JPH0382369A

JPH0382369A - 電力変換器

Info

Publication number: JPH0382369A
Application number: JP1217265A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukuda; 哲福田; Hiromi Inaba; 博美稲葉; Takeyoshi Ando; 武喜安藤; Toshiaki Kurosawa; 黒沢　俊明; Akihiro Nokita; 昭浩軒田
Original assignee: Hitachi Elevator Engineering and Service Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Elevator Engineering and Service Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-08
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH0783609B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、コンバータ装置等の電力変換器の制御装置に
係り、特に、周波数可変のインバータ装置に対する電力
を供給するために用いて好適なコンバータ等の電力変換
器に関する。

［従来の技術］従来技術によるインバータ装置として、電流形インバー
タ装置、電圧形インバータ装置が知られている・。電流
形インバータ装置は、一般に、交流を直流に変換する際
に、交流電源電圧と同期をとり、電源電圧との位相差に
より出方電流を１１１ｍする方式のコンバータ装置がら
直流電流を供給される。また、電圧形インバータ装置は
、交流電源電圧との位相差により出力電圧が制御される
コンバータ装置から直流電圧の供給を受けるのが一般的
である。

すなわち、インバータ装置は、コンバータ装置部で、交
流電源電圧との位相差により制御される。

コンバータ装置の出力端の電流、あるいは、電圧を、分
配することにより、直流を交流に逆変換し、負荷である
電動機等に三相交流を与えるものである。

なお、インバータ装置に間する従来技術として、例えば
、特願昭６１−２８７５号（特開昭６２−１６３５７９
号公報参照）等に記載された技術が知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記電流形インバータ装置に電力を供給するコ
ンバータ装置は、何らかの理由により、交流電源との位
相差を急峻に変化させる指令が与えられた場合、コンバ
ータ出力端の直流電圧、電流が急激に変化し、インバー
タ装置の出力電流にリプルを生じさせて、負荷である電
動機に騒音を発生させ、また、急峻な電流変化と、回路
のインダクタンス分とにより、Ｌ−ｄ　ｉ　／　ｄ　ｔ
で表わされる過電圧を発生させ、インバータ、コンバー
タを構成する主スイツチング素子を破壊させてしまうと
いう問題点を有している。

また、前記電圧形インバータ装置に電力を供給するコン
バータ装置も、何らかの理由により、交流電源との位相
差を急峻に変化させる指令が与えられた場合、前述と同
様な問題点を生じさせる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、交流
電源との位相差を急峻に変化させる指令が与えられた場
合にも、コンバータの出力端の電圧、電流を急激に変化
させることなく、インバータ装置の出力にリプルを生じ
させることのないコンバータ装置等の電力変換器を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば前記目的は、コンバータ装置に対する総
合位相指令の変化率が、予め設定した所定値を越えた場
合、前記総合位相指令の変化率を制限し、前記所定値を
越えないように補償することにより達成される。

［作　用］総合位相指令の変化率に制限を設けることにより、位相
指令が急峻に変化した場合にも、電源との位相を考慮し
た実際の総合位相指令の変化率は、予め設定されている
所定値を越えることがなく、緩やかに変化するので、コ
ンバータの出力電流、電圧を緩やかに変化させることが
でき、過電圧、過電流の発生を低く抑え、インバータ装
置をスムーズに動作させることができる。

［実施例ゴ以下、本発明による電力変換器の実施例を図面により詳
細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
、第２図は本発明の実施例による総合位相指令の変化率
のチエツク処理を説明するフローチャート、第３図、第
４図はインバータの出力波形の例を示す図である。第１
図において、１は三相交流電源、２．６は過電圧抑制コ
ンデンサ、３は電流形コンバータ部、４は直流リアクト
ル、５は電流形インバータ部、７は誘導電動機、８は直
流電流検出器、９は比較器、１０は一次電流指令供給端
子、１１．１２はマイコンである。

第１図に示す本発明の第１の実施例は、主スイツチング
素子としてのトランジスタ３１〜３６により構成され、
マイコン１１により制御されて、三相交流電源１の電力
を直流に変換する電流形コンバータ部３と、主スイツチ
ング素子としてのトランジスタ５１〜５６により構成さ
れ、マイコン１２により制御されて、前記コンバータ部
３からの直流電力を、三相交流電力に変換し、負荷の−
例として示した誘導電動機７を制御する電流形インバー
タ部５とにより構成されている。

コンバータ部３を制御するマイコン１１は、三相交流電
源１からの電源同期信号１３と、コンバータ出力電流を
検出する直流電流検出器８の検出電流ｊ　ｌ　と−次電
流指令供給端子１０からの一次電流指令ｉ−とを比較す
る比較器９の出力である電流偏差１−−ｉ、とを受は取
り、トランジスタ３１〜３６を制御するパルスパターン
を発生させるものである。

