专利名称：变换器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明与一种功率变换器的控制装置有关，特别涉及一种用于变换功率波 形的变换器的变换器控制装置。
背景技术：
来自变电所的交流功率通过架空线输入变压器中，在这里变换为适当的交 流电压之后向变换器供电。所提供的交流功率通过变换器变换为恒定电压的直 流功率并输出。由变换器输出的直流功率通过滤波电容器(用于使直流电压变平滑的部分)来维持更稳定的恒定电压状态，再向负载供电。但是，由变换器输出 的直流功率与负载容量的变动成比例地增减。因此，在变换器中，为了将该输 出状态维持为恒定电压，要使从输入侧提供的输入功率等于与负载容量的变动 成比例地变动的输出功率，并且通过变换器内的功率波形变换电路向输出侧供 电。另外，上述功率波形变换电路通过输出功率控制电路来控制其输出功率。作为变换器的功率波形变换电路的控制， 一般采用例如PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制方式。控制变换器的输出功率或者电压，从而使其 取决于给予功率波形变换电路的PWM脉冲宽度而增减。另外，PWM脉冲宽度 是根据变换器的输入功率和输出功率由输出功率控制电路来决定。总之，过去 的变换器的作用方式是通过将具有输入变换器的电压和电流以及从变换器中 输出的电压和电流的信息的信号提供给变换器内的输出功率控制电路，从而算 出能够使输入侧的功率和输出侧的功率相等的PWM脉冲宽度，接着通过将具有 该PWM脉冲宽度的信息的信号提供给功率波形变换电路内的开关元件，从而用 PWM方式来驱动控制，并将输出侧的电压维持为恒定电压(例如，参照专利文 献l)。[专利文献1]特开平11一32486号公报(段落0002，图2、图3、图4)由于构成各变换器的电气元器件和电路常数等内中存在有所谓的固体间 误差，所以即使是种类相同，在其瞬态响应特性中也明显存在差异。因此，存
在着以下问题即在多个变换器与负载容量变动的负载并联连接并供电的情况 下，由于上述固态间误差，从各变换器向负载的供电会产生不均衡，最终使得 一部分的变换器到达过载状态。本发明的目的在于提供一种解决上述问题的变换器控制装置，该变换器控 制装置在多个变换器与负载并联连接并供电的情况下，为了使得一部分的变换 器不会到达过载状态，而使得从所有的变换器输出的输出功率相等。发明内容本发明的变换器控制装置，其特征在于为了纠正当多个变换器与负载并 联连接时发生的变换器负载平衡的不均衡，设置检测出各变换器的输出功率、 并根据上述检测出的输出功率算出各变换器的平均输出功率的运算电路，还具 有使得各变换器的输出功率与上述平均输出功率相等的输出功率控制电路。在多个变换器与负载并联连接并供电的情况下，如上所述因为采用设置了 过去没有的算出平均输出功率的运算电路的本发明的变换器控制装置，所以达 到以下效果即能够使得从所有的变换器输出的功率相等， 一部分的变换器也 不会产生过载，能够消除各变换器的负载平衡的不均衡化。
图l是采用本发明实施形态l中使用的变换器控制装置和多个变换器的功 率提供电路的简要结构电路图。图2是采用本发明实施形态4中使用的变换器控制装置和多个变换器的功率提供电路的简要结构电路图。图3是采用本发明实施形态5中使用的变换器控制装置和多个变换器的功率提供电路的简要结构电路图。图4是采用本发明实施形态6中使用的变换器控制装置和多个变换器的功率提供电路的简要结构电路图。 标号说明 10开关电路部 11功率波形变换电路 12交流电流检测器 13交流电压检测器
14直流电流检测器15直流电压检测器 16s输入功率信号 17s输出功率信号18脉冲宽度确定部(输出功率控制电路)18s脉冲宽度信号19平均化处理部(运算电路)19s平均输出信号29分配处理部(运算电路)29s分配输出信号100同一种类的变换器120不同种类的变换器500负载具体实施方式
