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JPH0785656B2 - 定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装置 - Google Patents
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JPH0785656B2 - 定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装置 - Google Patents

定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装置

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JPH0785656B2
JPH0785656B2 JP59063636A JP6363684A JPH0785656B2 JP H0785656 B2 JPH0785656 B2 JP H0785656B2 JP 59063636 A JP59063636 A JP 59063636A JP 6363684 A JP6363684 A JP 6363684A JP H0785656 B2 JPH0785656 B2 JP H0785656B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装置
に関する。
[発明の技術的背景] 電気車の補助電源に使用しているインバータ装置の入力
電圧は、架線から集電器を介して供給されている。
しかし電気鉄道用変電所の容量は、同一変電区間内の電
気車の数・或るいは大量の起動電流を消費する時間的な
づれ等を考慮し、経済的理由から小さなものとしてあ
り、また架線自体も非常に長距離にわたって給電してい
るので、電気車の起動時等は架線電圧が大幅に急変する
場合が多い。更に電気車自体も高速で走行するため、集
電器の架線からの瞬時離線の機会も多い。
このように電気車に使用しているインバータ装置の入力
電圧は非常に不安定でしかもその変動幅が大きいので、
インバータ装置は入力電圧の急変と大幅な電圧変動に対
し素早い応答と安定した一定出力電圧を保つことが要求
される。
このようなことから従来、電気車用インバータ装置とし
て定電圧定周波数インバータ装置(以下インバータと称
す)が用いられており、以下これについて第1図のブロ
ック図を参照して説明する。第1図で1は基準電圧発生
部で、インバータ装置の出力電圧の基準値となる基準電
圧Exが加算器7の一方の入力端子に加えられるようにな
っている。加算器7の他方の入力端子にインバータの出
力電圧−Eoが加算されるようになっており、加算器7に
おいて偏差値ΔEが求められる。この偏差値ΔEは通流
位相(通流角)発生部2に入力して通流位相α1を求め
られる。ここで通流位相発生部2は例えばインバータ装
置の出力電圧の安定化を図るための遅れ補償部、インバ
ータ装置の出力周波数に同期する周期で繰返し波形の信
号を出力するランプ関数発生部、このランプ関数発生部
の出力と前記遅れ補償部の出力を比較し通流位相αを出
力する比較器と、この比較器の通流位相αの時間幅に応
じてインバータの各相のサイリスタ等の変換素子にオ
ン,オフパルスを与える設定通流位相α1を出力する位
相パルス分配器からなっている。
インバータの入力電圧変動と負荷変動時のインバータの
出力電圧の振動を防止するためのダンピング制御部3
に、インバータの入力電圧Eiおよび出力電流Ioを入力
し、これにより決まるダンピング項α2を加算器8に出
力し、この加算器8に前記設定通流位相α1も出力さ
れ、加算器において通流位相(通流角)αが出力され、
これによりインバータの出力電圧の制御が行なわれるよ
うになっている。
[背景技術の問題点] このような構成のものにおいて、インバータの入力電圧
及び負荷の状態によらず出力電圧を一定に保つため第1
図に示すように基準電圧Exと出力電圧Eoの電圧偏差ΔE
により変換素子の通流位相制御を行なう。しかし、前記
変換素子の通流位相制御は、変換素子自身の保護及び出
力周波数を一定に保つために、とり得る値の範囲には制
限がある。これを第2図を例として説明する。とり得る
最大通流位相αmaxにより出力電圧を一定に保つことが
可能な入力電圧の値より低い入力電圧の範囲Nでは、常
に変換素子の通流位相は最大通流位相αmaxに固定され
ていた。ここで、ダンピング制御部3は、前記の通り入
力電圧が低下し通流位相が最大通流位相αmaxに固定さ
れている場合には、出力電圧振動防止に必要なダイナミ
ックレンジMを通流位相を大きくする方向には最大通流
位相αmaxの制限によりとることができず、出力電圧の
振動防止のための効果が低下することを避けられなかっ
た。更に、負荷がクーラー等の誘導性の場合には、負荷
の変動による出力電圧の振動を抑制することが困難であ
った。このことは誘導性の負荷の起動時の突入電流が大
きく、誘導性の負荷は抵抗負荷に比べて電流が電圧位相
より遅れるからである。
[発明の目的] 本発明は前記の事情に鑑みてなされたもので、インバー
タの変換素子の通流位相が最大位相に固定される入力電
圧の範囲においてもクーラー等の誘導性の負荷の変動に
より出力電圧の振動を生ずることのない定電圧定周波数
インバータ装置の電圧制御装置を提供することを目的と
している。
[発明の概要] 本発明は、前記の目的を達成するために第1の発明で
は、インバータの変換素子の通流位相に、変換素子自身
の保護及び出力周波数を一定に保つために決まる最大通
流位相から、出力電圧の振動を防止するために必要なダ
