JP2715584B2 - Multiplexed rectifier control method - Google Patents

Multiplexed rectifier control method

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JP2715584B2 JP1210462A JP21046289A JP2715584B2 JP 2715584 B2 JP2715584 B2 JP 2715584B2 JP 1210462 A JP1210462 A JP 1210462A JP 21046289 A JP21046289 A JP 21046289A JP 2715584 B2 JP2715584 B2 JP 2715584B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流電力を直流電力に変換・制御する半導
体整流器の制御方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a semiconductor rectifier for converting and controlling AC power to DC power.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば第3図に示すように、多重化整流器を構成する
単位整流器1としては、半導体スイッチング素子として
GTOサイリスタ2を用いてブリッジ結線された構成のも
のが知られている。図中3は、単位整流器1の直流出力
側に接続される負荷である。
For example, as shown in FIG. 3, a unit rectifier 1 constituting a multiplexed rectifier is a semiconductor switching element.
A configuration in which a GTO thyristor 2 is used for bridge connection is known. Reference numeral 3 in the figure denotes a load connected to the DC output side of the unit rectifier 1.

第4図はかかる単位整流器を複数台(図示では2台)
用いて多重化した整流器で、図中4は高調波制御フィル
ターであり、それぞれの単位整流器1A,1Bの交流入力端
子は直接並列接続して構成されている。
FIG. 4 shows a plurality of such unit rectifiers (two in the figure).
A rectifier multiplexed by using the rectifier, in which 4 is a harmonic control filter, and the AC input terminals of the unit rectifiers 1A and 1B are directly connected in parallel.

第5図に前記第4図に示す多重化整流器の一つの相
(R)の交流入力電流波形を示す。
FIG. 5 shows an AC input current waveform of one phase (R) of the multiplexed rectifier shown in FIG.

すなわち、同図(イ),(ロ)に示すように、それぞ
れの単位整流器1A,1Bの交流入力電流iR1,iR2は、低次の
高調波電流を低減することを目的に、PWM(パルス幅変
調)化され、単位整流器1Bは単位整流器1Aに対して電気
角で30゜el遅れで運転されている。
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the AC input currents i R1 and i R2 of the unit rectifiers 1A and 1B are reduced by PWM ( (Pulse width modulation), and the unit rectifier 1B is operated with a delay of 30 ° in electrical angle with respect to the unit rectifier 1A.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、単位整流器1A,1Bの交流入力電流iR1,i
R2は、低次の高調波成分は比較的少ないが、高次の高調
波成分は電流裁断周波数近辺では、基本派に対し20%前
後も含まれていることが明らかにされている。また、こ
れらを合成した合計の交流入力電流iR〔第5図(ハ)〕
にも電流裁断周波数近辺の高調波電流が含まれているこ
とが明らかにされており、この高調波電流は交流電源側
に接続されている前記高調波抑制フィルタ4の大形化を
招くことにもなっている。
By the way, the AC input currents i R1 and i of the unit rectifiers 1A and 1B
It has been revealed that R2 has relatively low low-order harmonic components, but contains higher-order harmonic components at around 20% of the basic group near the current cutting frequency. Also, the total AC input current i R obtained by combining them [FIG. 5 (c)]
It is also clarified that a harmonic current near the current cutting frequency is included in the filter, and this harmonic current causes an increase in the size of the harmonic suppression filter 4 connected to the AC power supply. Has also become.

また、第5図で示す交流入力電流波形を得るには、第
4図に示す単位整流器を構成している主半導体素子であ
るGTOサイリスタの電流は、iR1が正の電流の時はGTOサ
イリスタ2a1に、負の電流の時はGTOサイリスタ2a2に流
すことになる。また、iR2が正の電流の時はGTOサイリス
タ2b1に、負の電流の時はGTOサイリスタ2b2に流すこと
になる。
Further, in order to obtain an AC input current waveform shown in FIG. 5, the current of the GTO thyristor which is a main semiconductor element constituting the unit rectifier shown in Fig. 4, when i R1 is positive current GTO thyristor in 2a 1, when a negative current is flowing in the GTO thyristor 2a 2. Also, i R2 is a GTO thyristor 2b 1 when a positive current, when a negative current is flowing in the GTO thyristor 2b 2.

これにより、GTOサイリスタのスイッチング回数は、
交流入力電流の1サイクルの期間にGTOサイリスタ2a1,2
b1は5回、GTOサイリスタ2a2,2b2は7回となり、このこ
とは他の2つの相(S及びT)についても同様である。
As a result, the number of switching times of the GTO thyristor becomes
GTO thyristors 2a 1 and 2a during one cycle of AC input current
b 1 is five, GTO thyristors 2a 2, 2b 2 becomes 7 times, this is also true for the other two phases (S and T).

