JP2003274675A - 1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置 - Google Patents

1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置

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JP2003274675A
JP2003274675A JP2002073206A JP2002073206A JP2003274675A JP 2003274675 A JP2003274675 A JP 2003274675A JP 2002073206 A JP2002073206 A JP 2002073206A JP 2002073206 A JP2002073206 A JP 2002073206A JP 2003274675 A JP2003274675 A JP 2003274675A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交
流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に
制御すること。 【解決手段】複数の自己消弧形デバイス1A、1B、1
C、1Dをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力
系統または負荷4に接続されると共に直流端子が直流コ
ンデンサ3に接続される1パルス単相ブリッジ電圧形自
励式変換器における、交流端子に出力される交流出力電
圧の基本波実効値から所望のパルス幅を演算するパルス
幅演算手段5と、当該交流出力電圧のパルス幅の一部を
出力電圧位相に加算し、一部を差し引いた残りのパルス
幅を交流出力電圧の位相から減算して、1パルス単相ブ
リッジ電圧形自励式変換器の各アームの位相指令値を演
算し、各アームの自己消弧形デバイス1A、1B、1
C、1Dのゲートパターンを発生する手段7,8,9,
10,11,28,29とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の自己消弧形
デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力
系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コン
デンサに接続される1パルス単相ブリッジ電圧形自励式
変換器の制御装置に係り、特に各自己消弧形デバイスの
ゲートパターンの発生手法を改良して、高速かつ正確な
交流出力電圧制御、直流成分の重畳、スイッチング回数
増加による自己消弧形デバイスの破損防止を実現できる
ようにした1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の一例として、例えば「半導体電力変換回
路」電気学会:半導体電力変換方式調査専門委員会編
(オ−ム社)に記載されているような変換器がある。
【0003】図24は、この種の従来の1パルス単相ブ
リッジ電圧形自励式変換器の構成例を示す回路図であ
る。
【0004】図24において、1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器は、環流ダイオ−ド2A、2B、2
C、2Dが逆並列に接続された複数の自己消弧形デバイ
ス1A、1B、1C、1Dをブリッジ接続して構成さ
れ、その交流端子が電力系統または負荷4に接続される
と共に、直流端子が直流コンデンサ3に接続されてい
る。
【0005】なお、図24では、自己消弧形デバイス1
A、1B、1C、1DのシンボルをIGBTとしている
が、これはIGBTに限定されるものではなく、GT
O、バイポーラトランジスタ、およびMOSFET等、
自己消弧能力を持つデバイスであれば何でも構わない。
【0006】かかる1パルス単相ブリッジ電圧形自励式
変換器を3台用いることにより、三相変換器を構成する
ことが可能である。
【0007】また、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式
変換器を多重化することにより、高調波を低減すること
が可能である。
【0008】以上のように、1パルス単相ブリッジ電圧
形自励式変換器の適用範囲は広く、具体的には、直流送
電、無効電力補償装置、および周波数変換装置に適用す
ることが可能である。
【0009】図25は、1パルス単相ブリッジ電圧形自
励式変換器をワンパルス動作させた場合の、交流端子に
出力される交流出力電圧(1パルス電圧)とゲートパタ
ーンの一例を示す波形図である。
【0010】図25において、上から1段目はUアーム
の自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、2段目は
Xアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、
3段目はVアームの自己消弧形デバイスのゲートパター
ン波形、4段目はYアームの自己消弧形デバイスのゲー
トパターン波形、5段目は交流端子出力電圧波形Vou t
である。
【0011】なお、θは交流出力電圧の基本波位相であ
り、コサイン(cos)を基準としている。
【0012】交流出力電圧の基本波実効値Voutは、次
式で与えられる。
【0013】
【数1】 out:交流出力電圧の基本波実効値[V] Vdc:直流電圧[V] α:交流出力電圧のパルス幅[rad]
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器は、従来
では、交流出力電圧のパルス幅αを一定として運転を行
なっているのが一般的である。
【0015】また、交流出力電圧のパルス幅αを操作し
て交流出力電圧を制御する場合でも、高速応答を求めら
れない用途に適用されているのが一般的である。
【0016】したがって、交流出力電圧制御を高速に行
なう制御方式については、現在のところ提案されていな
い。
【0017】また、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式
変換器において、交流出力電圧に直流成分を重畳させる
方式、あるいは自己消弧形デバイスの破損を防止するた
めのスイッチング回数増加防止の方式についても、現在
のところ提案されていない。
【0018】本発明の目的は、1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および
位相を高速かつ正確に制御することが可能な1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置を提供するこ
とにある。
【0019】また、本発明の目的は、1パルス単相ブリ
ッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分
の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳
することが可能な1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変
換器の制御装置を提供することにある。
【0020】さらに、本発明の目的は、スイッチング状
態が変化した後における、スイッチング回数増加による
自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能な1パ
ルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置を提供
することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構
成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると
共に直流端子が直流コンデンサに接続される1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、請
求項1に対応する発明では、交流端子に出力される交流
出力電圧の基本波実効値から所望のパルス幅を演算する
パルス幅演算手段と、パルス幅演算手段により演算され
た交流出力電圧のパルス幅の一部を交流出力電圧の位相
に加算し、一部を差し引いた残りのパルス幅を交流出力
電圧の位相から減算して、1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の各アームの位相指令値を演算し、当該各
アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生す
る手段とを備えて成り、所望の基本波実効値と位相の交
流出力電圧を交流端子より出力するようにしている。
【0022】従って、請求項1に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、パルス幅演算手段で演算された交流出力電圧のパル
ス幅の一部を出力電圧位相に加算し、一部を差し引いた
残りのパルス幅を交流出力電圧の位相から減算して、1
パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アームの位
相指令値を演算し、当該各アームの自己消弧形デバイス
のゲートパターンを発生することにより、1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実
効値および位相を高速かつ正確に制御することができ
る。
【0023】また、請求項2に対応する発明では、上記
請求項1に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の制御装置において、パルス幅演算手段と
しては、交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演算
する比例手段と、比例手段により演算された変調率から
パルス幅の2分の1を演算するアークサイン演算手段と
を備えて成り、所望のパルス幅を演算するようにしてい
る。
【0024】従って、請求項2に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演算し、
当該変調率からパルス幅の2分の1を演算して、交流出
力電圧のパルス幅を決定することにより、1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実
効値および位相を高速かつより一層正確に制御すること
ができる。
【0025】さらに、請求項3に対応する発明では、上
記請求項1に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電圧
形自励式変換器の制御装置において、パルス幅演算手段
としては、交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演
算する第1の比例手段と、比例手段により演算された変
調率からパルス幅1を演算する第2の比例手段とを備え
て成り、所望のパルス幅を演算するようにしている。
【0026】従って、請求項3に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演算し、
当該変調率からパルス幅1を演算して、交流出力電圧の
パルス幅を決定することにより、1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値およ
び位相を高速かつより一層正確に制御することができ
る。
【0027】また、請求項4に対応する発明では、上記
請求項1に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の制御装置において、各アームの自己消弧
形デバイスのゲートパターンを発生する手段としては、
各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり
波を発生するのこぎり波発生手段と、のこぎり波発生手
段により発生したのこぎり波と直流値とを比較して、各
アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生す
る比較手段とを備えて成り、各アームの位相指令値から
所望のゲートパターンを発生するようにしている。
【0028】従って、請求項4に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこ
ぎり波を発生し、当該のこぎり波と直流値を比較するこ
とで、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを
発生することにより、1パルス単相ブリッジ電圧形自励
式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高
速かつ正確に制御することができる。また、のこぎり波
との比較によってゲートパターンを発生させることによ
り、ゲートパターン発生装置をハ−ドウエアで構成する
