)に移行する。)、フラグ設定の切換えが安定するので、結果として安定した同期制御が実現できる。
Even in the first embodiment, it is possible to process with a case statement in the C language.
Although a plurality of quadrants can be set as described above, the maximum value of the interrupt frequency fc determined by the phase difference θ and the gain of the PI controller and the control amount Δθ of the phase difference per processing time. Set to within. As a result, the VB vector does not transition beyond the set quadrant (for example, the transition from the quadrant (1) to the quadrant (3)), and the switching of the flag setting becomes stable. As a result, stable synchronous control is achieved. realizable.

このように、回転座標上に複数箇所設定される回転座標の基準位置の間隔は、分周器により設定された分周比と、ベクトルと回転座標の基準軸との位相差の増幅ゲインから決まる位相差より大きく設定されることにより、結果として安定した同期制御が実現できる。   As described above, the interval between the reference positions of the rotation coordinates set at a plurality of positions on the rotation coordinates is determined by the division ratio set by the frequency divider and the amplification gain of the phase difference between the vector and the reference axis of the rotation coordinates. By setting it larger than the phase difference, stable synchronization control can be realized as a result.

この発明の実施の形態1の処理手順を示すプロセッサのプログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the program of the processor which shows the process sequence of Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1の象限分割を示す図である。4 is a diagram showing quadrant division according to Embodiment 1. FIG. 図1のフローチャートで示す各条件を示す図である。It is a figure which shows each condition shown with the flowchart of FIG. 同期制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a synchronous control apparatus. 同期制御装置でのタイミング例を示す図である。It is a figure which shows the example of a timing in a synchronous control apparatus. CPUで実行するプログラム・フローチャートを示す図である。It is a figure which shows the program flowchart performed with CPU. バイパス交流入力電圧をdq軸上でベクトル表示した図である。It is the figure which carried out the vector display of the bypass alternating current input voltage on the dq axis. レートマルチの特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of rate multi. 位相差補正を説明するベクトル図である。It is a vector diagram explaining phase difference correction. 入力−出力特性を示す図である。It is a figure which shows an input-output characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

1 バイパス回路用交流電源 2 交流入力電源
3 無停電電源装置 4 負荷
11 整流器 12 蓄電池
13 インバータ 14,15 開閉器
16 電圧センサ 17 同期制御装置
21 CPU(マイクロプロセッサ) 22 メモリ
23 アナログ/ディジタル変換回路 24 パルス幅変調(PWM)回路
25 発振器 26 可変周波数回路(レートマルチ)
27 分周器(カウンタ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply for bypass circuits 2 AC input power supply 3 Uninterruptible power supply 4 Load 11 Rectifier 12 Storage battery 13 Inverter 14,15 Switch 16 Voltage sensor 17 Synchronous control device 21 CPU (microprocessor) 22 Memory 23 Analog / digital conversion circuit 24 Pulse width modulation (PWM) circuit 25 Oscillator 26 Variable frequency circuit (Rate multi)
27 Divider (Counter)

Claims (3)

