JPS6120224B2

JPS6120224B2 -

Info

Publication number: JPS6120224B2
Application number: JP55064297A
Authority: JP
Inventors: Shiro Doi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1986-05-21
Also published as: JPS56159975A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、三相インバータの不平衡負荷時に
相電圧の出力を補償する三相インバータ装置にす
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a three-phase inverter device that compensates for phase voltage output when the three-phase inverter is under unbalanced load.

従来、この種のインバータ装置として、例えば
三相インバータ、特に静止型三相インバータの各
相出力電圧が不平衡電流とインバータの内部イン
ピダンスとにより不平衡を生じる場合に、該不平
衡電流を補正する方法として次に述べる手段があ
つた。 Conventionally, as this type of inverter device, for example, when the output voltage of each phase of a three-phase inverter, particularly a stationary three-phase inverter, is unbalanced due to the unbalanced current and the internal impedance of the inverter, the unbalanced current is corrected. The following method was used.

すなわち、第１の手段としては内部インピダン
スの小さなインバータ装置を製作すること、ま
た、第２の手段としては各相の出力電流に対応し
た信号を各相に対応した単位インバータに与え、
各相のインバータ出力電圧を出力相電流に応じて
補正すること等の手段である。 That is, the first means is to manufacture an inverter device with small internal impedance, and the second means is to apply a signal corresponding to the output current of each phase to the unit inverter corresponding to each phase.
This means correcting the inverter output voltage of each phase according to the output phase current.

このような従来装置の作用を説明すると、ま
ず、不平衡電流が三相インバータ内の交流フイル
タ用リアクトルに流れることによつて各相のリア
クトル電圧に差が生じ、その結果、三相出力電圧
にも不平衡が生じることとなる。 To explain the operation of such a conventional device, first, unbalanced current flows through the AC filter reactor in the three-phase inverter, causing a difference in the reactor voltage of each phase, and as a result, the three-phase output voltage changes. Also, an imbalance will occur.

前記第１の手段は、このリアクトル電圧を極力
小さくすることにより電圧不平衡を少くしようと
するものであり、第２の手段は、リアクトル電圧
差が生じたとき、各相の単位インバータの発生電
圧に対して出力電流に対応した電圧差を設けるこ
とにより、このリアクトル電圧差を相殺しようと
するものである。 The first means attempts to reduce voltage unbalance by reducing the reactor voltage as much as possible, and the second means reduces the voltage generated by the unit inverter of each phase when a reactor voltage difference occurs. This attempt is made to offset this reactor voltage difference by providing a voltage difference corresponding to the output current.

しかしながら、前記第１の手段は、インバータ
の容量を実質的に大きくしたのと同様の結果とな
るため、装置の寸法が大きくなり、価格的にも不
経済になる等の欠点を有する。 However, the first means has disadvantages such as the same result as substantially increasing the capacity of the inverter, which increases the size of the device and makes it uneconomical in terms of cost.

また、第２の手段においても、Ｕ，Ｖ，Ｗの３
相のうち例えばＵ相電流がＵ相は無論のことＶ
相，Ｗ相にもＵ相と同位相の電流が流れるため、
100％不平衡時のように極端に不平衡電流が大き
い場合等は、Ｕ相電流のみに基いてＵ相の単位イ
ンバータ出力電圧だけを制御しても充分な出力電
圧の補償を行うことができないという欠点を有す
るものであつた。 Also, in the second means, three of U, V, and W are used.
Of the phases, for example, the U phase current is of course V
Since the current in the same phase as the U phase also flows in the phase and W phase,
When the unbalanced current is extremely large, such as when 100% unbalanced, it is not possible to sufficiently compensate for the output voltage by controlling only the U-phase unit inverter output voltage based only on the U-phase current. It had the following drawbacks.

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、Ｕ相電流に基きＵ
相及びＶ相（次相）の単位インバータ出力電圧、
Ｖ相電流に基きＶ相及びＷ相（次相）の単位イン
バータ出力電圧、Ｗ相電流に基きＷ相及びＵ相
（次相）の単位インバータ出力電圧をそれぞれ補
償制御することにより、不平衡負荷電流が大きな
場合であつても出力電圧の不平衡を確実に補償す
ることができる三相インバータ装置を提供するこ
とを目的としている。 This invention was made to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and is based on the U-phase current.
Unit inverter output voltage of phase and V phase (next phase),
Unbalanced load It is an object of the present invention to provide a three-phase inverter device that can reliably compensate for unbalanced output voltage even when the current is large.