ことが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決
定することができると共に、従来のPWM方式で用いて
いる回路を流用することができる。
【0029】さらに、請求項5に対応する発明では、上
記請求項1に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電圧
形自励式変換器の制御装置において、各アームの自己消
弧形デバイスのゲートパターンを発生する手段として
は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三
角波を発生する三角波発生手段と、三角波発生手段によ
り発生した三角波と直流値とを比較して、各アーム自己
消弧形デバイスのゲートパターンを発生する比較手段と
を備えて成り、各アームの位相指令値から所望のゲート
パターンを発生するようにしている。
【0030】従って、請求項5に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三
角波を発生し、当該三角波と直流値を比較することで、
各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生す
ることにより、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換
器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ
正確に制御することができる。また、三角波との比較に
よってゲートパターンを発生させることにより、ゲート
パターン発生装置をハ−ドウエアで構成することが可能
となり、高速にスイッチングタイミングを決定すること
ができると共に、従来のPWM方式で用いている回路を
流用することができる。
【0031】一方、請求項6に対応する発明では、交流
端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値から変調
率を演算する比例手段と、交流出力電圧の位相と同期し
た単位振幅の基本波周波数正弦波の絶対値波形を発生
し、当該正弦波絶対値波形と比例手段により演算された
変調率とを比較して、1パルス単相ブリッジ電圧形自励
式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパター
ンを発生する手段とを備えて成り、所望の基本波実効値
と位相の交流出力電圧を交流端子より出力するようにし
ている。
【0032】従って、請求項6に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、交流出力電圧の位相と同期した単位振幅の基本波周
波数正弦波の絶対値波形を発生し、当該正弦波絶対値波
形と変調率とを比較して、各アーム自己消弧形デバイス
のゲートパターンを発生することにより、1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実
効値および位相を高速かつより一層正確に制御すること
ができる。
【0033】また、請求項7に対応する発明では、交流
端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値から変調
率を演算する比例手段と、交流出力電圧の位相と同期し
た基本波周波数の2倍の周波数の三角波を発生し、当該
三角波と比例手段により演算された変調率とを比較し
て、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アー
ム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する手段
とを備えて備えて成り、所望の基本波実効値と位相の交
流出力電圧を交流端子より出力するようにしている。
【0034】従って、請求項7に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、交流出力電圧の位相と同期した基本波周波数の2倍
の周波数の三角波を発生し、当該三角波と変調率とを比
較して、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターン
を発生することにより、1パルス単相ブリッジ電圧形自
励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を
高速かつより一層正確に制御することができる。
【0035】一方、請求項8に対応する発明では、交流
端子に出力される交流出力電圧に直流成分を重畳する手
段と、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器におけ
る直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスの
オン期間を広げ、同じ幅で直流成分低電位側アームの上
段自己消弧形デバイスのオン期間を狭め、直流成分高電
位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン開始タイミ
ングを広げたパルス幅の2分の1だけ進め、直流成分低
電位側アームの上段デバイスのオン開始タイミングを狭
めたパルス幅の2分の1だけ遅らせるように、交流出力
電圧の基本波実効値および位相を制御する手段とを備え
て成り、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を
重畳した交流出力電圧を交流端子より出力するようにし
ている。
【0036】従って、請求項8に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、直流成分高電位側アームの上段デバイスのオン期間
を広げ、同じ幅で直流成分低電位側アームの上段デバイ
スのオン期間を狭め、直流成分高電位側アームの上段デ
バイスのオン開始タイミングを広げたパルス幅の2分の
1だけ進め、直流成分低電位側アームの上段デバイスの
オン開始タイミングを狭めたパルス幅の2分の1だけ遅
らせることにより、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式
変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を
変化させること無く、直流成分を重畳することができ
る。特に、本構成は、変換器用変圧器の偏磁抑制制御等
を行なう場合に適用することが可能である。
【0037】また、請求項9に対応する発明では、上記
請求項8に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の制御装置において、交流出力電圧に直流
成分を重畳する手段としては、交流出力電圧に重畳させ
る直流成分電圧指令値を1パルス単相ブリッジ電圧形自
励式変換器の直流電圧で除して、当該値を直流成分の変
調率とし、かつ当該変調率値にπを乗じた値を、各アー
ムのパルス幅調整値として求めるパルス幅調整値演算手
段を備えて成り、交流端子より所望の直流成分を出力す
るようにしている。
【0038】従って、請求項9に対応する発明の1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において
は、交流出力電圧に重畳させる直流成分電圧指令値を変
換器の直流電圧で除して、当該値を直流成分の変調率と
し、当該変調率にπを乗じた値を各アームのパルス幅調
整の値として用いることにより、より一層精度の高い制
御を行なうことが可能となり、1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効
値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳するこ
とができる。
【0039】さらに、請求項10に対応する発明では、
上記請求項9に対応する発明の1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の制御装置において、各アームの位相
指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生するの
こぎり波発生手段と、のこぎり波発生手段により発生し
たのこぎり波と直流値とを比較して、各アームの自己消
弧形デバイスのゲートパターンを発生する比較手段とを
備え、比較手段においてのこぎり波と比較する直流値
を、一方のアームではパルス幅調整値演算手段により演
算された直流成分変調率とし、もう一方のアームではパ
ルス幅調整値演算手段により演算された直流成分変調率
の符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相
に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧を交流端子よ
り出力するようにしている。
【0040】従って、請求項10に対応する発明の1パ
ルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におい
ては、交流出力電圧に直流成分を重畳する時に、のこぎ
り波と比較する値を、一方のアームでは上記請求項9に
対応する発明の直流成分変調率とし、もう一方のアーム
では上記請求項9に対応する発明の直流成分変調率の符
号を反転した値とすることにより、1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の
実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳す
ることができる。特に、本構成は、ゲートパターン発生
装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に
適用することができる。
【0041】さらにまた、請求項11に対応する発明で
は、上記請求項9に対応する発明の1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の制御装置において、各アームの
位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する
三角波発生手段と、三角波発生手段により発生した三角
波と直流値とを比較して、各アーム自己消弧形デバイス
のゲートパターンを発生する比較手段とを備え、比較手
段において三角波と比較する直流値を、一方のアームで
はパルス幅調整値演算手段により演算された直流成分変
調率とし、もう一方のアームではパルス幅調整値演算手
段により演算された直流成分変調率の符号を反転した値
として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を
重畳した交流出力電圧を交流端子より出力するようにし
ている。
【0042】従って、請求項11に対応する発明の1パ
ルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におい
ては、交流出力電圧に直流成分を重畳する時に、三角波
と比較する値を、一方のアームでは上記請求項9に対応
する発明の直流成分変調率とし、もう一方のアームでは
上記請求項9に対応する発明の直流成分変調率の符号を
反転した値とすることにより、1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効
値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳するこ
とができる。特に、本構成は、ゲートパターン発生装置
として三角波比較を採用している場合に容易に適用する
ことができる。
【0043】一方、請求項12に対応する発明では、各
自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、
各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時
に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止
する手段とを備えている。
【0044】従って、請求項12に対応する発明の1パ
ルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におい
ては、各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化
した時に、一定の期間再度オンとオフの状態が変化する
のを禁止することにより、スイッチング状態が変化した
後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デ
バイスの破損を防止することができる。
【0045】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0046】(第1の実施の形態)図1は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置の構成例を示すブロック図である。
