JPH0471370A - 電力変換装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は力行、回生を行う負荷に対し電力を供給する電
力変換装置に係り、特に力行時の高力率運転と、力行運
転、回生運転の運転モード切り替え時の安定性が優れた
電力変換装置に関する。

（従来の技術） 電圧形インバータ等に代表される力行、回生を行う負荷
装置を複数台運転する場合、これらの負荷に対して、回
生機能を有する共通の電力変換装置を用いて運転する事
は一般に行われている。

従来の電圧形インバータに対して、共通の電力変換装置
を用いた場合の構成と動作に付いて第３図を用いて説明
する。

この電力変換装置は交流電源１を直流に変換する為の１
組の順変換器２と、負荷からの回生電力を交流電源系統
に回生させる為の逆変換器４からなり、これら２組の変
換器はサイリスタ等の制御整流素子で構成され、互いに
並列接続されている。

直流出力は平滑リアクトル５を経由し、平滑コンデンサ
６に接続され、負荷装置である複数の直流入力の電圧形
インバータ装置７に供給されそれぞれのインバータは電
動機８を駆動するように主回路が構成される。

このように構成された電力変換装置の動作））ＩＣ理を
以下に述べる。

変換器の出力電圧Ｖｄｃは電圧基準設定器９により設定
されるＶＲＩ！Ｆと、出力電圧検出器１０により検出さ
れる電圧フィードバック信号ＶＦＩＩ　と比較され、電
圧制御回路１１に入力される。

電圧制御回路１１は、比例・積分、リミッ１〜及びオー
バーシュート補正等から構成されており、出力は電流基
準信号工、□となり、電流制御回路１４、及び変換器選
択回路１５に入力される、電流制御回路１４は電流検出
器１６から得られるＩ　ＦＢＫと■Ｒ□が一致するよう
に制御し位相制御回路１７に対して変換器が出力する電
圧指令を与える、位相制御回路１７では電流基準の極性
により決定される変換器選択回路１５の出力と、電圧指
令に基ずいて変換器に出力するゲートパルスを調整する
。

以上の動作により、変換器出力電圧ＶＯＣはインバータ
装置７の入力定格電圧と一致するように制御される。従
って、並列に接続された複数の負荷インバータ装置が全
体的に力行動作で運転している場合は、本電力変換装置
は順変換器２を用いて運転し、負荷インバータ装置がモ
ータの減速等により回生動作となった場合には、順変換
器２の運転を中止した後に、逆変換器４を用いた運転に
切り替わる。回生動作から力行動作へも同様に逆変換器
４の運転を中止した後、順変換器２を用いた運転に切り
替わる。

（発明が解決しようとする課題） 従来装置においては、変換器の転流動作が電源転流方式
であるため、変換装置の人力交流電源ｌの電圧■ａｃを
変換装置の出力電圧Ｖｄｃと同程度に選択する必要が有
る、従って、運転の大半を占める力行運転状態での運転
力率が低下する（一般に６５〜７５％程度）という問題
点が有った。

また、第４図は運転時の負荷電流■１、変換器出力電圧
工２、変換器出力電圧Ｖ［）Ｃを示す波形図である。

この場合、運転状態が力行動作から回生動作、または回
生動作から力行動作に切り替わる場合にデッドタイムＴ
Ｉ）が生じる。このデッドタイムは数ｍ　Ｓ　Ｅ　Ｃ程
度である、この間に回生電力が急激に増加するような負
荷電動機の一斉減速等を行った場合、平滑コンデンサ５
が過充電となり、変換器出力電圧が過電圧となる、また
力行電力が急激に増加するような負荷電動機の一斉加速
等を行った場合変換装置の出力電圧の低下を生じる、こ
れは電力変換装置及び負荷インバータ装置にとって重大
な支障を引き起こす恐れがあるという問題点があった。

従って、本発明の目的は通常運転時に高力率運転を行う
と共に、力行から回生あるいは、回生から力行への運転
モードの切り替わり時に生じるデシｌ−タイムを無くし
、安定に動作する電力変換装置を提供する事にある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、ダイオードによ
り構成された順変換器とサイリスタ等の制御整流素子に
より構成された逆変換器を有し、順変換器に入力される
交流電源の電圧を変換器出力電圧よりも低く選定し、逆
変換器に入力されろ交流電源電圧を変換器出力電圧と同
程度に選定する。

制御回路においては順変換器を通じて平滑コンデンサを
充電した場合の変換器出力電圧よりも少し大きな電圧基
準を設定し、力行運転中は電圧制御回路の出力をそのリ
ミット値まで飽和状態とし、その出力と予め設定された
最低回生電流基準とを比較し、いずれか小さい方の信号
を電流制御回路に出力する手段により、変換器出力が力
行時には最低回生電流基準を、回生時には回生電力に応
じた電流基準を連続的に得るようになっている。