そして、マイコン１１は、関数器１００を用いて位相指
令θ零と、通流率指令γ零とを作成する処理と、この位
相指令０本と電源電圧位相とを考慮して、総合位相指令
θ−を算出する処理と、この総合位相指令θ−の変化率
を所定値以下とする処理と、この総合位相指令θ−の変
化率チエツク処理後の値と通流率指令γ零とにより、消
弧、点弧させるトランジスタを決定し、そのタイミング
を設定する処理とによる、通常処理Ｆ１００Ｏを備えて
いる。

この通常処理Ｆ１００Ｏは、所定の間隔で発生するタイ
マ割り込みにより起動され、処理の実行を開始する。

このパルスパターン発生のための前述の処理フローが、
第１図のマイコン１１を示すブロック内に示されており
、以下、これについてさらに詳細に説明する。

（１）まず、タイマ割込みにより通常処理Ｆ１００Ｏが
起動されると、マイコン１１は、直流電流検出器８によ
り検出された電流値１．と、−次電流指令値ｉ−とを比
較する比較器９からの電流偏差ｉμｍｉ、により、関数
器ｌＯＯを用いて位相指令０本と、通流率指令γ零とを
作成する。関数器ｌＯＯは、位相指令θ車用の関数１０
２と、通流率指令γ本川の関数１０１とを備えて構成さ
れている（ステップＦＩ１００）。

（２）前述で作成した位相指令θ宰と電源電圧位相とに
より、総合位相指令θＴ零を算出する（ステップＦ１２
００）。

（３）次に、前述で算出された総合位相指令θ−の変化
率のチエツクを行なう。この処理の詳細なフローが第２
図に示されており、この処理については後述する（ステ
ップＦ１３００）。

（４）前述のステップＦ１３００でチエツクされ、必要
により修正された、総合位相指令θ−と、ステップＦｌ
ｌＯＯで算出された通流率指令γ宰とを用いて、トラン
ジスタ３１〜３６を消弧、点弧させる順番と、そのタイ
ミングを設定する（ステップＦ１４００）。

前述したステップＦｌ　３００は、総合位相指令θ−の
変化率をチエツクし、その変化率が所定値を越えた場合
、変化率が所定値を越えないように修正する処理を行な
う、以下、第２図のフローを参照して、この処理を説明
する。

（１）まず、前回の最終総合位相指令０７−と、処理ス
テップＦ１２００で算出された今回の総合位相指令θ−
とを比較し、その指令値の変化率を算出する（ステップ
Ｆ１３１０）。

（２）次に、この指令の変化率と、予め設定されている
所定値とを比較し、指令の変化率が所定値以内であれば
、ステップＦ１２００で算出された総合位相指令θ−を
出力して、総合位相指令θＴｓの変化率チエツク処理Ｆ
１３００を終了する（ステップＦ１３２０）。

（３）ステップＦ１３２０で、変化率が所定値を越える
場合、前回の最終総合位相指令θＴ−と、処理ステップ
Ｆ１２００で算出された今回の総合位相指令θ−との大
小を比較し、今回の総合位相指令θ−が、前回より大き
い側に変化したのか、小さい側に変化したのかを判定す
る（ステップＦ１３３０）。

（４）ステップＦ１３３０で、今回の総合位相指令θ−
が、前回より大きい側に変化している場合には、前回の
最終総合位相指令θ７゜零に予め定められた所定値を加
算した値を、修正した今回の総合位相指令θ−として出
力して処理を終了する（ステップ１３４０）。

（５）ステップＦ１３３０で、今回の総合位相指令θＴ
＊が、前回より小さい側に変化している場合には、前回
の最終総合位相指令θ１゜零がら予め定められた所定値
を減算した値を、修正した今回の総合位相指令θ−とし
て出力して処理を終了する（ステップ１３５０）。

前述゛した総合位相指令θ−の変化率チエツク処理Ｆｌ
　３００で修正された、今回の総合位相指令θ−は、次
回のタイマ割込みによる通常処理Ｆ１００Ｏの処理を実
行する場合に、前回の最終総合位相指令θＴ−として使
用される。

前述のようにして決定された総合位相指令θ−は、当然
ながら、予め定められた所定値を越えることなく、緩や
かに変化するものであり、コンバータ部３の出力電圧、
電流の変化が急激にならないようにすることができる。

従って、前述した本発明の第１の実施例によれば、従来
、電流形コンバータ部３に対する総合位相指令θ−が急
激に変化した場合に発生していた、インバータ部５の出
力電流リプルを少なくすることができる。