【0047】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図1に示
すように、パルス幅演算装置5と、位相変換装置7A
と、位相変換装置7Bと、ゲートパターン発生装置8A
と、ゲートパターン発生装置8Bと、加算器9と、減算
器10と、反転器11Aと、反転器11Bと、比例器2
8と、比例器29とから構成し、所望の基本波実効値と
位相の交流出力電圧(1パルス電圧)を交流端子より出
力するようにしている。
【0048】パルス幅演算装置5は、前記1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交
流出力電圧(1パルス電圧)の基本波実効値から、所望
のパルス幅を演算する。
【0049】比例器28は、パルス幅演算装置5により
演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲインAを乗じ
て出力する。
【0050】比例器29は、パルス幅演算装置5により
演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン(1−
A)を乗じて出力する。
【0051】ここで、Aは0以上、1以下の値である。
【0052】加算器9は、比例器28からの出力を、上
記交流出力電圧の位相に加算する。
【0053】減算器10は、比例器29からの出力を、
上記交流出力電圧の位相から減算する。
【0054】位相変換装置7Aは、加算器9からの出力
を入力とし、当該入力された位相を0から2πの範囲に
変換してアームの位相指令値を演算する。
【0055】位相変換装置7Bは、減算器10からの出
力を入力とし、当該入力された位相を0から2πの範囲
に変換してアームの位相指令値を演算する。
【0056】ゲートパターン発生装置8Aは、位相変換
装置7Aからの出力を入力とし、当該入力が、0以上π
よりも小さい場合は1のゲートパターンを出力し、π以
上2πよりも小さい場合は0のゲートパターンを出力す
る。
【0057】ゲートパターン発生装置8Bは、位相変換
装置7Bからの出力を入力とし、当該入力が、0以上π
よりも小さい場合は1のゲートパターンを出力し、π以
上2πよりも小さい場合は0のゲートパターンを出力す
る。
【0058】反転器11Aは、ゲートパターン発生装置
8Aからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0059】反転器11Bは、ゲートパターン発生装置
8Bからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0060】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅
演算装置5により演算された交流出力電圧のパルス幅の
一部を交流出力電圧の位相に加算し、一部を差し引いた
残りのパルス幅を交流出力電圧の位相から減算して、各
アームの位相指令値を演算し、当該各アームの自己消弧
形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所
望の基本波実効値と位相の交流出力電圧(1パルス電
圧)を交流端子より出力するようにしている。
【0061】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図2を用いて説明する。
【0062】図2は、本実施の形態の動作を示す交流出
力電圧とゲートパターンの波形図である。
【0063】図1において、パルス幅演算装置5では、
1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に
出力される交流出力電圧の基本波実効値Voutから、所
望のパルス幅αを演算する。
【0064】比例器28では、パルス幅演算装置5から
の交流出力電圧のパルス幅αに、ゲインAを乗じる。
【0065】比例器29では、パルス幅演算装置5から
の交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン(1−A)を乗
じる。
【0066】加算器9では、比例器28からの出力を、
交流出力電圧の位相θに加算する。
【0067】減算器10は、比例器29からの出力を、
交流出力電圧の位相θから減算する。
【0068】位相変換装置7Aでは、加算器9から入力
された位相を、0から2πの範囲に変換してアームの位
相指令値を演算する。
【0069】位相変換装置7Bでは、減算器10から入
力された位相を、0から2πの範囲に変換してアームの
位相指令値を演算する。
【0070】例えば、3πが位相変換装置7A、7Bに
入力された場合には、出力はπとなる。
【0071】ゲートパターン発生装置8Aでは、位相変
換装置7Aからの入力が、0以上πよりも小さい場合は
1のゲートパターンを出力し、π以上2πよりも小さい
場合は0のゲートパターンを出力する(Uアームゲート
パターン)。
【0072】ゲートパターン発生装置8Bでは、位相変
換装置7Bからの入力が、0以上πよりも小さい場合は
1のゲートパターンを出力し、π以上2πよりも小さい
場合は0のゲートパターンを出力する(Vアームゲート
パターン)。
【0073】反転器11Aでは、ゲートパターン発生装
置8Aからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力
する(Xアームゲートパターン)。
【0074】反転器11Bでは、ゲートパターン発生装
置8Bからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力
する(Yアームゲートパターン)。
【0075】なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパタ
ーンが1の時にオンし、0の時にオフする。
【0076】図2は、ゲインA=1/2の時の交流出力
電圧とゲートパターンの波形を示している。
【0077】また、これ以降の各実施の形態の説明で
は、ゲインA=1/2と仮定するが、これは何らゲイン
A=1/2と限定されるものではない。
【0078】図2において、上から1段目は交流出力電
圧波形、2段目はUアームゲートパターン、3段目はX
アームゲートパターン、4段目はVアームゲートパター
ン、5段目はYアームゲートパターンをそれぞれ示して
いる。
【0079】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0080】パルス幅αがゼロの時には、UアームとV
アームのゲートパターンは、同期した180°オン、1
80°オフのパルスであり、交流出力電圧Voutはゼロ
を維持する。
【0081】パルス幅αがゼロではなくなると、α/2
を交流出力電圧の位相θに対して、Uアームの場合は加
算し、Vアームの場合は減算する。
【0082】すなわち、これは交流出力電圧の位相θに
対して、Uアームのゲートパターン位相をα/2だけ進
め、Vアームのゲートパターン位相をα/2だけ遅らせ
ることを意味している。
【0083】これにより、交流出力電圧Voutはパルス
幅αの1パルスとなり、その位相は交流出力電圧の位相
θに同期する。
【0084】したがって、1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相
を、高速かつ正確に制御することができる。
【0085】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基
本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが
可能となる。
【0086】(第2の実施の形態)図3は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。
【0087】すなわち、図3に示すように、本実施の形
態によるパルス幅演算装置5は、比例器12と、リミッ
タ13と、sin-1(アークサイン)演算装置14と、
比例器15とから構成し、所望のパルス幅を演算するよ
うにしている。
【0088】比例器12は、前記1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電
圧(1パルス電圧)の基本波実効値に、ゲインπ/(2
√2VDC)を乗じて変調率を演算する。
【0089】リミッタ13は、下限値が0で、上限値が
1に設定されており、比例器12からの出力である変調
率を制限する。
【0090】sin-1演算装置14は、リミッタ13か
らの出力である制限された変調率から、パルス幅の2分
の1を演算する。
【0091】比例器15は、sin-1演算装置14から
の出力に、ゲイン2を乗じてパルス幅を演算する。
【0092】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置におけるパルス幅演算装置5の動作について説明す
る。
【0093】図3において、比例器12では、1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力され
る交流出力電圧の基本波実効値Voutに、ゲインπ/
(2√2VDC)を乗じて変調率kを演算する。
【0094】ここで、VDCは直流電圧であり、当該直流
電圧VDCの変動に応じて比例器12のゲインを変化させ
ることにより、より一層精度の高い制御を行なうことが
できる。
【0095】リミッタ13では、比例器12からの変調
率kを制限する。
【0096】sin-1演算装置14では、リミッタ13
からの制限された変調率kから、パルス幅の2分の1を
演算する。
【0097】比例器15では、sin-1演算装置14か
らの出力に、ゲイン2を乗じてパルス幅αを演算する。
【0098】すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装
置5は、前記図1に示す第1の実施の形態におけるパル
ス幅演算装置5の具体的な演算方法を提示するものであ
り、演算式は次式のようになり、これは前記(式1)を
αについて解いた式である。
【0099】本実施の形態のパルス幅演算装置5を用い
ることにより、実際の交流出力電圧の基本波実効値V
outが、指令値に原理的に一致するという利点が得られ
る。
【0100】
【数2】 out:交流出力電圧の基本波実効値[V] VDC:直流電圧[V] α:交流出力電圧のパルス幅[rad] 上述したように、本実施の形態のパルス幅演算装置5を
用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装
置では、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交
流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつより一
層正確に制御することが可能となる。
【0101】(第3の実施の形態)図4は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。
【0102】すなわち、図4に示すように、本実施の形
態によるパルス幅演算装置5は、比例器12と、比例器
16と、リミッタ17とから構成し、所望のパルス幅を
演算するようにしている。
【0103】比例器12は、前記1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電
圧(1パルス電圧)の基本波実効値に、ゲインπ/(2
√2VDC)を乗じて変調率を演算する。
【0104】比例器16は、比例器12からの出力であ
る変調率に、ゲインKを乗じて出力する。
【0105】リミッタ17は、下限値が0で、上限値が
πに設定されており、比例器16からの出力を制限す
る。
【0106】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置におけるパルス幅演算装置5の動作について説明す
る。
【0107】図4において、比例器12では、1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力され
る交流出力電圧の基本波実効値Voutに、ゲインπ/
(2√2VDC)を乗じて変調率kを演算する。
【0108】ここで、VDCは直流電圧であり、当該直流
電圧VDCの変動に応じて比例器12のゲインを変化させ
ることにより、より一層精度の高い制御を行なうことが
できる。
【0109】比例器16では、比例器12からの変調率
に、ゲインKを乗じて出力する。
【0110】リミッタ17では、比例器16からの出力
を制限してパルス幅αを出力する。
【0111】すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装
置5は、前記図1に示す第1の実施の形態におけるパル
ス幅演算装置5の具体的な演算方法を提示するものであ
り、前述したようなsin-1演算装置を使用していない
ことから、その実現がより一層容易であるという利点が
