JPH083199Y2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH083199Y2
JPH083199Y2 JP1988142108U JP14210888U JPH083199Y2 JP H083199 Y2 JPH083199 Y2 JP H083199Y2 JP 1988142108 U JP1988142108 U JP 1988142108U JP 14210888 U JP14210888 U JP 14210888U JP H083199 Y2 JPH083199 Y2 JP H083199Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 (産業上の利用分野) この考案は、サイクロコンバータ等の電力変換装置に
係り、特に、その制御回路の改良に関するものである。
(従来の技術) 三相の電動機に電力を供給するサイクロコンバータの
電流制御方式には、三相の電流検出信号を三相二相変換
し、直交する2軸のトルク電流と磁束電流に変換してこ
れをフィードバック信号とする方式がある。
第5図により、上記電流制御方式を適用したサイクロ
コンバータについて説明する。このサイクロコンバータ
は主回路と制御回路とに分けられる。
主回路は、三相交流電源1に接続された電源変圧器2
と、この電源変圧器2の二次巻線2a,2b,2cに接続された
三相グレーツ接続コンバータ3a,3b,3cとから構成され、
その出力側に接続される誘導電動機4に電力を供給して
いる。この三相グレーツ接続コンバータ3a,3b,3cはサイ
リスタが逆並列接続され、正逆両方向の電流を流すこと
ができる。
また、三相グレーツ接続コンバータ3a,3b,3cの出力側
には、負荷電流を検出する電流検出器5a,5b,5cが設けら
れ、誘導電動機4には、その速度を検出する速度検出器
6が取り付けられている。
制御回路としては、誘導電動機4の速度を設定する速
度設定器10が設けられており、この速度設定器10で設定
された速度基準信号と速度検出器6で検出された速度帰
還信号とを加算器11で加算することにより速度偏差信号
を得、これを速度制御回路12に加えている。速度制御回
路12はこの速度偏差信号を増幅して出力する。この速度
制御回路12の出力信号は、トルク電流リミット回路13に
入力され、予めトルク電流リミット回路14で設定された
値に制限され、これにより、トルク電流基準信号が得ら
れる。一方、速度検出器6で検出された速度帰還信号ω
rが磁束弱め制御回路15に入力され、二次磁束信号とし
て磁束電流基準信号が得られる。この二次磁束信号は、
磁束電流演算回路16に入力され、その出力として磁束電
流基準信号が得られる。ベクトル演算回路17は、トルク
電流リミット回路13からのトルク電流基準信号と、磁束
電流演算回路16からの理磁束電流基準信号と、定数設定
器18で設定された誘導電動機4の定数を基にしてすべり
周波数信号ωsを演算して出力すると共に、トルク電流
基準信号および磁束電流基準信号をそのまま出力する。
また、電流検出器5a,5b,5cで検出された各相の負荷電流
は、三相二相変換器19を介して、二相変換され、トルク
電流帰還信号と磁束電流帰還信号とに分離され、加算器
20,21で、各信号はベクトル演算回路17からの出力であ
るトルク電流基準信号および磁束電流信号と加算され
る。そして、加算器20からはトルク電流偏差信号Iqが、
加算器21からは磁束電流偏差信号Idがそれぞれ出力され
る。電圧指令回路22では、加算器20,21からの出力信号
とベクトル演算回路17から出力されるすべり周波数信号
ωsと、速度検出器6からの速度帰還信号とを入力し、
各相の電圧指令値Vu、Vv,Vwを演算し、その演算した出
力電圧となるよう三相グレーツ接続コンバータ3a,3b,3c
を制御する。
次に、電圧指令回路22の詳細について、第6図を用い
て説明する。
この電圧指令回路22では入力したトルク電流偏差信号
Iqと磁束電流偏差信号Idを比例積分回路30,31により各
々トルク軸電圧信号Vqと磁束軸電圧信号Vdに変換し、電
圧ベクトル演算回路32に加える。電圧ベクトル演算回路
32は、この入力したトルク軸電圧信号Vqと磁束軸電圧信
号Vdとに基づいて電圧振幅指令値を演算し、電圧振幅指
令信号Vとして出力する。また、磁束位置からの電圧位
相を演算し、電圧位相信号θを出力する。一方、すべり
周波数信号ωsと速度帰還信号ωrは加算器33にて加算さ
れ、その後積分器34を介して磁束位置信号θrに変換さ
れる。この変換された磁束位置信号θrは、加算器35に
て、電圧ベクトル演算回路32からの電圧位相信号θと加
算され電圧位相指令値が算出され、電圧位相指令信号θ
vとして、電圧ベクトル演算回路32からの電圧振幅指令
信号Vとともに、電圧指令器36,37,38に入力される。電
圧指令器36,37,38では、各相の出力電圧指令値Vu,Vv
Vwを次式により算出する。
Vu=Vsinθv …(1) Vv=Vsin(θv-120) …(2) Vw=Vsin(θv-240) …(3) ただし V:電圧振幅指令値 θv:電圧位相指令値 である。
次に、各相のコンバータ3a,,3b,3cは第7図に示すよ