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。図において、１−１，１−２，１−３は３相
インバータを構成する単位インバータで、１−１
はＵ相、１−２はＶ相、１−３はＷ相に接続され
ている。２−１，２−２，２−３は交流フイルタ
で、それぞれ交流リアクトル及び並列コンデンサ
とで構成されている。３−１，３−２，３−３は
それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の出力線で、各相には
３相用単巻トランス４の端子が接続されている。
この３相用単巻トランス４は負荷５の各相負荷に
供通して接続されている中性点４１を有してい
る。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, 1-1, 1-2, and 1-3 are unit inverters that constitute a three-phase inverter, and 1-1
is connected to the U phase, 1-2 to the V phase, and 1-3 to the W phase. Reference numerals 2-1, 2-2, and 2-3 are AC filters, each of which is composed of an AC reactor and a parallel capacitor. 3-1, 3-2, and 3-3 are U-phase, V-phase, and W-phase output lines, respectively, and terminals of a three-phase autotransformer 4 are connected to each phase.
This three-phase autotransformer 4 has a neutral point 41 that is connected to each phase load of the load 5 .

６−１，６−２，６−３は各相の単位インバー
タ出力電流を検出するための変流器、７−１，７
−２，７−３はこの検出された単位インバータ出
力電流を電流信号に変換する電流センサである。 6-1, 6-2, 6-3 are current transformers for detecting the unit inverter output current of each phase, 7-1, 7
-2 and 7-3 are current sensors that convert the detected unit inverter output current into a current signal.

８−１，８−２，８−３は単位インバータ１−
１，１−２，１−３のそれぞれの出力電圧の不平
衡を補償するように制御する制御回路で、単位イ
ンバータ８−１はＵ相，Ｗ相の電流信号を入力
し、同様に単位インバータ８−２，８−３はそれ
ぞれＶ相，Ｕ相及びＷ相，Ｖ相の電流信号を入力
する。 8-1, 8-2, 8-3 are unit inverters 1-
1, 1-2, and 1-3, the unit inverter 8-1 inputs the U-phase and W-phase current signals, and similarly outputs the unit inverter 8-1. 8-2 and 8-3 input V-phase, U-phase, W-phase, and V-phase current signals, respectively.

次に、以上のように構成される本実施例の動作
について説明する。 Next, the operation of this embodiment configured as above will be explained.

いま、説明をわかりやすくするため、Ｕ相の出
力電流IuがIu＝Ioの100％電流、Ｖ相及びＷ相の
出力電流Iv，Iwが０％の場合の不平衡負荷時を
考える。 Now, to make the explanation easier to understand, consider an unbalanced load situation where the U-phase output current Iu is 100% of Iu=Io, and the V-phase and W-phase output currents Iv and Iw are 0%.

Ｕ相を流れる100％電流Ioは３相用単巻トラン
ス４の中性点４１を通り、各相へ３等分されて流
れることになる。すなわち、変流器６−１は３相
用単巻トランス４からの電流1/3IoとＵ相交流フ
イルタ２−１からの電流2/3Ioとの和を検出し、
一方、Ｖ相交流フイルタ２−２及びＷ相交流フイ
ルタ２−３には、Ｕ相交流フイルタ２−１に流れ
る電流2/3Ioとは逆位相の電流1/3Ioがそれぞれ流
れることになる。 The 100% current Io flowing through the U phase passes through the neutral point 41 of the three-phase autotransformer 4 and is divided into three equal parts and flows to each phase. That is, the current transformer 6-1 detects the sum of the current 1/3 Io from the three-phase autotransformer 4 and the current 2/3 Io from the U-phase AC filter 2-1,
On the other hand, a current 1/3Io having an opposite phase to the current 2/3Io flowing through the U-phase AC filter 2-1 flows through the V-phase AC filter 2-2 and the W-phase AC filter 2-3, respectively.

つまり、Ｕ相にのみ負荷電流が流れる場合で
も、交流フイルタ２−２，２−３に流れる逆位相
の電流のため、Ｖ相，Ｗ相の出力電圧が変動す
る。この出力電流の変動の度合いは、後述のよう
に３相用単巻トランス４を設けてあることから、
変流器６−１による検出から求めることができ
る。そこで、この変流器６−１の検出に基き、矢
印で図示されたような経路をたどつて単位インバ
ータ１−１，１−２の発生電圧Eu，Evが調整さ
れ、Ｕ相及びＶ相の出力電圧が補償される。そし
て、変流器６−２，６−３も変流器６−１と同様
に働いて各相の出力電圧を補償する。 That is, even when the load current flows only in the U phase, the output voltages of the V and W phases fluctuate because of the currents of opposite phases flowing in the AC filters 2-2 and 2-3. The degree of variation in this output current is determined by the fact that a three-phase autotransformer 4 is provided as described later.
It can be determined from detection by the current transformer 6-1. Therefore, based on the detection of the current transformer 6-1, the generated voltages Eu and Ev of the unit inverters 1-1 and 1-2 are adjusted by following the path shown by the arrow, and the U-phase and V-phase output voltage is compensated. The current transformers 6-2 and 6-3 also work in the same way as the current transformer 6-1 to compensate the output voltage of each phase.