得られるが、実際の交流出力電圧の基本波実効値Vou t
が、指令値に対して誤差を有する。
【0112】ただし、閉ル−プ制御系の中で用いる場合
には、当該誤差の影響が小さくなるため、実現の容易性
の点から、本実施の形態のパルス幅演算装置5を採用す
る価値(有効性)がある。
【0113】なお、比例器16のゲインKの一例として
πが考えられ、この時、実際の交流出力電圧の基本波実
効値Voutが指令値と等しくなるのは、変調率kが0と
1の場合である。
【0114】上述したように、本実施の形態のパルス幅
演算装置5を用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変
換器の制御装置では、1パルス単相ブリッジ電圧形自励
式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高
速かつより一層正確に制御することが可能となる。
【0115】(第4の実施の形態)図5は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示す
ブロック図であり、図1と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
【0116】すなわち、図5に示すように、本実施の形
態によるゲートパターン発生装置8A、8Bは、のこぎ
り波発生装置18と、比較器19とから構成し、各アー
ムの位相指令値から所望のゲートパターンを発生するよ
うにしている。
【0117】のこぎり波発生装置18は、各アームの位
相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生す
る。
【0118】比較器19は、のこぎり波発生装置18に
より発生したのこぎり波と直流値とを比較して、各アー
ムの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【0119】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置におけるゲートパターン発生装置8A、8Bの動作
について、図6を用いて説明する。
【0120】図6は、本実施の形態の動作を示すのこぎ
り波とゲートパターンの波形図である。
【0121】図5において、のこぎり波発生装置18で
は、アームのゲートパターン位相φに同期した振幅1の
のこぎり波を発生する。
【0122】比較器19では、入力される直流値とのこ
ぎり波とを比較し、直流値の方がのこぎり波よりも大き
い場合には1を出力し、逆の場合には0を出力する。
【0123】なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパタ
ーンが1の時にオンし、0の時にオフする。
【0124】このように、のこぎり波との比較によって
ゲートパターンを発生させることにより、ゲートパター
ン発生装置8A、8Bをハ−ドウエアで構成することが
可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定する
ことができると共に、従来のPWM方式で用いていた回
路を流用することができ、利点が多い。
【0125】また、ゲートパターン発生装置8A、8B
をソフトウエアにより実現することも可能である。
【0126】上述したように、本実施の形態のゲートパ
ターン発生装置8A、8Bを用いたパルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の制御装置では、1パルス単相ブリ
ッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値
および位相を高速かつ正確に制御することが可能であ
り、またゲートパターン発生装置8A、8Bをハ−ドウ
エアで構成することが可能となり、高速にスイッチング
タイミングを決定することができると共に、従来のPW
M方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【0127】(第5の実施の形態)図7は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示す
ブロック図であり、図1と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
【0128】すなわち、図7に示すように、本実施の形
態によるゲートパターン発生装置8A、8Bは、三角波
発生装置20と、比較器19とから構成し、各アームの
位相指令値から所望のゲートパターンを発生するように
している。
【0129】三角波発生装置20は、各アームの位相指
令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【0130】比較器19は、三角波発生装置20により
発生した三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消
弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【0131】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置におけるゲートパターン発生装置8A、8Bの動作
について、図8を用いて説明する。
【0132】図8は、本実施の形態の動作を示す三角波
とゲートパターンの波形図である。
【0133】図7において、三角波発生装置20では、
アームのゲートパターン位相φに同期した振幅1の三角
波を発生する。
【0134】比較器19では、入力される直流値と三角
波とを比較し、直流値の方が三角波よりも大きい場合に
は1を出力し、逆の場合には0を出力する。
【0135】なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパタ
ーンが1の時にオンし、0の時にオフする。
【0136】このように、三角波との比較によってゲー
トパターンを発生させることにより、ゲートパターン発
生装置8A、8Bをハ−ドウエアで構成することが可能
となり、高速にスイッチングタイミングを決定すること
ができると共に、従来のPWM方式で用いていた回路を
流用することができ、利点が多い。
【0137】また、ゲートパターン発生装置8A、8B
をソフトウエアにより実現することも可能である。
【0138】上述したように、本実施の形態のゲートパ
ターン発生装置8A、8Bを用いたパルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の制御装置では、1パルス単相ブリ
ッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値
および位相を高速かつ正確に制御することが可能であ
り、またゲートパターン発生装置8A、8Bをハ−ドウ
エアで構成することが可能となり、高速にスイッチング
タイミングを決定することができると共に、従来のPW
M方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【0139】(第6の実施の形態)図9は、本実施の形
態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制
御装置の構成例を示すブロック図である。
【0140】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図9に示
すように、比例器12と、sin演算装置21と、絶対
値演算装置22と、ゲートパターン発生装置23と、反
転器11Aと、反転器11Bとから構成し、所望の基本
波実効値と位相の交流出力電圧(1パルス電圧)を交流
端子より出力するようにしている。
【0141】比例器12は、前記1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電
圧(1パルス電圧)の基本波実効値に、ゲインπ/(2
√2VDC)を乗じて変調率を演算する。
【0142】sin演算装置21は、交流出力電圧(1
パルス電圧)の位相に同期した単位振幅の基本波周波数
正弦波を発生する。
【0143】絶対値演算装置22は、sin演算装置2
1からの出力である基本波周波数正弦波の絶対値を演算
し出力する。
【0144】ゲートパターン発生装置23は、比例器1
2からの出力である変調率と、絶対値演算装置22から
の出力である基本波周波数正弦波の絶対値とを入力と
し、当該各入力に基づいてゲートパターンを出力する。
【0145】反転器11Aは、ゲートパターン発生装置
23からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0146】反転器11Bは、ゲートパターン発生装置
23からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0147】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力
電圧の位相と同期した単位振幅の基本波周波数正弦波の
絶対値波形を発生し、当該正弦波絶対値波形と比例器1
2により演算された変調率とを比較して、1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デバ
イスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基
本波実効値と位相の交流出力電圧(1パルス電圧)を交
流端子より出力するようにしている。
【0148】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図10および図11を用いて説明
する。
【0149】図10は、本実施の形態の動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【0150】図11は、本実施の形態のゲートパターン
を決定するためのテーブルの一例を示す図である。
【0151】図9において、比例器12では、1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力され
る交流出力電圧の基本波実効値Voutに、ゲインπ/
(2√2VDC)を乗じて変調率kを演算する。
【0152】ここで、VDCは直流電圧であり、当該直流
電圧VDCの変動に応じて比例器12のゲインを変化させ
ることにより、より一層精度の高い制御を行なうことが
できる。
【0153】sin演算装置21では、交流出力電圧の
位相θに同期した単位振幅の基本波周波数正弦波を発生
する。
【0154】絶対値演算装置22では、sin演算装置
21からの基本波周波数正弦波の絶対値Aを演算する。
【0155】ゲートパターン発生装置23では、比例器
12からの変調率kと、絶対値演算装置22からの基本
波周波数正弦波の絶対値Aとの大小関係により、図11
に示すテーブルにしたがってゲートパターンを発生す
る。
【0156】図10において、上から1段目は正弦波絶
対値Aと変調率kの波形、2段目は交流出力電圧波形、
3段目はUアームゲートパターン、4段目はXアームゲ
ートパターン、5段目はVアームゲートパターン、6段
目はYアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【0157】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0158】本実施の形態では、正弦波絶対値Aと変調
率kとを直接比較することで、全アームのゲートパター
ンを得ることにより、パルス幅αを前述のようなsin
-1(アークサイン)の演算を行なって求める必要が無
く、正弦波絶対値Aと変調率kとの比較を行なってゲー
トパターンを決定することで、結果的にsin-1(アー
クサイン)の演算でパルス幅αを求めたことと等価にな
る。
【0159】したがって、1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相
を、高速かつ正確に制御することができる。
【0160】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基
本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが
可能となる。
【0161】(第7の実施の形態)図12は、本実施の
形態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
制御装置の構成例を示すブロック図である。
【0162】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図12に
示すように、比例器12と、ゲートパターン発生装置2
3と、三角波発生装置24とから構成し、所望の基本波
実効値と位相の交流出力電圧(1パルス電圧)を交流端
子より出力するようにしている。
【0163】比例器12は、前記1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電