实施形态l下面根据附图来详细地说明本发明的实施形态l。图l是采用本发明的变换 器控制装置和多个变换器的功率提供电路的简要结构电路图。在图1中，多个 同一种类(装置结构、额恒定相同)的变换器100a至100n，通过各自具有的专用 变压器200a至200n，从多根架空线300a至300n提供交流功率。从多个变换器100a 至100n输出的直流功率通过并联连接的滤波电容器400向负载500供电。各变换器100都由直接与输电相关的部分、以及用于控制输出功率的信号 处理部分构成。变换器100a的与输电相关的部分包括利用PWM控制方式的内 装有开关电路部10a的功率波形变换电路lla、设置在该功率波形变换电路lla 的输入侧(变换器100a的输入侧)的交流电流检测器12a和交流电压检测器13a、 以及设置在输出侧的直流电流检测器14a和直流电压检测器15a。另一方面，信 号处理部分由计算对于功率波形变换电路lla的输入侧的功率的输入功率计算 部16a、计算输出侧的功率的输出功率计算部17a、以及输出功率控制电路即脉 冲宽度确定部18a构成。从脉冲宽度确定部18a输出的相当于PWM脉冲宽度的脉 冲宽度信号18as输入开关电路部10a，利用PWM控制方式来控制功率波形变换 电路lla的输出功率，这在后面将详细叙述。
将来自交流电流检测器12a的交流电流信号12as和来自交流电压检测器13a 的交流电压信号13as输入到输入功率计算部16a中，再通过将这些信号相乘来算 出输入到各变换器100a中的交流功率。另外，将算出的交流功率作为输入功率 信号16as从输入功率计算部16a输出。另一方面，将来自直流电流检测器14a的 直流电流信号14as和来自直流电压检测器15a的直流电压信号15as输入到输出 功率计算部17a中，再通过将这些信号相乘来算出从各变换器100a至100n输出的 直流功率。另外，将算出的各直流功率作为输出功率信号17as至17ns，从各输 出功率计算部17a至17n输出。将这些输出功率信号17as至17ns—起输入到算出 各变换器的平均输出功率的运算电路即平均化处理部19中，分别相加之后，用 负载500上安装的变换器的数量(n)来除，算出l台变换器的平均输出功率，作为 平均输出信号19s输出。
本发明实施形态l的变换器控制装置包括设置在各变换器100a至100n内 的上述信号处理部分(输入功率计算部16a至16n、输出功率计算部17a至17n、以 及输出功率控制电路即脉冲宽度确定部18a至18n);以及作为本发明的特征的算 出平均输出功率的运算电路即平均化处理部19。向脉冲宽度确定部18a中输入平 均输出信号19s和输入功率信号16as，根据这些信号，算出PWM脉冲宽度，并 作为脉冲宽度信号18as输入到开关电路部10a中。另外，算出PWM脉冲宽度， 使得形成输入功率波形变换电路lla中的输入功率能够与上述平均输出功率相 等的脉冲宽度。顺便提一下，过去的功率提供电路中的求出PWM脉冲宽度的方 法是采用输出功率来计算的方法，而本发明也用同样的方法来求出。
通过这样，向开关电路部10a中输入脉冲宽度信号18as，并进行控制，从而 使得功率波形变换电路Ua的输出功率(与输入功率相等)与平均输出功率相等。 因为与变换器100a结构相同的其他变换器100也同样地进行控制，所以从各自输 出的输出功率都与平均输出功率相等。因此，通过采用本发明实施形态l的变 换器控制装置，得到能够消除各变换器负载平衡的不均衡化的效果。另外，即 使从各变压器200加到各变换器100中的功率波形不同，但因为分别测定其输入 功率，并与各个变换器100相对应，从而每次确定脉冲宽度，所以具有与功率 波形的不同无关、而使得各变换器的负载平衡相等的特别效果。另外，在上述 实施形态l的功率提供电路中，是采用多根架空线300a至300n向各变压器200a 至200n提供功率，但是即使是从公共的架空线向各变压器200a至200n提供功率 的情况下，显然通过采用本发明的变换器控制装置，也同样能够使各变换器的
