制御応答の高速化による直流コンデンサ容量の最小 ... - 長岡技術科学大学

を 検 出 する。ここで,V in は 簡 単 化 のため 定 電 圧 源 を 用 いる。
3. 制 御 方 法
〈3・1〉 出 力 電 圧 制 御
コンデンサ C の 両 端 電 圧 である 出 力 電 圧 制 御 には PI 制 御
を 用 いる。ここで 電 流 制 御 系 ACR は 電 圧 制 御 系 AVR の 応
答 に 対 して 十 分 に 高 速 であると 仮 定 し,ゲイン1のシステ
ムと 仮 定 する。
(a) AVR (Auto Voltage Regulation).
出 力 電 圧 はコンデンサ 電 流 I c により 決 定 する。ここで I c
は(1) 式 となる。
I
c
IL
2
I
out
.............................................................. (1)
これより,チョッパ 出 力 電 流 I L2 により I c を 制 御 すること
ができる。ここで 負 荷 電 流 I out を 外 乱 とする。しかし, 実 際
に 制 御 できる 電 流 は 入 力 電 流 I L1 のみであるため,I L2 から I L1
への 変 換 が 必 要 になる。
図 3 に 入 力 電 流 とチョッパ 出 力 電 流 の 関 係 図 を 示 す。I L1
は S w1 によりスイッチングされ,I L2 となる。これより,チ
ョッパの 変 調 率 をとすると I L1 と I L2 の 関 係 は(2) 式 となる。
I
I
...................................................................(2)
L2 L1
これより, 入 力 電 流 指 令 値 I L1 *は(3) 式 となる。
1
I L
I
1* L2
*
............................................................. (3)
ここで, 変 調 率 はチョッパの 昇 圧 比 をで 表 すと 定 常 状
態 では 1/と 等 しくなる。また, 電 圧 制 御 系 の 閉 ループ 伝 達
関 数 伝 達 関 数 G V は(4) 式 となる。
G
V
s
2
KVI
C
K
PV
K
s
C C
IV
........................................... (4)
電 圧 制 御 系 AVR における PI 制 御 器 のゲイン K PV および
K IV は AVR の 閉 ループ 伝 達 関 数 と 2 次 標 準 形 と 比 較 すること
で 設 計 し, 式 (5)となる。
(b) ACR (Auto Current Regulation).
図 2 システムブロック 図
Fig. 2. System block diagram.
K
PV
2
C,
K
nv
IV
2 nv
C
,
.................................... (5)
〈3・2〉 入 力 電 流 制 御
リアクトル L に 流 入 する 入 力 電 流 制 御 には n サンプル
で 制 御 対 象 を 指 令 値 に 追 従 することが 可 能 であるデッドビ
ート 制 御 を 適 用 する。これは 電 圧 制 御 における 入 力 電 流 制
御 の 影 響 を 小 さくするためである。
ここで 電 流 制 御 系 には P 制 御 器 ,PI 制 御 器 ,IP 制 御 器 を
用 いる。また, 図 2(b)より,それぞれの 制 御 器 を 用 いた 電 流
制 御 系 の 離 散 閉 ループ 伝 達 関 数 G P ,G PI ,G IP を(6) 式 ,(7) 式 ,
(8) 式 に 示 す。
T
K
PP
G
P
L
..................................................(6)
T
z K
PP
1
L
G
図 3 入 力 電 流 とチョッパ 出 力 電 流 の 関 係
Fig. 3. Relation between the input current and chopper
PI
z
2
K
(
L
output current.
PIP
T
( z 1)
K
PIP
K
L
K
T 2) z 1
L
PIP
PII
K
T
L
PII
T
K
IPI 2
T
L1
GIP
(8)
2 K
IPD K
IPD
K
IPI 2
z ( T 2) z 1
T T
L L L
2
(7)
2/6