圧(1パルス電圧)の基本波実効値に、ゲインπ/(2
√2VDC)を乗じて変調率を演算する。
【0164】三角波発生装置24は、交流出力電圧(1
パルス電圧)の位相に同期した0から1の間を往復する
基本波周波数の2倍の周波数の三角波を発生する。
【0165】ゲートパターン発生装置23は、比例器1
2からの出力である変調率と、三角波発生装置24から
の出力である三角波とを入力とし、当該各入力に基づい
てゲートパターンを出力する。
【0166】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力
電圧の位相と同期した基本波周波数の2倍の周波数の三
角波を発生し、当該三角波と比例器12により演算され
た変調率とを比較して、1パルス単相ブリッジ電圧形自
励式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパタ
ーンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相
の交流出力電圧(1パルス電圧)を交流端子より出力す
るようにしている。
【0167】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図13を用いて説明する。
【0168】図13は、本実施の形態の動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【0169】図12において、比例器12では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力さ
れる交流出力電圧の基本波実効値Voutに、ゲインπ/
(2√2VDC)を乗じて変調率kを演算する。
【0170】ここで、VDCは直流電圧であり、当該直流
電圧VDCの変動に応じて比例器12のゲインを変化させ
ることにより、より一層精度の高い制御を行なうことが
できる。
【0171】三角波発生装置24では、交流出力電圧の
位相θに同期した0から1の間を往復する基本波周波数
の2倍の周波数の三角波を発生する。
【0172】ゲートパターン発生装置23では、比例器
12からの変調率kと、三角波発生装置24からの三角
波Aとの大小関係により、前記図11に示すテーブルに
したがってゲートパターンを発生する。
【0173】図13において、上から1段目は三角波A
と変調率kの波形、2段目は交流出力電圧波形、3段目
はUアームゲートパターン、4段目はXアームゲートパ
ターン、5段目はVアームゲートパターン、6段目はY
アームゲートパターンをそれぞれ示している。
【0174】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0175】本実施の形態では、三角波Aと変調率kと
を直接比較することで、全アームのゲートパターンを得
る。
【0176】したがって、1パルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相
を、高速かつ正確に制御することができる。
【0177】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基
本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが
可能となる。
【0178】(第8の実施の形態)図14は、本実施の
形態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
制御装置の構成例を示すブロック図である。
【0179】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図14に
示すように、パルス幅演算装置5と、比例器6Aと、比
例器6Bと、加算器9Aと、加算器9Bと、減算器10
Aと、減算器10Bと、位相変換装置7Aと、位相変換
装置7Bと、ゲートパターン発生装置8Aと、ゲートパ
ターン発生装置8Bと、反転器11Aと、反転器11B
とから構成し、所望の基本波実効値と位相に所望の直流
成分を重畳した交流出力電圧(1パルス電圧)を交流端
子より出力するようにしている。
【0180】パルス幅演算装置5は、前記1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交
流出力電圧(1パルス電圧)の基本波実効値から、所望
のパルス幅を演算する。
【0181】比例器6Aは、パルス幅演算装置5により
演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン1/2を
乗じて出力する。
【0182】比例器6Bは、交流出力電圧(1パルス電
圧)に直流成分を重畳する図示しない手段からのパルス
幅調整値に、ゲイン1/2を乗じて出力する。
【0183】加算器9Aは、比例器6Aからの出力を、
上記交流出力電圧の位相に加算する。
【0184】加算器9Bは、比例器6Bからの出力を、
加算器9Aからの出力に加算する。
【0185】減算器10Aは、比例器6Aからの出力
を、上記交流出力電圧の位相から減算する。
【0186】減算器10Bは、比例器6Bからの出力
を、減算器10Aからの出力から減算する。
【0187】位相変換装置7Aは、加算器9Bからの出
力を入力とし、当該入力された位相を0から2πの範囲
に変換してアームの位相指令値を演算する。
【0188】位相変換装置7Bは、減算器10Bからの
出力を入力とし、当該入力された位相を0から2πの範
囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【0189】ゲートパターン発生装置8Aは、位相変換
装置7Aからの出力を入力とし、当該入力が、0以上π
よりも小さい場合は1のゲートパターンを出力し、π以
上2πよりも小さい場合は0のゲートパターンを出力す
る。
【0190】ゲートパターン発生装置8Bは、位相変換
装置7Bからの出力を入力とし、当該入力が、0以上π
よりも小さい場合は1のゲートパターンを出力し、π以
上2πよりも小さい場合は0のゲートパターンを出力す
る。
【0191】反転器11Aは、ゲートパターン発生装置
8Aからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0192】反転器11Bは、ゲートパターン発生装置
8Bからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力す
る。
【0193】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅
演算装置5により演算された交流出力電圧のパルス幅を
所定のパルス幅だけ調整し、1パルス単相ブリッジ電圧
形自励式変換器における直流成分高電位側アームの上段
自己消弧形デバイスのオン期間を広げ、同じ幅で直流成
分低電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン期間
を狭め、直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバ
イスのオン開始タイミングを広げたパルス幅の2分の1
だけ進め、直流成分低電位側アームの上段デバイスのオ
ン開始タイミングを狭めたパルス幅の2分の1だけ遅ら
せるように、交流出力電圧の基本波実効値および位相を
制御する構成として、所望の基本波実効値と位相に所望
の直流成分を重畳した交流出力電圧(1パルス電圧)を
交流端子より出力するようにしている。
【0194】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図15を用いて説明する。
【0195】図15は、本実施の形態の動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【0196】図14において、パルス幅演算装置5で
は、1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端
子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Vout
ら、所望のパルス幅αを演算する。
【0197】比例器6Aでは、パルス幅演算装置5から
の交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン1/2を乗じ
る。
【0198】比例器6Bでは、交流出力電圧に直流成分
を重畳する図示しない手段からのパルス幅調整値△α
に、ゲイン1/2を乗じる。
【0199】加算器9Aでは、比例器6Aからの出力
を、交流出力電圧の位相θに加算する。
【0200】加算器9Bでは、比例器6Bからの出力
を、加算器9Aからの出力に加算する。
【0201】減算器10Aでは、比例器6Aからの出力
を、交流出力電圧の位相θから減算する。
【0202】減算器10Bでは、比例器6Bからの出力
を、減算器10Aからの出力から減算する。
【0203】位相変換装置7Aでは、加算器9Bから入
力された位相を、0から2πの範囲に変換してアームの
位相指令値を演算する。
【0204】位相変換装置7Bでは、減算器10Bから
入力された位相を、0から2πの範囲に変換してアーム
の位相指令値を演算する。
【0205】例えば、3πが位相変換装置7A、7Bに
入力された場合には、出力はπとなる。
【0206】ゲートパターン発生装置8Aでは、位相変
換装置7Aからの入力が、0以上πよりも小さい場合は
1のゲートパターンを出力し、π以上2πよりも小さい
場合は0のゲートパターンを出力する(Uアームゲート
パターン)。
【0207】ゲートパターン発生装置8Bでは、位相変
換装置7Bからの入力が、0以上πよりも小さい場合は
1のゲートパターンを出力し、π以上2πよりも小さい
場合は0のゲートパターンを出力する(Vアームゲート
パターン)。
【0208】反転器11Aでは、ゲートパターン発生装
置8Aからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力
する(Xアームゲートパターン)。
【0209】反転器11Bでは、ゲートパターン発生装
置8Bからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力
する。
【0210】なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパタ
ーンが1の時にオンし、0の時にオフする。
【0211】図15において、上から1段目は交流出力
電圧波形、2段目はUアームゲートパターン、3段目は
Xアームゲートパターン、4段目はVアームゲートパタ
ーン、5段目はYアームゲートパターンをそれぞれ示し
ている。
【0212】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0213】本実施の形態では、交流出力電圧の基本波
成分実効値および位相を変化させずに、直流成分を重畳
することができ、特に変換器用変圧器の偏磁抑制制御等
を行なう場合に適用することが可能である。
【0214】図14では、Uアームを直流成分高電位
側、Vアームを直流成分低電位側と仮定している。
【0215】ただし、パルス幅調整値△αを負の値とす
れば、直流成分の高電位側と低電位側は逆になる。
【0216】Uアームのオン期間を△α広げ、Vアーム
のオン期間を△α狭めている。
【0217】さらに、基本波成分の位相が変化しないよ
うに、Uアームのゲートパターン位相を△α/2進め、
Vアームのゲートパターン位相を△α/2遅らせてい
る。
【0218】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、
基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流
成分を重畳することができ、特に変換器用変圧器の偏磁
抑制制御等を行なう場合に適用することが可能となる。
【0219】(第9の実施の形態)図16は、本実施の
形態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
制御装置の構成例を示すブロック図であり、図14と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。
【0220】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図16に
示すように、前記図14に、比例器25と、比例器26
とからなるパルス幅調整値演算装置を付加して、所定の
パルス幅調整値を演算する構成とし、交流端子より所望
の直流成分を出力するようにしている。
【0221】比例器25は、前記1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電
圧(1パルス電圧)に重畳する直流成分電圧指令値に、
ゲイン1/VDCを乗じて直流成分変調率を演算する。
【0222】比例器26は、比例器25からの出力であ
る直流成分変調率に、ゲインπを乗じてパルス幅調整値