负载平衡相等。 实施形态2下面详细地说明本发明的实施形态2。在上述实施形态l的采用变换器控制装置和多个变换器的功率提供电路中，是用直流电流检测器14、直流电压检测 器15以及输出功率计算部17来检测并算出来自各变换器100的输出功率，并作 为输出功率信号17s来输出。与此不同的是，在本发明的实施形态2的采用变换 器控制装置和多个变换器的未图示的功率提供电路中，采用没有设置直流电压 检测器15的结构，假定直流电压是预先设定的恒定电压，则只通过使用从直流 电流检测器14检测出的直流电流信号14s，就能够算出各变换器100的输出功率， 其他结构与本发明实施形态l的功率提供电路相同。因为各变换器100本来是由恒定电压输出电路构成的，所以虽然其输出电 压伴随着负载容量的变动而渐渐变化，但是如果是像输入电源周期程度的短时 间(加在变压器上的频率的倒数)，则几乎没有变化。伴随着负载容量的变动在 短时间内主要变化的是输出电流。因此，在本发明实施形态2的功率提供电路 中，显然即使省去直流电压检测器15，也能够实现与实施形态l的功率提供电 路大致相同的电路工作。因此，在本发明实施形态2的功率提供电路中，不采 用直流电压检测器15，也能够得到消除各变换器100的负载平衡的不均衡化的效果。实施形态3下面详细地说明本发明的实施形态3。在上述实施形态l的采用变换器控制 装置和多个变换器的功率提供电路中，是采用交流电流检测器12、交流电压检 测器13以及交流功率计算部16来检测并算出来自各变换器100的输入功率，并 作为输入功率信号16s来输出。与此不同的是，在本发明实施形态3的采用变换 器控制装置和多个变换器的未图示的功率提供电路中，采用没有设置交流电压 检测器13的结构，假定交流电压是预先通过变压器200设定的恒定电压，则仅 通过测量从交流电流检测器14检测出的交流电流信号14s就能算出，其他结构与 本发明实施形态l的功率提供电路完全相同。虽然输入变换器的输入电压的有效值随着负载容量的变动而渐渐变化，但 是因为通过变压器200的电源容量很大，所以如果是像输入电源周期程度的短 时间则几乎没有变化。因此，输入变换器的输入功率的变动主要反映输入电流 的有效值进行变动。所以在本发明实施形态3的功率提供电路中，显然即使省
去交流电压检测器13，也能够实现与实施形态l的功率提供电路大致相同的电 路工作。因此，在本发明实施形态3的功率提供电路中，不采用交流电压检测 器13，也能够得到消除各变换器100的负载平衡的不均衡化的效果。实施形态4在本发明实施形态1至实施形态3的任一个的采用变换器控制装置和多个 变换器的功率提供电路中，通过测定变换器100的输入功率和输出功率，采用 由设置在各变换器100内的输入功率计算部16、输出功率计算部17、脉冲宽度 确定部18以及平均化处理部19构成的输出功率控制电路，实现相对于负载变动 的电压稳定。但是，如上述本发明实施形态2和实施形态3所述，例如，即使加在各变换 器中的输入功率和输出功率发生变化，其输入电压和输出电压如果在像其输入 电源周期程度的短时间内是几乎不发生变化的。因此，通过代替输入功率和平 均输出功率，而将取决于输入电流和平均输出电流的信号输入到脉冲宽度确定部18a中，显然能够控制使得功率波形变换电路ll的输出功率(与输入功率相等) 与平均输出功率相等。因此，本发明实施形态4的功率提供电路能够实现与实 施形态l的功率提供电路大致相同的工作。图2表示本发明的采用了变换器控制装置和多个变换器的功率提供电路的 简要结构电路图。