発振器と、プロセッサと、前記発振器の発振周波数を前記プロセッサからの指令により可変にできる可変周波数回路と、前記可変周波数回路の出力周波数を分周する分周器と、三相交流電源の電圧を検出する電圧検出器と、前記分周器の持つ位相情報により交流出力電力を発生する交流出力電力変換装置とを備え、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御方法であって、
前記分周器により設定された分周比毎に前記プロセッサ上で、前記電圧検出器から出力さされる前記他の交流電源の三相交流信号を前記プロセッサに取り込み、その三相交流信号を回転座標上のベクトルに変換し、
前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差を、前記可変周波数回路の出力周波数の逓倍のタイミングにて演算により求め、
求めた前記位相差信号を前記プロセッサより前記可変周波数回路へ出力し、前記可変周波数回路の出力周波数を分周した分周器出力を可変することにより、前記三相交流信号と分周器出力とを同期させ、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を前記他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御方法において、
前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差について、
回転座標の基準位置を、前記プロセッサの前回プログラム実行時のベクトルの前記回転座標上での位置に対して、現在のベクトルの前記回転座標上での位置が遅れる方向又は進む方向に超えた時に、その位相差を遅れ又は進みと判定する場合に、前記回転座標の基準位置を前記回転座標上に複数箇所設定するようにした同期制御方法。
An oscillator, a processor, a variable frequency circuit capable of changing the oscillation frequency of the oscillator according to a command from the processor, a frequency divider that divides the output frequency of the variable frequency circuit, and a voltage of a three-phase AC power source are detected And an AC output power converter that generates AC output power based on phase information of the frequency divider, and synchronizes the output voltage phase of the AC output power converter with the voltage phase of another AC power supply. A synchronization control method,
For each division ratio set by the frequency divider, on the processor, the three-phase AC signal of the other AC power source output from the voltage detector is taken into the processor, and the three-phase AC signal is rotated into coordinates. Convert to the above vector
The phase difference between the vector and the reference axis of the rotating coordinate is obtained by calculation at the timing of multiplication of the output frequency of the variable frequency circuit,
The obtained phase difference signal is output from the processor to the variable frequency circuit, and a frequency divider output obtained by dividing the output frequency of the variable frequency circuit is varied, whereby the three-phase AC signal and the frequency divider output are In the synchronous control method of synchronizing the output voltage phase of the AC output power converter with the voltage phase of the other AC power supply,
About the phase difference between the vector and the reference axis of the rotation coordinate,
When the reference position of the rotational coordinate exceeds the position on the rotational coordinate of the vector at the time of the previous program execution of the processor in the direction in which the position of the current vector on the rotational coordinate is delayed or advanced, A synchronous control method in which when the phase difference is determined to be delayed or advanced, a plurality of reference positions of the rotational coordinates are set on the rotational coordinates.
前記回転座標上に複数箇所設定される前記回転座標の基準位置の間隔は、
前記分周器により設定された分周比と、前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差の増幅ゲインから決まる位相差より大きく設定される請求項1記載の同期制御方法。
The interval between the reference positions of the rotation coordinates set at a plurality of locations on the rotation coordinates is as follows.
The synchronous control method according to claim 1, wherein the synchronous control method is set to be larger than a phase difference determined by a frequency division ratio set by the frequency divider and an amplification gain of a phase difference between the vector and a reference axis of the rotation coordinate.
発振器と、プロセッサと、前記発振器の発振周波数を前記プロセッサからの指令により可変にできる可変周波数回路と、前記可変周波数回路の出力周波数を分周する分周器と、三相交流電源の電圧を検出する電圧検出器と、前記分周器の持つ位相情報により交流出力電力を発生する交流出力電力変換装置とを備え、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御装置であって、
前記分周器により設定された分周比毎に前記プロセッサ上で、前記電圧検出器から出力さされる前記他の交流電源の三相交流信号を前記プロセッサに取り込み、その三相交流信号を回転座標上のベクトルに変換し、
前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差を、前記可変周波数回路の出力周波数の逓倍のタイミングにて演算により求め、
求めた前記位相差信号を前記プロセッサより前記可変周波数回路へ出力し、前記可変周波数回路の出力周波数を分周した分周器出力を可変することにより、前記三相交流信号と分周器出力とを同期させ、前記交流出力電力変換装置の出力電圧位相を前記他の交流電源の電圧位相に同期させる同期制御装置において、
前記ベクトルと前記回転座標の基準軸との位相差について、
回転座標の基準位置を、前記プロセッサの前回プログラム実行時のベクトルの前記回転座標上での位置に対して、現在のベクトルの前記回転座標上での位置が遅れる方向又は進む方向に超えた時に、その位相差を遅れ又は進みと判定する場合に、前記回転座標の基準位置を前記回転座標上に複数箇所設定するようにした同期制御装置。
An oscillator, a processor, a variable frequency circuit capable of changing the oscillation frequency of the oscillator according to a command from the processor, a frequency divider that divides the output frequency of the variable frequency circuit, and a voltage of a three-phase AC power source are detected And an AC output power converter that generates AC output power based on phase information of the frequency divider, and synchronizes the output voltage phase of the AC output power converter with the voltage phase of another AC power supply. A synchronous control device,
For each division ratio set by the frequency divider, on the processor, the three-phase AC signal of the other AC power source output from the voltage detector is taken into the processor, and the three-phase AC signal is rotated into coordinates. Convert to the above vector
The phase difference between the vector and the reference axis of the rotating coordinate is obtained by calculation at the timing of multiplication of the output frequency of the variable frequency circuit,
The obtained phase difference signal is output from the processor to the variable frequency circuit, and a frequency divider output obtained by dividing the output frequency of the variable frequency circuit is varied, whereby the three-phase AC signal and the frequency divider output are In the synchronous control device for synchronizing the output voltage phase of the AC output power converter with the voltage phase of the other AC power supply,
About the phase difference between the vector and the reference axis of the rotation coordinate,
When the reference position of the rotational coordinate exceeds the position on the rotational coordinate of the vector at the time of the previous program execution of the processor in the direction in which the position of the current vector on the rotational coordinate is delayed or advanced, A synchronous control device configured to set a plurality of reference positions of the rotation coordinates on the rotation coordinates when determining that the phase difference is delayed or advanced.
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