を演算する。
【0223】すなわち、交流出力電圧に重畳させる直流
成分電圧指令値を1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変
換器の直流電圧で除して、当該値を直流成分の変調率と
し、かつ当該変調率値にπを乗じた値を、各アームのパ
ルス幅調整値として求める構成として、交流端子より所
望の直流成分を出力するようにしている。
【0224】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置におけるパルス幅調整値演算装置の動作について説
明する。
【0225】図16において、比例器25では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力さ
れる交流出力電圧に重畳する直流成分電圧指令値V
offsetに、ゲイン1/VDCを乗じて直流成分変調率k
offsetを演算する。
【0226】ここで、VDCは直流電圧であり、当該直流
電圧VDCの変動に応じて比例器25のゲインを変化させ
ることにより、より一層精度の高い制御を行なうことが
できる。
【0227】比例器26では、比例器25からの直流成
分変調率koffsetに、ゲインπを乗じてパルス幅調整値
△αを演算する。
【0228】すなわち、本実施の形態のパルス幅調整値
演算装置の演算により求められたパルス幅調整値△αで
パルス幅αを調整することにより、実際の交流出力電圧
直流成分の基本波1周期平均値が、直流成分電圧指令値
offsetと等しくなるという利点が得られる。
【0229】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、より一
層精度の高い制御を行なうことが可能となり、1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基
本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成
分を重畳することが可能となる。
【0230】(第10の実施の形態)図17は、本実施
の形態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器
の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図14お
よび図16と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0231】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図17に
示すように、前記図14および図16に、のこぎり波発
生装置18Aと、のこぎり波発生装置18Bと、比較器
19Aと、比較器19Bと、比例器27とを付加して、
所望のゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本
波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電
圧(1パルス電圧)を交流端子より出力するようにして
いる。
【0232】のこぎり波発生装置18Aは、前記位相変
換装置7Aからの出力であるUアームの位相指令値に同
期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【0233】のこぎり波発生装置18Bは、前記位相変
換装置7Bからの出力であるVアームの位相指令値に同
期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【0234】比較器19Aは、のこぎり波発生装置18
Aにより発生したのこぎり波と前記比例器25からの出
力である直流成分変調率とを比較して、Uアームの自己
消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【0235】比例器27は、比例器25からの出力であ
る直流成分変調率に、ゲイン−1を乗じて出力する。
【0236】比較器19Bは、のこぎり波発生装置18
Bにより発生したのこぎり波と比例器27からの出力と
を比較して、Vアームの自己消弧形デバイスのゲートパ
ターンを発生する。
【0237】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アーム
の位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生
し、当該のこぎり波と直流値とを比較して、各アームの
自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該の
こぎり波と比較する直流値を、一方のアームでは直流成
分変調率とし、もう一方のアームでは直流成分変調率の
符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相に
所望の直流成分を重畳した交流出力電圧(1パルス電
圧)を交流端子より出力するようにしている。
【0238】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図18および図19を用いて説明
する。
【0239】図18は、本実施の形態における直流成分
変調率=0の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパ
ターンの波形図である。
【0240】図19は、本実施の形態における直流成分
変調率≠0の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパ
ターンの波形図である。
【0241】図17において、のこぎり波発生装置18
Aでは、位相変換装置7AからのUアームの位相指令値
に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【0242】のこぎり波発生装置18Bでは、位相変換
装置7BからのVアームの位相指令値に同期した基本波
周波数のこぎり波を発生する。
【0243】比較器19Aでは、のこぎり波発生装置1
8Aからののこぎり波と比例器25からの直流成分変調
率koffsetとを比較して、Uアームの自己消弧形デバイ
スのゲートパターンを発生する。
【0244】比例器27では、比例器25からの直流成
分変調率koffsetに、ゲイン−1を乗じる。
【0245】比較器19Bでは、のこぎり波発生装置1
8Bからののこぎり波と比例器27からの出力とを比較
して、Vアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン
を発生する。
【0246】図18および図19において、上から1段
目は交流出力電圧波形、2段目はUアームゲートパター
ン、3段目はXアームゲートパターン、4段目はVアー
ムゲートパターン、5段目はYアームゲートパターンを
それぞれ示している。
【0247】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0248】本実施の形態では、のこぎり波と比較する
直流値を直流成分変調率koffsetとすることにより、交
流出力電圧に直流成分を重畳することができる。
【0249】特に、ゲートパターン発生装置としてのこ
ぎり波比較を採用している場合に容易に適用することが
できる。
【0250】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、
基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流
成分を重畳することが可能となる。
【0251】特に、本構成は、ゲートパターン発生装置
としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用
することができる。
【0252】(第11の実施の形態)図20は、本実施
の形態による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器
の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図14お
よび図16と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0253】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図20に
示すように、前記図14および図16に、三角波発生装
置20Aと、三角波発生装置20Bと、比較器19A
と、比較器19Bと、比例器27とを付加して、所望の
ゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本波実効
値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧(1
パルス電圧)を交流端子より出力するようにしている。
【0254】三角波発生装置20Aは、前記位相変換装
置7Aからの出力であるUアームの位相指令値に同期し
た基本波周波数の三角波を発生する。
【0255】三角波発生装置20Bは、前記位相変換装
置7Bからの出力であるVアームの位相指令値に同期し
た基本波周波数の三角波を発生する。
【0256】比較器19Aは、三角波発生装置20Aに
より発生した三角波と前記比例器25からの出力である
直流成分変調率とを比較して、Uアームの自己消弧形デ
バイスのゲートパターンを発生する。
【0257】比例器27は、比例器25からの出力であ
る直流成分変調率に、ゲイン−1を乗じて出力する。
【0258】比較器19Bは、三角波発生装置20Bに
より発生した三角波と比例器27からの出力とを比較し
て、Vアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを
発生する。
【0259】すなわち、本実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アーム
の位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生
し、当該三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消
弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該三角波と
比較する直流値を、一方のアームでは直流成分変調率と
し、もう一方のアームでは直流成分変調率の符号を反転
した値として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流
成分を重畳した交流出力電圧(1パルス電圧)を交流端
子より出力するようにしている。
【0260】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図21および図22を用いて説明
する。
【0261】図21は、本実施の形態における直流成分
変調率=0の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパ
ターンの波形図である。
【0262】図22は、本実施の形態における直流成分
変調率≠0の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパ
ターンの波形図である。
【0263】図20において、三角波発生装置20Aで
は、位相変換装置7AからのUアームの位相指令値に同
期した基本波周波数の三角波を発生する。
【0264】三角波発生装置20Bでは、位相変換装置
7BからのVアームの位相指令値に同期した基本波周波
数の三角波を発生する。
【0265】比較器19Aでは、三角波発生装置20A
からの三角波と比例器25からの出力である直流成分変
調率koffsetとを比較して、Uアームの自己消弧形デバ
イスのゲートパターンを発生する。
【0266】比例器27では、比例器25からの直流成
分変調率koffsetに、ゲイン−1を乗じて出力する。
【0267】比較器19Bでは、三角波発生装置20B
からの三角波と比例器27からの出力とを比較して、V
アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生す
る。
【0268】図21および図22において、上から1段
目は交流出力電圧波形、2段目はUアームゲートパター
ン、3段目はXアームゲートパターン、4段目はVアー
ムゲートパターン、5段目はYアームゲートパターンを
それぞれ示している。
【0269】なお、各アームの回路図上での位置を、前
記図24に示している。
【0270】本実施の形態では、三角波と比較する直流
値を直流成分変調率koffsetとすることにより、交流出
力電圧に直流成分を重畳することができる。
【0271】特に、ゲートパターン発生装置として三角
波比較を採用している場合に容易に適用することができ
る。
【0272】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、1パル