うに、正群変換器51aと負群変換器51bとで構成されてい
る。このように、構成されたサイクロコンバータは出力
電流の極性に応じて三相ブリッジ接続素子の正群か負群
かが選択される。すなわち、出力電流を正方向に流す時
は正群変換器51aが、負方向に流す時は負群変換器51bが
選ばれ、これにより連続した相電圧が出力される。
この正群から負群への変換器の切換動作において必要
なことは、今まで流れていた変換器の電流を零にしてゲ
ートブロックを行った後、反対側の変換器に電流を流す
べく動作させることである。すなわち、切換前後の出力
電圧および電流が滑らかにつながるように変換器の出力
電圧は正群、負群の切換前後で同一の値を出力する。
第6図に示した電流位相演算回路39および正、負群変
換器切換回路40Aはこのためのもので、先ず、電流位相
演算回路39において、ベクトル演算回路17(第5図)で
演算されるトルク電流偏差信号Iqおよび磁束電流偏差信
号Idから電流位相θ0(θ0=tan-1Iq/Id)を求め、さ
らに、磁束位置信号θrと加算して得られた電流基準位
相θ1(θ1=θ0+θr)の正弦値sinθ1の極性に応じて
正、負群変換器切換回路40Aが、U.V.W相が相互に120°
づつ異なるように電圧指令器36,37,38に電圧指令を与え
る。
この場合、U相への電圧指令の処理手順を示すと第8
図のようになる。すなわち、ステップ101でsinθ1uが正
か否かを判定し、正であればステップ102で正群変換器5
1aを選択する指令θu+を電圧指令器36に与え、正でなけ
ればステップ103で負群変換器51bを選択する指令θu-
電圧指令器36に与える。
また、電圧指令器37に対しては、このθuに対して120
°遅れの指令θv(θv=θu-120°)を、電圧指令器38
に対しては、このθuに対して240°遅れの指令θw(θw
=θu-240°)をそれぞれ与える。
(考案が解決しようとする課題) 上述した従来のサイクロコンバータにおいては、三相
の出力電流が小さいとき、特に無負荷運転時に、正群変
換器と負群変換器との切換の前後で電流が流れたり、遮
断したりする、いわゆる、断続状態に入る。このとき、
電圧指令回路の積分動作により出力電圧位相を進めるた
め、変換器切換直後の電圧位相が進み、その電流波形が
第9図に示すように瞬間的に大きくなり、この電流リッ
プルがそのまま電動機のトルクリップルとなって、電動
機に直結された機械等に大きな損害を与えてしまうとい
うような問題点があった。
この考案は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、正群変換器と負群変換器との切換の前後で断続状
態に入ったとしても、電動機のトルクリップルを格段に
小さく抑えることのできる電力変換装置を得ることを目
的とする。
〔考案の構成〕
(課題を解決するための手段) この考案は、正弦波状の電圧指令を発生する電圧指令
手段と、電圧指令に応じた交流電圧を出力し電動機に正
方向の交流電流を供給する正群変換器及び負方向の交流
電流を供給する負群変換器でなる電力変換器と、電圧指
令の極性が正のとき正群変換器を動作状態にし、負のと
き負群変換器を動作状態にする変換器切換手段と、電動
機の回転速度又は電圧が零から所定値に到達するまで、
所定の大きさから次第に減少する電圧補正信号を発生す
る補正信号発生手段と、電圧指令手段から出力される電
圧指令に対して、電圧指令の極性が正のとき電圧補正信
号を減算し、電圧指令の極性が負のとき電圧補正信号を
加算して電力変換器に供給される電圧指令を補正する演
算手段とを備えたものである。
(作用) この考案においては、点弧位相が遅れるように、電圧
指令に対して、その極性が正のとき電圧補正信号を減算
し、その極性が負のとき電圧補正信号を加算するように
したので、正、負群変換器の切換時に出力電流が断続状
態になったとしても、正弦波電流のリップルを抑えるこ
とができ、これによって、電動機のトルクリップルを格
段に小さく抑えることができる。
(実施例) 第1図はこの考案の一実施例の構成を示すブロック図
である。同図において、第5図と同一の符号を付したも
のはそれぞれ同一の要素を示す。そして、電圧指令回路
22の電流基準位相信号θ1u,θ1v,θ1wを入力し、その
正弦値の極性に応じて極性の異なる位相補正信号を加算
器41、42、43を介して電圧指令Vu、Vv、Vwに加える位相
補正回路40を付加した点が第5図と異なっている。
上記の如く構成された本実施例の動作を第2図乃至第
4図をも参照して以下に説明する。
電圧指令回路22は前述したように、電流基準位相の正
弦値が正か負かに応じて正群変換器か負群変換器を動作
させるが、電圧補正回路40にはこの電流基準位相信号θ
1u,θ1v,θ1wが加えられている。位相補正回路40はこ
れらの電流基準位相信号θ1u,θ1v,θ1wから正群変換
器が動作中か、あるいは、負群変換器が動作中かを判別
する。そして、この判別結果に従い、正群変換器の動作
中には電圧指令Vu、Vv、Vwから所定の位相補正信号VCMP
を減算し、反対に、負群変換器の動作中は電圧指令Vu
Vv、VwにVCMPを加算して各相コンバータ3a,,3b,3cに加
わる電圧指令を補正する。
この場合、電圧補正回路40は、第3図に示すように、