另外，图l、图2中的同一部分和相当部分带有相同的标号。 将从设置在各变换器100a至100n内的直流电流计14a至14n输出的直流电流信号 14as至14ns—起输入平均化处理部19中，分别相加之后，通过用安装的变换器 数量(n)来除，从而算出l台变换器的平均直流电流，并作为平均输出信号19s将平均输出直流输出。从图2可知，在本发明的实施形态4中，因为能够省去交流电压检测器13、 直流电压检测器15以及输入功率计算部16、输出功率计算部17，所以能够得到 简化功率提供电路的电路结构的特别效果。即，本发明实施形态2的变换器控 制装置是由作为设置在各变换器100a至100n内的输出功率控制电路的脉冲宽度 确定部18a至18n、以及作为运算电路的平均化处理部19构成的，所以能够实现 非常简单的结构。实施形态5图3表示本发明的采用变换器控制装置和多个变换器的实施形态5的功率 提供电路的简要构成电路图。另外，图1至图3中的同一部分和相当部分标有相
同的标号。上述实施形态4的功率提供电路即图2和实施形态5的功率提供电路 即图3中的不同点在于，图2中各变换器100内设置多个直流电流计14，而不同 的是，图3中将1个直流电流计600设置在滤波电容器400和负载之间，其他的结 构与上述实施形态4相同。但是，在实施形态5中，通过将从直流电流计600输 出的直流电流信号600s输入到平均化处理部19中，再用变换器的数量(n)来除， 从而算出l台变换器的平均直流电流，并作为平均输出信号19s来输出。这是为 了控制功率波形变换电路ll的输出功率(与输入功率相等)使其与平均输出功率 相等。因此，本发明实施形态5的功率提供电路是虽然比实施形态4的功率提供 电路要减少使用的直流电流计、但却实现大致相同的工作的电路，得到能够消 除各变换器的负载平衡的不均衡化的效果。另外，在上述实施形态1至实施形态5中，为了消除各变换器100的负载平衡的不均衡化，要测定各变换器的输入功率和输出功率或者来自所有变换器的 输出功率。在实施形态l中，为了测定输入输出功率，在各变换器100内设置交 流电流检测器12a、交流电压检测器13a、直流电流检测器14a、以及直流电压检 测器15a。与此不同的是，在实施形态3中，因为考虑了构成它的功率提供电路 的特性，所以仅通过在各变换器100内设置交流电流检测器12a和直流电流检测 器14a就可以实现。也就是说，因为考虑了采用的功率提供电路的结构和特性， 所以即使使用能够检测出取决于各变换器的输入功率和输出功率或者来自所 有变换器的输出功率的信号的任何检测器或检测电路，显然也能够构成具有与 本发明的上述实施形态1至实施形态5的功率提供电路大致相同的性能的功率提供电路。实施形态6图4表示本发明的采用其他变换器控制装置和多种(装置结构、额恒定不同) 变换器120的实施形态6的功率提供电路的简要结构电路图。另外图1至图3中的 相同部分和相当部分标有相同的标号。上述实施形态l中说明的图l的简要结构 电路图是采用多个相同种类(装置结构、额恒定相同)的变换器100的电路。图4 和图l的不同点在于，图4中各变换器是不同种类的变换器120a至120n，用于控 制这些变换器的运算电路为分配处理部29，从这里输出的信号为多个分配处理 信号29as至29ns，分别供给对应的各变换器120a至120n，其他结构与上述实施 形态1相同。下面来说明分配处理部19和输出的分配处理信号29s的工作。向本发明实施形态6中所采用的变换器控制装置的分配处理部29中，输入相当于各变换器120a至120n的输出功率的输出功率信号17as至17ns。分配处理 部29由各输出功率信号17s算出向负载500提供的负载功率，同时根据算出的负 载功率，为了在各变换器的额恒定范围内分别分配并提供与该负载功率相等的 功率，而算出必要的各变换器120a至120n的分配输出功率，从而输出与之对应 的分配处理信号29as至29ns。