ス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、
基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流
成分を重畳することが可能となる。
【0273】特に、本構成は、ゲートパターン発生装置
としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用
することができる。
【0274】(第12の実施の形態)本実施の形態によ
る1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置
は、前記各アームの自己消弧形デバイスのゲートパルス
を発生する手段と、当該各アームの自己消弧形デバイス
のオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オン
とオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えて構
成している。
【0275】次に、以上のように構成した本実施の形態
による1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御
装置の動作について、図23を用いて説明する。
【0276】図23は、本実施の形態の動作を示すゲー
トパターンの波形図である。
【0277】自己消弧形デバイスは、スイッチング状態
が変化してから一定の期間内に再度スイッチング状態が
変化すると、破損する可能性がある。
【0278】本実施の形態では、このような自己消弧形
デバイスの破損を防止することを目的として、スイッチ
ング状態が変化してから一定の期間、スイッチングを禁
止する。
【0279】図23では、前述の期間をスイッチング禁
止期間として示している。
【0280】キャリア比較PWMのような多パルスの場
合には、三角波キャリアの半周期にスイッチングが1度
しか発生しないようにする等の方法が行なわれてきてい
るが、ワンパルスの場合には、本実施の形態のように、
スイッチング禁止期間を設けるのが最適な方法である。
【0281】これにより、自己消弧形デバイスの破損を
防止することができる。
【0282】上述したように、本実施の形態のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、スイッ
チング状態が変化した後における、スイッチング回数増
加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可
能となる。
【0283】(その他の実施の形態)尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。また、各実施の形態は可能な限り
適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合
わせた作用効果を得ることができる。さらに、上記各実
施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示さ
れる複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、
種々の発明を抽出することができる。例えば、実施の形
態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除さ
れても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題
(の少なくとも一つ)が解決でき、発明の効果の欄で述
べられている効果(の少なくとも一つ)が得られる場合
には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出
することができる。
【0284】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置によれば、1
パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧
の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御するこ
とが可能となる。
【0285】また、本発明のパルス単相ブリッジ電圧形
自励式変換器の制御装置によれば、1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の
実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳す
ることが可能となる。特に、本発明は、変換器用変圧器
の偏磁抑制制御等を行なう場合に適用することが可能で
ある。
【0286】さらに、本発明のパルス単相ブリッジ電圧
形自励式変換器の制御装置によれば、スイッチング状態
が変化した後における、スイッチング回数増加による自
己消弧形デバイスの破損を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示す
ブロック図。
【図2】同第1の実施の形態の1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出
力電圧とゲートパターンの波形図。
【図3】本発明の第2の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス
幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図4】本発明の第3の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス
幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図5】本発明の第4の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲート
パターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図6】同第4の実施の形態の1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発
生装置の動作を示すのこぎり波とゲートパターンの波形
図。
【図7】本発明の第5の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲート
パターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図8】同第5の実施の形態の1パルス単相ブリッジ電
圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発
生装置の動作を示す三角波とゲートパターンの波形図。
【図9】本発明の第6の実施の形態による1パルス単相
ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示す
ブロック図。
【図10】同第6の実施の形態の1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図11】同第6の実施の形態のゲートパターンを決定
するためのテーブルの一例を示す図。
【図12】本発明の第7の実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示
すブロック図。
【図13】同第7の実施の形態の1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図14】本発明の第8の実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示
すブロック図。
【図15】同第8の実施の形態の1パルス単相ブリッジ
電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流
出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図16】本発明の第9の実施の形態による1パルス単
相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示
すブロック図。
【図17】本発明の第10の実施の形態による1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を
示すブロック図。
【図18】同第10の実施の形態の1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直
流成分変調率=0の場合の交流出力電圧とゲートパター
ンの波形図。
【図19】同第10の実施の形態の1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直
流成分変調率≠0の場合の交流出力電圧とゲートパター
ンの波形図。
【図20】本発明の第11の実施の形態による1パルス
単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を
示すブロック図。
【図21】同第11の実施の形態の1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直
流成分変調率=0の場合の交流出力電圧とゲートパター
ンの波形図。
【図22】同第11の実施の形態の1パルス単相ブリッ
ジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直
流成分変調率≠0の場合の交流出力電圧とゲートパター
ンの波形図。
【図23】本発明の第12の実施の形態の動作を示すゲ
ートパターンの波形図。
【図24】従来の1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変
換器の構成例を示す回路図。
【図25】1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器を
ワンパルス動作させた場合の交流出力電圧とゲートパタ
ーンの波形図。
【符号の説明】
1A…自己消弧形デバイス 1B…自己消弧形デバイス 1C…自己消弧形デバイス 1D…自己消弧形デバイス 2A…環流ダイオ−ド 2B…環流ダイオ−ド 2C…環流ダイオ−ド 2D…環流ダイオ−ド 3…直流コンデンサ 4…電力系統または負荷 5…パルス幅演算装置 6…比例器(ゲイン:1/2) 6A…比例器(ゲイン:1/2) 6B…比例器(ゲイン:1/2) 7A…位相変換装置(位相を0〜2πに変換) 7B…位相変換装置(位相を0〜2πに変換) 8A…ゲートパターン発生装置 8B…ゲートパターン発生装置 9…加算器 9A…加算器 9B…加算器 10…減算器 10A…減算器 10B…減算器 11A…反転器 11B…反転器 12…比例器(ゲイン:π/(2√2VDC)、VDC:直
流電圧) 13…リミッタ(下限値:0、上限値:1) 14…sin-1(アークサイン)演算装置 15…比例器(ゲイン:2) 16…比例器(ゲイン:K) 17…リミッタ(下限値:0、上限値:π) 18…のこぎり波発生装置(基本波周波数、−1〜1) 18A…のこぎり波発生装置(基本波周波数、−1〜
1) 18B…のこぎり波発生装置(基本波周波数、−1〜
1) 19…比較器 19A…比較器 19B…比較器 20…三角波発生装置(基本波周波数、−1〜1) 21…sin演算装置 22…絶対値演算装置 23…ゲートパターン発生装置 24…三角波発生装置(基本波周波数の2倍の周波数、
0〜1) 25…比例器(ゲイン:1/VDC、VDC:直流電圧) 26…比例器(ゲイン:π) 27…比例器(ゲイン:−1) 28…比例器(ゲイン:A) 29…比例器(ゲイン:1−A)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA04 AA17 CA01 CA02 CA04 CA05 CB05 CC32 DB02 EA10 FA05

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接
    続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続
    されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される1
    パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置にお
    いて、 前記交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値
    から所望のパルス幅を演算するパルス幅演算手段と、 前記パルス幅演算手段により演算された交流出力電圧の
    パルス幅の一部を交流出力電圧の位相に加算し、前記一
    部を差し引いた残りのパルス幅を前記交流出力電圧の位
    相から減算して、前記1パルス単相ブリッジ電圧形自励