ンピング制御のダイナミックレンジを減じたものを設定
最大通流位相とし、入力電圧が低下し変換素子の通流位
相が設定最大通流位相と等しくなる入力電圧以下では、
変換素子の通流位相を設定最大通流位相に固定すること
により入力電圧が低下した範囲においてもダンピング制
御のダイナミックレンジを確保することによりクーラー
等の誘導性の負荷の変動による出力電圧の振動を防止す
るものである。
本発明は前記の目的を達成するために第2の発明では、
インバータの変換素子の通流位相に、変換素子自身の保
護及び出力周波数を一定に保つために決まる最大通流位
相から、出力電圧の振動を防止するために必要なダンピ
ング制御のダイナミックレンジを加えたものを設定最小
通流位相とし、入力電圧が低下し変換素子の通流位相が
設定最小通流位相と等しくなる入力電圧以下では、変換
素子の通流位相を設定最小通流位相に固定することによ
り入力電圧が低下した範囲においてもダンピング制御の
ダイナミックレンジを確保することによりクーラー等の
誘導性の負荷の変動による出力電圧の振動を防止するも
のである。
[発明の実施例] 以下本発明方法について説明するが、はじめに第3図に
より本発明装置の一実施例について説明する。第3図
は、インバータの入力電圧が設定最大通流位相入力電圧
以下の場合、インバータの変換素子の通流位相を設定最
大通流位相に固定するための制御ブロックを第1図の装
置に付加したものである。すなわち、設定最大通流位相
入力電圧発生部5より出力される設定最大通流位相入力
電圧Eithは加算器9に入力される。また加算器9にはイ
ンバータの入力電圧Eiが入力され設定最大通流位相入力
電圧Eithから入力電圧Eiを減じた値が最小値0リミター
4に出力される。最小値0リミター4は加算器9から入
力される値が0より大きい場合は、その値を、また0以
下の値が入力された場合は0を係数器6を通し加算器7
に出力する。加算器7には係数器6からの入力の他にイ
ンバータの出力電圧Eo及び基準電圧発生部1より出力さ
れる基準電圧Exを入力する。加算器7より出力される電
圧偏差ΔEは、通流位相発生部2に入力される通流位相
発生部2により設定通流位相α1が出力され、これに出
力電圧の防止のために入力電圧Ei及び出力電流Ioより決
まるダンピング項(ダンピング通流位相)α2を加算し
た通流位相αにより出力電圧の制御が行われる。
以下、第3図のように構成した入力電圧が設定最大通流
位相入力電圧以下の場合、変換素子の通流位相を設定最
大通流位相に固定するための制御ブロックを有する装置
の動作について説明する。第3図において、入力電圧Ei
と設定最大通流位相入力電圧Eithとを比較し、入力電圧
Eiの方が高い場合には、加算器9より出力される設定最
大流通位相入力電圧Eithより入力電圧Eiを減じた値は0
より小さくなるため最小値0リミター4からは0が出力
される。このため係数器6からは0が加算器7に出力さ
れる。
即ち入力電圧Eiが設定最大流通位相入力電圧Eithより高
い場合には基準電圧Exにより決定される一定電圧を出力
するように通流位相αが制御される。
第4図(a),(b)は以上のことを説明するためのも
のであり入力電圧Eiが設定最大通流位相入力電圧Eithよ
り高い場合には、出力電圧Eo2を一定に保つように入力
電圧Eiの値に応じ通流位相αの値が制御される。また、
この範囲では、ダンピング制御を行なうために必要な位
相のダイナミックレンジMは確保される。入力電圧Eiが
設定最大通流位相入力電圧Eith以下となる場合には第3
図において加算器9より出力される設定最大通流位相入
力電圧Eithより入力電圧Eiを減じた値は0以上であるた
め最小値0リミター4からは、この値が係数器6に出力
される。
係数器6により、設定最大通流位相入力電圧Eithより入
力電圧Eiを減じた値に通流位相αが設定最大通流位相入
力電圧以下の範囲で設定最大通流位相α0に固定される
ように決定できる定数Kを乗じたものが加算器7に入力
される。この入力により加算器7では第4図設定最大通
流位相範囲Aに示す通り基準電圧Exを低下させることと
同等の効果を持ち、この効果により通流位相αが設定最
大通流位相α0となる電圧偏差ΔEが通流位相発生部2
に入力される。このようにして求められた電圧偏差ΔE
により通流位相発生部2で発生する通流位相α1は、設
定最大通流位相α0に固定された値をとり最大通流位相
αmaxとの間にダンピング制御に必要なダイナミックレ
ンジを確保したものとなる。
第4図に示す作用により設定最大通流位相入力電圧Eith
以下の入力電圧Eiでは、第5図に示す通り最大通流位相
αmaxと設定最大通流位相α0との間に通流位相αの変化
可能範囲を残しておりこのような入力電圧範囲において
出力電圧の振動防止に必要なダンピング制御のダイナミ
ックレンジMが確保されることとなりクーラー等誘導性
の負荷の変動が発生した場合にも出力電圧の振動を防止
した電圧制御を行なうことが可能となる。
次に本発明の他の実施例について第6図を参照して説明
するが、図中横軸Eiはインバータの入力電圧で、縦軸Eo
はインバータの出力電圧を示している。Cは安定出力電
圧制御範囲、Dは本発明方法によらない場合の安定出力
電圧制御範囲、Fは設定最大通流位相範囲、Gは設定最
小通流位相範囲、Hは出力電圧変動範囲、Ei1は最低入
力電圧、Eithは設定最大通流位相入力電圧、Eith′は設
定最小通流位相入力電圧、Ei3は最高入力電圧、Eo1は最
低出力電圧、Eo2は平常出力電圧、Eo3は最高出力電圧で
ある。第6図は入力電圧が最高入力電圧Ei3から低下
し、インバータの変換素子の電流位相が設定最小通流位
相(第4図G)と等しくなる入力電圧Eith′以下では設