向各变换器120a至120n内的输出功率控制电路即 脉冲宽度确定部18a至18n中分别输入分配处理信号29as至29ns。各变换器120内 的脉冲宽度确定部18随着分配处理信号29s所具有的信息，来控制各个变换器 120a至120n的输出功率，从而使得与上述分配输出功率相等。通过这样，在本发明实施形态6的功率提供电路中，即使负载500与多种不 同的变换器120并联连接，从各变换器提供給负载500的输出功率也不会超过各 变换器所具有的额恒定范围，其结果也不会造成一部分变换器达到过载的状 态，得到能够抑制各变换器的负载平衡的不均衡化的特别效果。另外，在上述实施形态1至实施形态6中，说明的是具有利用PWM控制方式 的功率波形变换电路的变换器，但是在实施功率波形变换时，也不一定要采用 PWM控制方式，如果能够利用其他控制方式进行功率波形变换，则显然也能够 得到与上述实施形态1至实施形态6相同的效果。总之，只要设置检测取决于各变换器的输出功率的信号、并根据上述检测出的信号来计算各变换器的平均输 出功率(或者分配输出功率)的运算电路，具有在适合各自的控制方式的方式中、控制各变换器的输出功率使得与上述平均输出功率(或者分配输出功率)相等的 输出功率控制电路即可。
权利要求
1.一种变换器控制装置，其特征在于，具有与负载并联连接的多个变换器；检测出所述变换器的输出功率、并根据所述检测出的输出功率来计算各变换器的平均输出功率的运算电路；以及为了使各变换器的输出功率与所述平均输出功率相等的输出功率控制电路。
2. —种变换器控制装置，其特征在于，具有与负载并联连接的多个变换器；检测出取决于所述变换器的输出功率 的信号、并根据所述检测出的信号值来计算各变换器的平均输出功率的运算电路； 以及为了使各变换器的输出功率与所述平均输出功率相等的输出功率控制电路。
3. —种变换器控制装置，其特征在于，具有与负载并联连接的多个变换器；检测出所述变换器的输出功率、从所 述检测出的输出功率算出负载功率、并算出用于在各变换器的额定范围内分配与该 负载功率相等的功率的各分配输出功率的运算电路；以及为了使各变换器的输出功率与所述各分配输出功率相等的输出功率控制电路。
4. 一种变换器控制装置，其特征在于，具有与负载并联连接的多个变换器；检测出取决于所述变换器的输出功率 的信号、从所述检测出的取决于输出功率的信号算出负载功率、并算出用于在各变 换器的额定范围内分配与该负载功率相等的功率的各分配输出功率的运算电路；以 及为了使各变换器的输出功率与所述各分配输出功率相等的输出功率控制电路。
5. —种变换器控制装置，其特征在于，权利要求2或者权利要求4中所述的取决于变换器的输出功率的信号是基于所述变换器的输出电流的信号。
6. 如权利要求1至权利要求5中的任一项所述的变换器控制装置，其特征在于， 变换器的输出功率控制电路的控制方式是PWM控制方式。
全文摘要
构成各变换器的电气零部件和电路常数等内部存在所谓的固体间误差。因此存在以下问题即在容量有变动的负载与多个变换器并联联接并供电的情况下，由于上述固体间误差而使得从各变换器向负载供电产生不均衡，使一部分变换器达到过载的状态。使用变换器控制装置，该变换器控制装置设置检测出各变换器的输出功率、并根据上述检测出的输出功率来算出各变换器的平均输出功率的运算电路，具有用于使各变换器的输出功率与上述平均输出功率相等的输出功率控制电路，这样对从各变换器向负载的提供功率进行控制。
文档编号G05F1/00GK101120503SQ20068000472
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月16日 优先权日2005年2月18日
发明者萱野博之 申请人:三菱电机株式会社