    式変換器の各アームの位相指令値を演算し、当該各アー
    ムの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する手
    段とを備えて成り、 所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧を交流端子よ
    り出力するようにしたことを特徴とする1パルス単相ブ
    リッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の1パルス単相ブリ
    ッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記パルス幅演算手段としては、 前記交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演算する
    比例手段と、 前記比例手段により演算された変調率からパルス幅の2
    分の1を演算するアークサイン演算手段とを備えて成
    り、 所望のパルス幅を演算するようにしたことを特徴とする
    1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項1に記載の1パルス単相ブリ
    ッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記パルス幅演算手段としては、 前記交流出力電圧の基本波実効値から変調率を演算する
    第1の比例手段と、 前記比例手段により演算された変調率からパルス幅1を
    演算する第2の比例手段とを備えて成り、 所望のパルス幅を演算するようにしたことを特徴とする
    1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項1に記載の1パルス単相ブリ
    ッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを
    発生する手段としては、 前記各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこ
    ぎり波を発生するのこぎり波発生手段と、 前記のこぎり波発生手段により発生したのこぎり波と直
    流値とを比較して、前記各アームの自己消弧形デバイス
    のゲートパターンを発生する比較手段とを備えて成り、 各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生
    するようにしたことを特徴とする1パルス単相ブリッジ
    電圧形自励式変換器の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記請求項1に記載の1パルス単相ブリ
    ッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを
    発生する手段としては、 前記各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三
    角波を発生する三角波発生手段と、 前記三角波発生手段により発生した三角波と直流値とを
    比較して、前記各アーム自己消弧形デバイスのゲートパ
    ターンを発生する比較手段とを備えて成り、 各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生
    するようにしたことを特徴とする1パルス単相ブリッジ
    電圧形自励式変換器の制御装置。
  6. 【請求項6】 複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接
    続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続
    されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される1
    パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置にお
    いて、 前記交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値
    から変調率を演算する比例手段と、 前記交流出力電圧の位相と同期した単位振幅の基本波周
    波数正弦波の絶対値波形を発生し、当該正弦波絶対値波
    形と前記比例手段により演算された変調率とを比較し
    て、前記1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各
    アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する
    手段とを備えて成り、 所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧を交流端子よ
    り出力するようにしたことを特徴とする1パルス単相ブ
    リッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
  7. 【請求項7】 複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接
    続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続
    されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される1
    パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置にお
    いて、 前記交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値
    から変調率を演算する比例手段と、 前記交流出力電圧の位相と同期した基本波周波数の2倍
    の周波数の三角波を発生し、当該三角波と前記比例手段
    により演算された変調率とを比較して、前記1パルス単
    相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デ
    バイスのゲートパターンを発生する手段とを備えて成
    り、 所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧を交流端子よ
    り出力するようにしたことを特徴とする1パルス単相ブ
    リッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
  8. 【請求項8】 複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接
    続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続
    されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される1
    パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置にお
    いて、 前記交流端子に出力される交流出力電圧に直流成分を重
    畳する手段と、 前記1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器における
    直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオ
    ン期間を広げ、同じ幅で直流成分低電位側アームの上段
    自己消弧形デバイスのオン期間を狭め、前記直流成分高
    電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン開始タイ
    ミングを広げたパルス幅の2分の1だけ進め、前記直流
    成分低電位側アームの上段デバイスのオン開始タイミン
    グを狭めたパルス幅の2分の1だけ遅らせるように、前
    記交流出力電圧の基本波実効値および位相を制御する手
    段とを備えて成り、 所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した
    交流出力電圧を交流端子より出力するようにしたことを
    特徴とする1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
    制御装置。
  9. 【請求項9】 前記請求項8に記載の1パルス単相ブリ
    ッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記交流出力電圧に直流成分を重畳する手段としては、 前記交流出力電圧に重畳させる直流成分電圧指令値を前
    記1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の直流電圧
    で除して、当該値を直流成分の変調率とし、かつ当該変
    調率値にπを乗じた値を、前記各アームのパルス幅調整
    値として求めるパルス幅調整値演算手段を備えて成り、 交流端子より所望の直流成分を出力するようにしたこと
    を特徴とする1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器
    の制御装置。
  10. 【請求項10】 前記請求項9に記載の1パルス単相ブ
    リッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこ
    ぎり波を発生するのこぎり波発生手段と、 前記のこぎり波発生手段により発生したのこぎり波と直
    流値とを比較して、前記各アームの自己消弧形デバイス
    のゲートパターンを発生する比較手段とを備えて成り、 前記比較手段においてのこぎり波と比較する直流値を、
    一方のアームでは前記パルス幅調整値演算手段により演
    算された直流成分変調率とし、もう一方のアームでは前
    記パルス幅調整値演算手段により演算された直流成分変
    調率の符号を反転した値として、 所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した
    交流出力電圧を交流端子より出力するようにしたことを
    特徴とする1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
    制御装置。
  11. 【請求項11】 前記請求項9に記載の1パルス単相ブ
    リッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、 前記各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三
    角波を発生する三角波発生手段と、 前記三角波発生手段により発生した三角波と直流値とを
    比較して、前記各アーム自己消弧形デバイスのゲートパ
    ターンを発生する比較手段とを備えて成り、 前記比較手段において三角波と比較する直流値を、一方
    のアームでは前記パルス幅調整値演算手段により演算さ
    れた直流成分変調率とし、もう一方のアームでは前記パ
    ルス幅調整値演算手段により演算された直流成分変調率
    の符号を反転した値として、 所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した
    交流出力電圧を交流端子より出力するようにしたことを
    特徴とする1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の
    制御装置。
  12. 【請求項12】 複数の自己消弧形デバイスをブリッジ
    接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接
    続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される
    1パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置に
    おいて、 前記各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手
    段と、 前記各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化し
    た時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを
    禁止する手段と、 を備えて成ることを特徴とする1パルス単相ブリッジ電
    圧形自励式変換器の制御装置。
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