脉宽调制控制变换器的控制装置制造方法及图纸

一种ＰＷＭ控制变换器的控制装置，其特征在于具有：将通过电抗器与三相交流电源相连、对于所述三相交流电源提供的交流输入电流进行控制的ＰＷＭ控制变换器输出的直流电压检测值与电压设定值进行比较、输出电流基准信号的电压控制手段，输出与所述三相交流电源同步的交流基准信号的交流基准信号输出手段，将使所述交流基准信号输出手段输出的所述交流基准信号振幅随所述电流基准信号变化的电流指令信号输出的电流指令手段，将控制信号输出给所述ＰＷＭ控制变换器使所述交流输入电流跟踪所述电流指令信号的电流控制手段；所述电流控制手段在控制开始后的一定时间内输出比例控制的控制信号，经所述一定时间后输出比例积分控制的控制信号。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将交流电源电压变换为直流电压的PWM控制变换器的控制装置。近年，机器内部使用直流的装置不断增加，通过交流电源得到直流电压，从而使用直流电压，但是从交流电源得到直流电压时，产生了无功功率及高次谐波等问题。为了解决这些问题，将交流电源电压变换为直流的装置采用了PWM控制变换器的方案。第28图所示为以往PWM控制变换器的控制装置方框图，与平成3年电气学会全国大会讲演论文集5-80页所示的“不需要隔离变压器的三相逆变器控制法”或特开平3-212162号公报所示的“PWM控制变换器的控制装置”等相同。图中，1为三相电流电源，2为对三相交流电源1供给的交流输入电流进行控制、并变换成直流电压输出的PWM控制变换器，由201～206晶体管或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等开关器件及207～212续流二极管构成。3为连接在三相交流电源1及PWM控制变换器2之间的电抗器，4为吸收PWM控制变换器2输出电流脉动分量的滤波电容器，5为逆变器或电阻性负载等负荷装置，6为产生PWM控制变换器2输出直流电压的电压设定信号的电压设定器，7b为检测PWM控制变换器2输出直流电压的电压检测电路，包含调节电压检测电路本身的失调及增益的电位器等。8为将电压设定器6设定并输出的电压设定信号与电压检测电路7b检测并输出的电压检测信号之偏差输出的减法器，9d为由比例控制运算要素及比例积分运算要素构成的、对减法器8输出的电压设定信号与电压检测信号之偏差进行比例积分(PI)控制的电压控制器，10为检测三相交流电源1交流电压的交流电压检测器，11为根据交流电压检测器10检测的交流电压检测信号生成与R相电压及T相电压同步的R相及T相单位正弦波的单位正弦波发生器，12及13为将电压控制器9d输出的输入电流波峰值指令信号与单位正弦波发生器11输出的R相及T相的单位正弦波信号进行乘法运算后输出R相及T相输入电流指令信号的乘法器。14及15为检测PWM控制变换器2的R相及T相输入电流的电流检测器，16及17为将乘法器12及13输出的R相及T相输入电流指令信号与电流检测器14及15检测输出的R相及T相输入电流检测信号之偏差输出的减法器，18b及19b为由比例控制运算要素及比例积分运算要素构成的、对减法器16及17输出的R相及T相输入电流指令信号与输入电流检测信号之偏差进行比例积分(PI)控制后输出R相控制信号及T相控制信号的R相及T相电流控制器，20为进行零减去R相及T相电流控制器18b及19b输出的R相控制信号及T相控制信号的减法运算后作为S相控制信号输出的减法器，21为输出三角波载波的载波振荡器，22、23及24为将R相、S相及T相控制信号与载波进行大小比较后输出脉宽调制信号的比较器，25为根据这些R相、S相及T相的脉宽调制信号、输出对PWM控制变换器2的开关器件201～206进行通断控制的信号的栅极电路。下面就该以往装置的动作加以说明。首先，将通过电压检测电路7b检测的直流电压检测值VDC^与电压设定器6设定的电压设定信号VDC*输入减法器8，求得偏差eV＝VDC*-VDC^。该偏差eV输入电压控制器9d，进行比例积分控制，然后将输入电流波峰值指令信号IPEAK*输出。