第３図は、本発明を適用しない従来技術の場合のインバ
ータの出力波形を示し、第４図は、本発明を適用した場
合のインバータの出力波形を示している。この第３図及
び第４図から理解できるように、本発明の第１の実施例
は、インバータ部５の出力電流リプルを少なくすること
ができるものである。

但し、前述した本発明の実施例において、総合位相指令
θ−の変化率の制限値を、あまり小さく設定すると、制
御位相の変化が遅れ制御系の応答を悪化させることにな
るので、総合位相指令θ−の変化率の制限値は、許され
る範囲内で、できるだけ大きく設定することが望ましい
。

第５図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
であり、図の符号は第１図の場合と同一である。

第５図に示す本発明の第２の実施例は、通常処理Ｆ１０
０Ｏにおける、処理ステップＦ１１５０において、位相
指令θ零の変化率に制限を加えるようにした点で、第１
図により説明した本発明の第１の実施例と相違し、その
他の点では、第１の実施例と同一である。

一般に、コンバータにおいては、電源位相と位相指令θ
富とにより、総合位相指令θ−を求めているが、電源位
相は、タイマ割り込みにより一定量で増加するものであ
るので、位相指令θ傘の急変が、すなわち、総合位相指
令θ−の急変となる。

従って、位相指令０本の変化率を所定値以下に制限する
ことは、総合位相指令θ−の変化率に制限を設けたこと
と等価となる。

このため、第５図に示す本発明の第２の実施例は、前述
した本発明の第１の実施例と同様な効果を奏することが
できる。

第６図は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。第６図において、５は電圧形インバータ部、１
４．１５は電圧形コンバータを構成する電力変換器、１
６は平滑コンデンサ、１７は比較器であり、他の符号は
第１図の場合と同一である。

第６図に示す本発明の第３の実施例は、本発明を電圧形
コンバータの制御に適用したものであり、従って、イン
バータ部５も電圧形として構成されている。

この実施例において、マイコン１８は、比較器１７から
の、コンバータ出力電圧ＶＣと一次電圧指令Ｖ−との偏
差により、電圧形コンバータを構成する電力変換器１４
．１５を制御する制御信号を作成するものであり、前記
偏差を用いて、電源電圧との位相を制御する通常処理Ｆ
２０００を備えて構成されている。

この通常処理Ｆ２０００は、コンバータ部の出力電圧を
制御するものであるが、その構成は、前述の本発明の第
１の実施例における通常処理Ｆ１０００と本質的に同一
である。そして、この通常処理Ｆ２０００は、コンバー
タ出力電圧Ｖ０と一次電圧指令Ｖ−との偏差により算出
される総合位相指令θ−の変化率チエツク処理Ｆ２３０
０を備えている。

この総合位相指令θ−の変化率チエツク処理Ｆ２３００
は、前述した処理Ｆ１３００と同様な処理を行なうもの
であり、総合位相指令θ−が急変しないように制限して
いる。

従って、前述した本発明の第３の実施例は、コンバータ
の出力電圧を緩やかに変化させるので、この直流電圧を
分配するインバータの出力電圧に、リプルを生じさせる
ことがなく、また、インバータ部とコンバータ部との間
の電位差が急変することがないため、過電流を発生させ
ることもない。

なお、第６図において、電圧形コンバータを構成する電
力変換器１４．１５をサイリスタで構成するように示し
ているが、トランジスタ等の他のスイッチング素子によ
り構成してもよい。

第７図は本発明の応用例を示す第４の実施例の構成を示
すブロック図である。第７図において、２０は巻胴、２
１は主ロープ、２２は乗りかご、２３は平衡おもりであ
り、他の符号は第１図の場合と同一である。

この本発明の第４の実施例は、第１図に示した本発明の
第１の実施例における、電流形インバータ部５の負荷で
ある誘導電動機７に、巻胴２０を連結し、この巻胴２０
に主ロープ２１を巻きつけ、その両端に乗りかご２２と
平衡おもり２３とを装備して、本発明をエレベータ−の
駆動用に適用したものである。

この本発明の第４の実施例によれば、インバータの出力
電流に電流リプルが生じないため、電流リプルにより、
誘導電動機７にトルクリプルを生じさせることがなく、
このトルクリプルによる、乗りかごの振動、電動機の騒
音の発生を防止することができる。

第８図は本発明の応用例を示す第５の実施例の構成を示
すブロック図であり、図の符号は第６図、第７図の場合
と同一である。

この本発明の第４の実施例は、第６図に示した本発明の
第１の実施例における、電圧形インバータ部５の負荷で
ある誘導電動機７に、巻胴２０を連結し、この巻胴２０
に主ロープ２１を巻きつけ、その両端に乗りかご２２と
平衡おもり２３とを装備して、本発明をエレベータ−の
駆動用に適用したものである。