次に上述の不平衡負荷電流の電流補償動作を第
２図の電流ベクトル図及び第３図の電圧ベクトル
図を参照して詳述する。すなわち、上述の如くＵ
相出力電流Iuが100％、Ｖ相，Ｗ相出力電流Iv，
Iwが零％時の完全不平衡負荷時には中性点４１
に流れる100％の電流Iu＝Ioは３相用単巻トラン
ス４の動作によつて図示の如く流れる。これを電
流ベクトル図で表わすと第２図となる。ここで交
流フイルタの定数（３相とも同一）として、例え
ば、リアクトルの％インピダンスを30％、コンデ
ンサの％アドミツタンスを60％とするＵ相の出力
電圧をEu₂、単位インバータ１−１の発生電圧を
Eu、交流フイルタ電流をIu₃，リアクトル電流を
Iu₁，リアクトル電圧（降下分）をE₂₁とするとＵ
相の出力電圧Eu₂より90゜進んだコンデンサ電流
I₂₁及びフイルタ電流Iu₃＝2/3Ioとよりリアクトル
電流Iu₃が導出される。また、該リアクトル電流
Iu₃に90゜遅れたリアクトル電圧E₂₁がＵ相の出力
電圧Eu₂を抑える向きで単位インバータ１−１の
発生電圧Euを導くことになる。この電流ベクト
ル関係は他相の電流，電圧ベクトルにおいても略
同様の方法で表わすことができる。 Next, the current compensation operation for the unbalanced load current described above will be described in detail with reference to the current vector diagram in FIG. 2 and the voltage vector diagram in FIG. 3. That is, as mentioned above, U
Phase output current Iu is 100%, V phase, W phase output current Iv,
Neutral point 41 at completely unbalanced load when Iw is 0%
The 100% current Iu=Io flowing through the three-phase autotransformer 4 flows as shown in the figure. This is represented by a current vector diagram as shown in Figure 2. Here, as constants of the AC filter (same for all three phases), for example, the output voltage of the U phase with the reactor's % impedance of 30% and the capacitor's % admittance of 60% is Eu ₂ , and the generated voltage of the unit inverter 1-1 is of
Eu, AC filter current Iu ₃ , reactor current
If Iu ₁ and the reactor voltage (drop) is E ₂₁ , then U
Capacitor current 90° ahead of phase output voltage Eu ₂
Reactor current Iu ₃ is derived from I ₂₁ and filter current Iu ₃ =2/3Io. In addition, the reactor current
The reactor voltage E ₂₁ that lags Iu ₃ by 90° leads to the generated voltage Eu of the unit inverter 1-1 in a direction that suppresses the U-phase output voltage Eu ₂ . This current vector relationship can be expressed in substantially the same way for the current and voltage vectors of other phases.

また、各相の出力電流Iu，Iv，Iwで各相の単位
インバータに補正を施さない場合には該単位イン
バータの発生電圧Eu，Ev，Ewは同一の大きさ
の電圧になるので出力電圧Eu₂，Ev₂，Ew₂は第
３図のようにＵ相電圧を100％とするとＶ相電圧
は還流電流1/3Ioの交流リアクタ２−１への影響
により約95％となり、位相は約５゜遅れとなる。
また、Ｗ相電圧も同様の理由によつて約115％、
位相は５゜遅れとなり前記出力電圧Eu₂，Ev₂，
Ew₂に不平衡電圧が生ずることになる。 Furthermore, if the output currents Iu, Iv, and Iw of each phase are not corrected for the unit inverters of each phase, the generated voltages Eu, Ev, and Ew of the unit inverters will be the same voltage, so the output voltage Eu ₂ , Ev ₂ , and Ew ₂ , as shown in Figure 3, if the U-phase voltage is 100%, the V-phase voltage will be approximately 95% due to the influence of the freewheeling current 1/3Io on AC reactor 2-1, and the phase will be approximately 5.゜It will be delayed.
Also, the W phase voltage is approximately 115% due to the same reason.
The phase is delayed by 5° and the output voltages Eu ₂ , Ev ₂ ,
An unbalanced voltage will occur at Ew ₂ .