该波峰值指令信号IPEAK*输入乘法器12及13，与另一输入、即单位正弦波发生器11产生的R相及T相单元正弦波信号互相相乘。R相及T相单位正弦波信号是与三相交流电源1的R相及T相电压同步的交流基准信号，是将交流电压检测器10检测的三相交流电源1的交流电压作为输入构成单位正弦波发生器11的电流基准信号发生器的输出信号。由乘法器12及13输出R相输入电流指令信号iR*及T相输入电流指令信号iT*。将乘法器12输出信号的R相输入电流指令信号iR*及电流检测器14输出信号的R相输入电流检测信号iR输入减法器16，计算偏差eiR＝iR*-iR并输出。同样，将乘法器13输出信号的T相输入电流指令信号iT*及电流检测器15输出信号的T相输入电流检测信号iT输入减法器17，将偏差eiT＝iT*-iT输出。该电流偏差eiR及eiT分别输入R相电流控制器18b及T相电流控制器19d，分别进行比例积分控制后输出R相及T相控制信号SR*及ST*。这里，S相控制信号SS*是利用减法器20进行零减去R相控制信号SR*及T相控制信号ST*的减法运算而得到。R相电流控制器18b、减法器20及T相电流控制器19b的输出信号即R相、S相及T相控制信号SR*、SS*及ST*，分别利用比较器22、23及24与载载波发生器21输出的三角波形载波信号进行大小比较，形成脉宽调制信号输出。该脉度调制信号输入栅极电路25，栅极电路25对PWM控制变换器2输出控制信号，对PWM控制变换器2的开关器件201～206进行通断控制，使PWM控制变换器2的直流电压检测值VDC^与设定信号VDC*相等，还使R相、S相及T相输入电流iR、iS*及iT*与是正弦波信号的相应的指令信号iR*、iS*及iT*相等。在这样构成的PWM控制变换器的控制装置中，如上所述，乘法器12及13输出的R相及T相输入电流指令信iR*及iT*为指令信号，电流检测器14及15输入的R相及T相输入电流检测信号iR及iT为负反馈信号，R相电流控制器18b及T相电流控制器19b构成电流控制小闭环。该R相电流控制器18b及T相电流控制器19b有利用微处理器等通过数字控制来实现的方法，也有利用运算放大器等通过模拟控制来实现的方法，在用数字控制实现时，存在由于取样延迟而造成的滞后时间，与用模拟控制实现时相比，不能设计快速响应的控制系统。其结果产生了一系列问题，包括PWM控制变换器2开关器件201～206的通断延迟、接通电压产生的电压指令值VDC*与实际电压的误差、由于三相交流电源1交流输入电压的失真等造成交流输入电流波形为非正弦波，产生波形失真、产生由该失真引起的高次谐波等。因此，为了使输入电流波形较好地接近正弦波，采用无取样延迟、能使电流控制系统有快速响应的模拟控制方式较好。电压控制器9d也同样，为了能控制PWM控制变换器2的直流侧电压较好地跟踪设定值，作为能得到快速响应的控制器，也希望采用无取样延迟、能使电压控制系统有快速响应的模拟控制方式。图29所示为R相或T相电流控制器的详细电路构成图。在该电路图中给出了采用运算放大器进行模拟控制情况下，比例积分控制器的R相电流控制器18b的详细构成。在图29中，101～103为固定电阻器，104为电容器，105为运算放大器，106及107为驱动运算放大器105的控制电源正电压及负电压输入端，108为输入端，109为输出端。在这样构成的R相电流控制器18b中，当输入端108的输入信号连续一定时间以上为正极性或负极性时，相当于比例积分动作的积分项的电容器104电压向正方向或负方向持续增加，至少不会在正负电压输入端106及107输入的控制电源正电压以下或负电压以上，被制制在某一定的数值，呈输出饱和状态。另外，当输入端108的输入信号较大时，经运算放大器105放大的输出信号，也至少不会在正负电压输入端106及107输入的控制电源正电压以下或负电压以上，被限制在某一定的数值，呈输出饱和状态。T相电流控制器19b的构成也相同，完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：今中晶，安藤太郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：