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OUTPUT AND PHASE CONTROL METHOD FOR CONVERTER

Patent code P07A011395
File No. /NO33420
Posted date Nov 9, 2007
Application number P2003-406876
Publication number P2005-168254A
Patent number P4459602
Date of filing Dec 5, 2003
Date of publication of application Jun 23, 2005
Date of registration Feb 19, 2010
Inventor
  • (In Japanese)村井 敏昭
  • (In Japanese)柏木 隆行
  • (In Japanese)山本 貴光
  • (In Japanese)長谷川 均
  • (In Japanese)佐野 孝
  • (In Japanese)田中 孝佳
Applicant
  • (In Japanese)公益財団法人鉄道総合技術研究所
  • (In Japanese)東洋電機製造株式会社
Title OUTPUT AND PHASE CONTROL METHOD FOR CONVERTER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output and phase control method for a converter capable of obtaining good output characteristics by directly controlling an output with an expression proportional to DC power, thus eliminating conventional interference between output control and phase control of the converter.
SOLUTION: In this output and phase control method for the converter, 1/K=Rc/Z2 proportional to a DC power P is PI controlled directly by the output. An equivalent resistance Rc and an equivalent inductance Lc of the converter are determined from a gain K and a phase command value ϕ in an output control system and an AC circuit impedance expression to restrain fluctuations in DC power during driving the converter. A reference symbol Z is an impedance for the whole AC circuit.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


本発明は交流電力を直流電力に変換するコンバータに関するもので、交流側の力率を変化させる機能を有する。その例として超電導磁気浮上式鉄道の車上電源として検討されている誘導集電装置について述べる。
従来、超電導磁気浮上式鉄道の車上電源として、地上コイルが作る高調波磁界を利用する誘導集電装置が検討されている(非特許文献1)。この装置は、高調波磁界から誘導電圧を発生する集電コイルと交流電力を直流電力に変換する変換器から構成されるが、集電コイルのリアクタンス分が大きいため、通常の全波整流器等では十分な電力が得られず、力率を1に制御すること(力率1制御)が可能なPWMコンバータを用いている。



また、正確な力率1制御を行うために、誘導電圧を検出することなく、瞬時電流から無効電力を補償する方式(瞬時電流制御方式)を提案し、採用している(非特許文献2)。この瞬時電流制御方式では、単純なRC回路の発生電圧と等価になるように、瞬時電流からコンバータ電圧を発生し、集電コイルのリアクタンス電圧降下分を補償する。また、車上へ必要な電力を供給するために、出力制御も同時に行う必要があり、等価的なRC回路のリアクタンス定数にて力率1制御を行いつつ、抵抗定数にて出力制御を実施する。更に、誘導集電装置は、無効電流によって発生する電磁力にて、車両振動を抑制する磁気ダンピングを発生でき、車両の乗り心地向上が期待されている(非特許文献3)。しかし、この場合、車両振動に合わせて、任意の位相に制御する必要があり、やはり等価的なRC回路のリアクタンス定数にて制御するが、この時に出力が変化してしまうので、出力制御系との協調が重要な課題である。



本発明では、コンバータの出力制御と位相制御の干渉が少ない制御系を提案し、動作シミュレーション等にてその有用性を示す。
【非特許文献1】
村井,長谷川,藤原:「側壁浮上方式における誘導集電の特性改善」,電学論D,117,1,pp.81-90(1997-1)
【非特許文献2】
渡邉,上野,竹内,永渕,林,斉藤:「瞬時電流検出による浮上式鉄道車両誘導集電用PWMコンバータ」,電学論D,115,3,pp.348-353(1995-3)
【非特許文献3】
藤原,村井,長谷川:「誘導式磁気浮上での集電コイルを利用する磁気ダンピング」,電学論D,119,2,pp.254-259(1999-2)
【非特許文献4】
山本,村井,長谷川,塩田,田中,大山:「分散型誘導集電用PWMコンバータ装置の性能向上」,平成12年電気学会産業応用部門大会,pp.467-470(2000-8)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、コンバータの出力・位相制御方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルの反作用磁界の高調波成分を集電する車上の集電コイルを有する交流側の誘導集電装置と、直流側の車上電源との間に制御系を有する電力制御用コンバータにおいて、該制御系が、前記誘導集電装置から得られる集電電力と出力指令値とが入力される第1の加算器と、該第1の加算器の出力から電力制御比例ゲインを介して得られる出力と前記電力制御比例ゲインと並列に配置される積分部及び電力制御積分ゲインを介して得られる出力とが入力される第2の加算器と、該第2の加算器の出力と該制御系の最小ゲインとが入力される第3の加算器と、該第3の加算器の出力と位相指令値φが入力されて、電力制御用コンバータの等価抵抗RC が出力される電力制御用コンバータの等価抵抗RC 演算部と、電力制御用コンバータの等価抵抗RC と前記位相指令値φが入力され、電力制御用コンバータの等価インダクタンスLC ×ωの値を得るωLC 演算部とを備え、前記車上電源としての直流電力Pに比例する1/K=RC /Z2 (Zは前記交流側の誘導集電装置の集電回路全体のインピーダンス)を直接、直流出力にてPI制御し、出力制御系におけるゲインKと位相指令値φ及び集電回路インピーダンス式から前記等価抵抗Rc 及び前記等価インダクタンスLc を決定し、変動パラメータを予め見込んだ前記等価抵抗Rc により、前記電力制御用コンバータの駆動時の直流電力の変動を低減することを特徴とするコンバータの出力・位相制御方法。

【請求項2】
 
請求項1記載のコンバータの出力・位相制御方法において、前記等価抵抗Rc
【数1】
 


等価インダクタンスLc
ωLc =ωLS +(Rc +RS )tanφであることを特徴とするコンバータの出力・位相制御方法。
ここで、ωは2πf、RS は交流回路の抵抗、LS は交流回路のインダクタンスである。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003406876thum.jpg
State of application right Registered
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