上記で明らかなように、Ｕ相にだけ負荷電流が
流れる場合にも、Ｖ相の電圧降下がフイルタ電流
Iu₁，Iv₁，Iw₁とリアクトル電圧E₂₁，E₂₂，E₂₃の
ために生ずる。この電圧降下を補正するためにＵ
相の負荷電流Iuを変流器６−１，電流センサ７−
１で検出しＵ相インバータ補正回路８１とＶ相イ
ンバータ補正回路８−２の両方に入力しＵ相の単
位インバータ１−１とＶ相の単位インバータ１−
２の両方の発生電圧を約15％程度補償する。 As is clear from the above, even when the load current flows only in the U phase, the voltage drop in the V phase is caused by the filter current.
This occurs due to Iu ₁ , Iv ₁ , Iw ₁ and reactor voltages E ₂₁ , E ₂₂ , E ₂₃ . To compensate for this voltage drop, U
The phase load current Iu is transferred to current transformer 6-1 and current sensor 7-
1 is detected and inputted to both the U-phase inverter correction circuit 81 and the V-phase inverter correction circuit 8-2, and the U-phase unit inverter 1-1 and the V-phase unit inverter 1-
2. Compensate for both generated voltages by about 15%.

また、Ｖ相電流センサ７−１はＶ相，Ｗ相のイ
ンバータ補正回路８−１，８−２に信号を与え、
かつＶ相，Ｗ相の単位インバータへの補正を施す
一方、Ｗ相の電流センサ７−２はＷ相，Ｕ相のイ
ンバータ制御回路８−２，８−３に信号を与え、
かつＷ相，Ｖ相の単位インバータへの補正信号を
与えるので、三相インバータに接続される大きな
不平衡負荷によつて生ずるインバータ出力電圧の
不平衡は大幅に補償される。 Further, the V-phase current sensor 7-1 gives signals to the V-phase and W-phase inverter correction circuits 8-1 and 8-2,
While performing correction on the V-phase and W-phase unit inverters, the W-phase current sensor 7-2 gives signals to the W-phase and U-phase inverter control circuits 8-2 and 8-3,
In addition, since correction signals are provided to the W-phase and V-phase unit inverters, the unbalance of the inverter output voltage caused by the large unbalanced load connected to the three-phase inverter is largely compensated for.

以上のように、この発明によれば、中性点を有
する３相用単巻トランスを負荷に並列に接続し、
他方出力電流を変流器によつて検出し各相電流セ
ンサと制御回路とを介して各相の単位インバータ
に補正を施すようにしたので、３相インバータの
不平衡負荷時における出力電圧特性を大幅に向上
させることができる。また、本発明においては、
３相インバータの主回路構成を大容量化していな
いため、装置を安価に製造することができ、経済
的にも有利なものとなつている。 As described above, according to the present invention, a three-phase autotransformer having a neutral point is connected in parallel to a load,
On the other hand, the output current is detected by a current transformer and correction is applied to the unit inverter of each phase via the current sensor of each phase and the control circuit, so the output voltage characteristics of the three-phase inverter under unbalanced load can be adjusted. can be significantly improved. Furthermore, in the present invention,
Since the main circuit configuration of the three-phase inverter does not have a large capacity, the device can be manufactured at low cost and is economically advantageous.

[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の一実施例を示す３相インバ
ータ装置のブロツク図、第２図は第１図のＵ相を
対象とした電流ベクトル図、第３図は未補正時の
不平衡電圧ベクトル図である。図において、１−１，１−２，１−３は単位イ
ンバータ、４は３相用単巻トランス、５は負荷、
６−１，６−２，６−３は変流器、７−１，７−
２，７−３は電流センサ、８−１，８−２，８−
３は制御回路である。 Fig. 1 is a block diagram of a three-phase inverter device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a current vector diagram for the U phase in Fig. 1, and Fig. 3 is an unbalanced voltage vector when uncorrected. It is a diagram. In the figure, 1-1, 1-2, 1-3 are unit inverters, 4 is a three-phase autotransformer, 5 is a load,
6-1, 6-2, 6-3 are current transformers, 7-1, 7-
2, 7-3 are current sensors, 8-1, 8-2, 8-
3 is a control circuit.

Claims

[Claims]

1 A three-phase autotransformer with a neutral point connected between each phase of the output of three unit inverters constituting a three-phase inverter and connected in parallel to the load of each phase, and the three units three current transformers installed on the output side of the inverter to detect the output current of each phase; three current sensors that convert the output current detected by the current transformers into current signals; three sets of control circuits that receive as input current signals corresponding to each phase and the current signal corresponding to the next phase among the current signals converted by the sensors;
A three-phase inverter device comprising: each unit inverter that inputs the output of the control circuit to the corresponding unit inverter as an output voltage control signal to compensate for unbalanced current of each phase.