この本発明の第５の実施例によれば、前述した本発明の
第４の実施例と同様に、インバータの出力電流に電流リ
プルが生じないため、電流リプルにより、誘導電動機に
トルクリプルを生じさせることがなく、このトルクリプ
ルによる、乗りかごの振動、電動機の騒音の発生を防止
することができる。

前述した本発明の応用例である第４、第５の実施例は、
本発明によるコンバータにインバータを接続し、該イン
バータの負荷となる電動機によりエレベータ−を駆動す
るものであったが、本発明は、コンバータに直接電動機
等の負荷を接続するような応用にも適用することができ
る。

第９図は本発明のさらに他の応用例を示す第６の実施例
の構成を示すブロック図である。第９図において、２４
は界磁制御装置、２５は直流電動機であり、他の符号は
第７図の場合と同一である。

この本発明の第６の実施例は、電流形コンバータ部３の
出力に直流電動機２５を接続し、該電動機２５によりエ
レベータ−を駆動するようにした応用例である。この応
用例では、界磁巻線が界磁制御装置２４により制御され
、直流電動機２５の回転子が本発明による電力変換器で
あるコンバータにより制御されている。

このような、本発明の第６の実施例においても、本発明
を適用することにより、コンバータの出力リプルを抑制
することができるので、電動機騒音、乗りかご振動の発
生することのないエレベータ−を実現することができる
。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、位相指令の急変等
によって総合位相指令が急峻に変化する場合にも、この
総合位相の変化率を所定値以下に抑えることができるの
で、コンバータの出方電流、あるいは、出力電圧に含ま
れるリプルを低く抑えることができ、これにより、コン
バータに接続されるインバータの出力電流のリプルを低
く抑えることができる。

従って、本発明によれば、電動機等の負荷に、電流リプ
ルに起因する、トルクリプル、電動機騒音、高調波損失
等を発生させることがなく、また、過電圧、過電流が発
生することのない、低高調波で信頼性の高い電力変換器
を提供することができ、エレベータ−等の制御に適用し
た場合に、低騒音、低トルクリプルの高性能な運転制御
を行なわせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
、第２図は本発明の実施例による総合位相指令の変化率
のチエツク処理を説明するフローチャート、第３図、第
４図はインバータの出力波形の例を示す図、第５図は本
発明の第２の実施例の構成を示すブロック図、第６図は
本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図、第７図
は本発明の応用例を示す第４の実施例の構成を示すブロ
ック図、第８図は本発明の応用例を示す第５の実施例の
構成を示すブロック図、第９図は本発明のさらに他の応
用例を示す第６の実施例の構成を示すブロック図である
。ｌ・・・・・・三相交流電源、２．６・・・・・・過電
圧抑制コンデンサ、３・・・・・・コンバータ部、４・
・・・・・直流リアクトル、５・・・・・・インバータ
部、７・・・・・・誘導電動機、８・・・・・・直流電
流検出器、９．１７・・・・・・比較器、ＩＯ・・・・
・・−次電流指令供給端子、１１．１２．１８・・・・
・・マイコン、１４．１５・・・・・・電圧形コンバー
タを構成する電力変換器、１６・・・・・・平滑コンデ
ンサ、２０・・・・・・巻胴、２１・・・・・・主ロー
プ、２２・・・・・・乗りかご、２３・・・・・・平衡
おもり、２４・・・・・・界磁制御装置、２５・・・・
・・直流電動機。第２図第３図第４図第６図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、交流を直流に変換するコンバータと、該コンバータ
の直流側に接続され、直流電流のリプルを平滑する直流
リアクトルとを備えた電力変換器において、前記コンバ
ータの出力電流を制御する総合位相指令の変化率を所定
の値以下に抑える手段を備えることを特徴とする電力変
換器。２、交流を直流に変換するコンバータと、該コンバータ
の直流側に接続され、直流電圧のリプルを平滑するコン
デンサとを備えた電力変換器において、前記コンバータ
の出力電圧を制御する総合位相指令の変化率を所定の値
以下に抑える手段を備えることを特徴とする電力変換器
。３、前記総合位相指令の変化率を所定の値以下に抑える
手段を、位相指令の変化率を所定の値以下に抑える手段
により構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の電力変換器。４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
電力変換器の出力に、電流形インバータが接続されたこ
とを特徴とする電力変換器。５、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
電力変換器の出力に、電圧形インバータが接続されたこ
とを特徴とする電力変換器。６、特許請求の範囲第４項または第５項記載の電力変換
器の出力に接続された誘導電動機により駆動されること
を特徴とするエレベーター装置。７、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
電力変換器の出力に接続された直流電動機により駆動さ
れることを特徴とするエレベーター装置。