定最小通流位相に固定する電圧制御装置である。
この電圧制御装置であってもインバータの変換素子の通
流位相が最大位相に固定される入力電圧の範囲において
も、誘導性の負荷の変動により出力電圧の振動を生ずる
ことがない。
また以上述べた電圧制御装置(設定最小通流位相に固定
する方法)と、前記電圧制御装置(設定最大通流位相に
固定する方法)を合せて行えば、誘導性負荷の変動に対
する安定出力電圧を得ることの可能な入力電圧の範囲を
本発明装置によらない場合の安定出力電圧制御範囲Dか
ら、本発明装置による安定出力電圧制御範囲Cへと拡大
することが可能となる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、変換素子の通流位相
が最大位相に固定される入力電圧の範囲においてもクー
ラー等誘導性の負荷の変動により出力電圧の振動を生ず
ることのない定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の定電圧定周波数インバータ装置の通流位
相の制御方法を実施するための装置のブロック図、第2
図は第1図のブロック図により制御される入力電圧Eiと
通流位相αの関係を示した図、第3図は本発明による定
電圧定周波数インバータ装置の通流位相を設定最大通流
位相入力電圧以下の入力電圧の範囲で設定最大通流位相
に固定するための装置の一例を示すブロック図、第4図
は第3図の装置の動作を説明するための定電圧定周波数
インバータ装置の入力電圧と出力電圧及び通流位相の関
係を示した図、第5図は第3図の装置のダンピング制御
可能なダイナミックレンジと設定最大通流位相及び最大
通流位相の関係を示した図、第6図は定電圧定周波数イ
ンバータ装置で、第3図の装置による制御方法と、第3
図の制御と同様に最小通流位相に適用した制御方法を合
せて実施した場合の出力電圧を安定に制御可能な入力電
圧の範囲を拡大できることを示した図である。 1……基準電圧発生部、2……通流位相発生部、3……
ダンピング制御部、4……最小値0リミター、5……設
定最大通流位相入力電圧発生部、6……係数器、7……
加算器、8……加算器、9……加算器、Ex……基準電
圧、Ei……入力電圧、Eo……出力電圧。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変換素子からなる定電圧定周波数インバー
    タの出力により誘導性負荷に対して電力を供給し、前記
    変換素子を通流位相により制御する定電圧定周波数イン
    バータ装置において、 前記インバータの出力電圧と基準電圧との偏差に応じた
    前記変換素子の設定通流位相を求める第1の演算手段
    と、 前記インバータの入力電圧および出力電流とから入力電
    圧変動、負荷変動による出力電圧の振動を防止する前記
    変換素子のダンピング通流位相を求める第2の演算手段
    と、 前記インバータの入力電圧と設定値を比較し、該入力電
    圧が設定値以下になったとき前記第1の演算手段で求め
    た偏差に所定値を加算して前記第1の演算手段から設定
    最大通流位相を出力する制御手段と、 前記第1および第2の演算手段により求められる設定通
    流位相およびダンピング通流位相を加算して得られる通
    流位相を前記変換素子に出力するを出力手段と、 を具備した定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装
    置。
  2. 【請求項2】変換素子からなる定電圧定周波数インバー
    タの出力により誘導性負荷に対して電力を供給し、前記
    変換素子を通流位相により制御する定電圧定周波数イン
    バータ装置において、 前記インバータの出力電圧と基準電圧との偏差に応じた
    前記変換素子の設定通流位相を求める第1の演算手段
    と、 前記インバータの入力電圧および出力電流とから入力電
    圧変動、負荷変動による出力電圧の振動を防止する前記
    変換素子のダンピング通流位相を求める第2の演算手段
    と、 前記インバータの入力電圧と設定値を比較し、該入力電
    圧が設定値以上になったとき前記第1の演算手段で求め
    た偏差に所定値を減算して前記第1の演算手段から設定
    最小通流位相を出力する制御手段と、 前記第1および第2の演算手段により求められる設定通
    流位相およびダンピング通流位相を加算して得られる通
    流位相を前記変換素子に出力するを出力手段と、 を具備した定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装
    置。
JP59063636A 1984-03-31 1984-03-31 定電圧定周波数インバータ装置の電圧制御装置 Expired - Lifetime JPH0785656B2 (ja)

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JPS60207459A JPS60207459A (ja) 1985-10-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042719B2 (ja) * 1977-06-21 1985-09-24 株式会社東芝 交流電源装置
JPS5716579A (en) * 1980-07-01 1982-01-28 Mitsubishi Electric Corp Inverter device

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