電動機の速度帰還信号ωrが零のときに所定の大きさを
有し、電動機の速度帰還信号ωrが増大するにつれて次
第に小さくなり、電動機の速度帰還信号ωrが、例え
ば、50%になったときに零になるように直線的に変化す
る電圧補正信号VCMPを速度帰還信号ωrに応じて生成す
ると共に、そのときの電圧指令Vu、Vv、Vwに対して加、
減算する。なお、電動機の速度帰還信号ωrが零のとき
の電圧補正信号VCMPの大きさはトルクリップルを生じな
いないように適切に定める。また、電動機の速度帰還信
号ωrの代わりに電動機電圧を用いることもできる。
第2図はU相への電圧指令に対する処理手順を示した
もので、ステップ111でsinθ1uが正か否かを判別し、正
であればステップ112で電圧指令Vuから位相補正信号V
CMPを減算し、 Vu *=Vu−VCMPを正群変換器に与え、反対に、負であれ
ばステップ113にて電圧指令VuにVCMPを加え、Vu *=Vu
VCMPを負群変換器に与える。
このようにして電圧指令Vu *が各相コンバータに与え
られたとき、変換器の最大出力電圧をVMAXとするサイリ
スタの点弧位相αは次式のようになる。
かくして、この実施例によれば、電圧補正回路40およ
び加算器41,42,43を設けたことにより、正、負群変換器
の点弧位相が遅延せしめられ、電流の断続時に積分回路
が位相を進めたことに起因する瞬間的な電流の増大を抑
えることができ、これによって、第4図に示すように正
弦波に近い電流を誘導電動機4に供給することができ
る。
〔考案の効果〕 以上の説明によって明らかなようにこの考案によれ
ば、電圧指令値の極性を判別し、その判別結果に応じて
極性の異なる電圧補正信号を電圧指令値に加える電圧補
正回路を備えているので、正、負群変換器の切換に際し
て、電流指令の位相が進んで電流リップルが大きくなる
傾向にあったとしても、これを抑えることができると共
に、トルクリップルを格段に低く抑えることができると
いう効果がある。
また、本考案は正弦波状の電圧指令値に電圧補正信号
を加、減算する構成であるので、電流指令値の「ゼロク
ロス点に近付く所定の期間」だけ電流指令値を零に絞っ
たり、あるいは、「電流指令値を一定値」だけ遅延させ
たりする構成と比較すれば、「簡易な構成」によって容
易にトルクリップルを抑制できると言う効果もある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの考案の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例の主要素の処理手順を示すフローチャ
ート、第3図は同実施例の主要素の動作を説明するため
に、速度の絶対値または電圧と補正値との関係を示す線
図、第4図は同実施例の動作を説明するための波形図、
第5図は従来の電力変換装置の構成を示すブロック図、
第6図および第7図は同装置の主要部の詳細な構成を示
すブロック図、第8図は同装置の主要素の処理手順を示
すフローチャート、第9図は同装置の動作を説明するた
めの波形図である。 2……電源変圧器、3a,3b,3c……コンバータ、4……誘
導電動機、5a,5b,5c……電流検出器、6……速度検出
器、10……速度設定器、17……ベクトル演算回路、19…
…三相二相変換器、22……電圧指令回路、40……電圧補
正回路。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】正弦波状の電圧指令を発生する電圧指令手
    段と、前記電圧指令に応じた交流電圧を出力し電動機に
    正方向の交流電流を供給する正群変換器及び負方向の交
    流電流を供給する負群変換器でなる電力変換器と、前記
    電圧指令の極性が正のとき前記正群変換器を動作状態に
    し、負のとき前記負群変換器を動作状態にする変換器切
    換手段と、前記電動機の回転速度又は電圧が零から所定
    値に到達するまで、所定の大きさから次第に減少する電
    圧補正信号を発生する補正信号発生手段と、前記電圧指
    令手段から出力される電圧指令に対して、前記電圧指令
    の極性が正のとき前記電圧補正信号を減算し、前記電圧
    指令の極性が負のとき前記電圧補正信号を加算して前記
    電力変換器に供給される電圧指令を補正する演算手段と
    を備えた電力変換装置。
JP1988142108U 1988-10-31 1988-10-31 電力変換装置 Expired - Lifetime JPH083199Y2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5910148A (ja) * 1982-07-09 1984-01-19 Toshiba Corp 固定子巻線の固定装置
JPS59230468A (ja) * 1983-06-14 1984-12-25 Toshiba Corp 交流電流制御装置

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JPH0265098U (ja) 1990-05-16

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