（作用） この結果、運転の大半を占める力行運転時にはダイオー
ドにより構成された順変換器で余波整流を行うので運転
力率が向上する（約９５％程度）。

また、力行運転中には電圧制御回路の電圧基準が出力電
圧より大きい為、その出力信号はリミット値まで飽和し
、最低回生電流基準より太きくなリ、電流基準選択回路
は最低回生電流基準を電流制御回路に対して出力する、
運転モードが回生運転になると、回生電流により平滑コ
ンデンサが充電され、電圧が上昇する、この時の電圧が
予め設定された電圧基準以上になると、電圧制御回路の
出力は小さくなり、最低回生電流基準より小さくなると
、この信号が電流基準として電流制御回路へ出力され、
以後、回生′！１ｉ力に見合った電流基準で運転され、
変換器出力電圧の上昇は予め設定した電圧基準の値に抑
えられる、この様に力行運転から回生運転に移行する場
合にも、プツトタイムを生じること無く、連続的に制御
されるため、安定な運転を行う事が出来る。

（実施例） 第１図に、本発明の実施例を示す。

第１図において、第３図の従来の電力変換装置と同一部
には、同符号を用いてその説明は省略する。

第１図で順変換器２はダイオードを用いた変換器であり
、交流電源１に接続し、その電圧はＶａＣである、逆変
換器４はサイリスタを用いた変換器で、交流電源１から
昇圧された逆変換器用トランス３を経由して接続し、そ
の電圧は■８゜′であり、各電圧の関係は下式のとうり
である。

ＶａＣ≦　Ｖｄｃ ｖａｃ　　＝　　Ｖｄｃ それぞれの変換器の出力は平滑リアクトル５経由して並
列接続され、平滑コンデンサ６に接続され、負荷装置で
ある直流入力の電圧形インバータ７に直流電力を供給す
る、それぞれのインバータ装置は電動機を駆動するよう
に構成されている。

第２図は本発明による電力変換装置の運転時の波形図で
ある。

電圧基準設定器９は交流電源電圧を全波整流しコンデン
サを充電した時の電圧より少し大きな値（１０５％程度
）ＶＲＨＦに設定されているので、負荷側から電力の回
生が行われない限り電圧基準ＶＲＥＦは電圧フィードバ
ックＶＦＢＫより大きい、従って電圧制御回路１１の出
力ＡｖＲｏＩＪＴはそのリミット値まで飽和している、
この出力は電流基準選択口路１３に於いて、最低回生電
流設定回路１２で設定された最低回生電流基準ＩＲと比
較されるが、電流基準選択回路は二つの信号のいずれか
小さい方を出力するように構成されているから、力行運
転時には最低回生電流基準ＩＲが電流基準Ｉ　ＲＦＦと
して電流制御回路１４に与えられ、電流制御回路１４で
は電流検出回路１６から得られる電流フィードバックＩ
　Ｆ［ｌＫが電流基’ＲＡ　Ｉ　Ｒ７と一致するように
逆変換器４に対する電圧指令値を位相制御回路１７に与
える、位相制御回路１７はこの電圧指令値に応じてゲー
ｉ・パルスのタイミングを調整する、従って、負荷が力
行状態にある時は、本電力変換装置は一定電流を回生ず
る電流制御系として動作している。

負荷が電動機の減速等により回生運転となり、この回生
電流が最低回生電流よりも大きくなると、その回生電流
により平滑コンデンサが充電され、変換器出力電圧ｖＤ
ｃが上昇する、その大きさが、予め電圧基準設定器で設
定したＶＲＦ！ＦＲＦＦなると、電圧制御回路の動作に
よりその出力Ａ　Ｖ　ＲＯＵＴは徐々に減少し、回生電
力の大きさに対応した値になる、その値が最低回生電流
基準■、よりも小さくなると、Ａ　Ｖ　ＲＯＵＴが電流
基準Ｉ　Ｒ［！Ｆとして制御が行われるようになる、従
って、負荷が回生状態になると、本電力変換装置は変換
器出力電圧を一定に制御する電圧制御系として動作する
。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、力行運転、回生
運転をする負荷に電力を供給する電力変換装置において
、その運転時間の大半を占める力行運転時にはダイオー
ドを用いた順変換器により高力率の運転が可能となる。

また、負荷電動機の一斉減速等による、急激な回生運転
への移行時に付いても、スムーズな制御の切り替えが行
われ、過電圧の発生等が起こらない、安定な運転が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は同実施例の動作を説明するための波形図、第
３図は従来の電力変換装置の回路構成を示すブロック図
、第４図は同装置の動作を説明するための波形図である
。 １・・・交流電源　　　　２・・・順変換器３・・・逆
変換器用トランス　４・・・逆変換器５・・・平滑リア
クトル　６・・・平滑コンデンサ７・・・電圧形インバ
ータ　８・・・電動機９・・電圧基準設定器　１０・・
・電圧検出器１１・・・電圧制御回路　　１２・・・最
低回生電流設定器１３・・・電流基準選択回路　１４・
・・電流制御回路１５・・・変換器選択回路　１６・・
・電流検出回路１７・・・位相制御回路 代理人　弁理士　則　近　憲　佑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源より受電した電圧を整流し、電圧形インバータ
   等の負荷に直流電力を供給したり、負荷からの回生電力
   を交流電源系統に回生する電力変換装置に於いて、交流
   から直流への変換を行う一組のダイオードから成る順変
   換器と、直流から交流へ変換を行う一組のサイリスタか
   ら成る逆変換器とを備え、力行運転中には二つの変換器
   を用いて一定電流を回生させ循環電流を流す様な電流制
   御を行い、負荷からの回生により変換器出力の直流電圧
   が上昇した場合、予め設定した値以上に電圧が上昇しな
   いように電圧制御に切り替えることを特徴とする電力変
   換装置。