従って、単位整流器1Aを構成しているGTOサイリスタ
のスイッチング回数は5回/1サイクル、単位整流器1Bを
構成しているGTOサイリスタのスイッチング回数は7回/
1サイクルとなり、使用機器の共通化や有効利用ができ
なかった。
Therefore, the number of switching times of the GTO thyristor constituting the unit rectifier 1A is 5 times / cycle, and the number of switching times of the GTO thyristor constituting the unit rectifier 1B is 7 times / cycle.
This was one cycle, and the equipment used could not be shared or used effectively.

ただし、GTOサイリスタは点弧及び消弧の過渡時には
大きなスイッチング損失を生じ、また、整流器の交流入
力電流の1サイクルの期間のスイッチング損失の平均値
はスイッチング回数にほぼ比例するからである。
However, the GTO thyristor causes a large switching loss during the transition between ignition and extinction, and the average value of the switching loss during one cycle of the AC input current of the rectifier is almost proportional to the number of switching operations.

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、各単位
整流器の交流入力を並列接続して構成する多重化整流器
において、合成交流入力電流に含まれる高次の高調波電
流を低減し、交流入力側に設ける高調波抑制フィルタの
小形化を図ることができ、しかも単位整流器の共通化、
有効利用により装置の小型化、低価格化が実現できる多
重化整流器の制御方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art, and to reduce the higher-order harmonic currents contained in the combined AC input current in a multiplexed rectifier configured by connecting the AC inputs of each unit rectifier in parallel. The size of the harmonic suppression filter provided on the input side can be reduced, and the unit rectifier can be shared.
It is an object of the present invention to provide a control method for a multiplexed rectifier which can realize a reduction in size and cost of a device by effective use.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は前記目的を達成するため、キャリア信号と制
御信号との交点から交流入力電流の裁断位相を決定する
電流形の単位整流器をN(N≧2)台用いて、その交流
入力を並列接続して構成する多重化整流器において、各
電流形の単位整流器では、前記キャリア信号の位相を互
いに2π/Nずつずらせて交流入力電流の裁断位相を決定
すること、及び各電流形の単位整流器を構成する主半導
体素子のスイッチング周波数が等しくなるように、各主
半導体素子に与える点弧及び消弧信号を分配することを
要旨とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention uses N (N ≧ 2) current-type unit rectifiers for determining a cutting phase of an AC input current from an intersection of a carrier signal and a control signal, and connects the AC inputs in parallel. In the multiplexed rectifier configured as above, in each current type unit rectifier, the phase of the carrier signal is shifted by 2π / N from each other to determine the cutting phase of the AC input current, and each current type unit rectifier is configured. The gist is to distribute the ignition and extinction signals to be applied to the respective main semiconductor elements so that the switching frequencies of the main semiconductor elements become equal.

〔作用〕[Action]

請求項第1項記載の本発明によれば、電流裁断位相を
決定する際に用いている三角波キャリア信号と鋸歯状制
御信号のうち、三角波キャリア信号の位相を単位整流器
間で2π/N(Nは単位整流器の数で、N≧2)ずつずら
すことにより、合成交流入力電流には電流裁断周波数近
辺の高次の高調波電流が含まれないようになり、交流電
源側に接続される高調波抑制フィルタを小形化できる。
According to the first aspect of the present invention, of the triangular carrier signal and the sawtooth control signal used in determining the current cutting phase, the phase of the triangular carrier signal is set to 2π / N (N Is the number of unit rectifiers, and is shifted by N ≧ 2), so that the synthesized AC input current does not include higher harmonic currents near the current cutoff frequency, and the harmonics connected to the AC power supply side The suppression filter can be downsized.

請求項第2項記載の本発明によれば、前記作用に加え
て、GTOサイリスタに通流するPWM電流を交流入力電流の
1サイクル毎に単位整流器の同一アーム間で交互に通流
するようにGTOサイリスタを制御することにより、各単
位整流器のGTOサイリスタのスイッチング周波数を平均
的に等しくして、各GTOサイリスタの発生損失を等しく
することができる。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above operation, the PWM current flowing to the GTO thyristor is alternately passed between the same arms of the unit rectifier every cycle of the AC input current. By controlling the GTO thyristor, the switching frequency of the GTO thyristor of each unit rectifier can be equalized on average, and the generated loss of each GTO thyristor can be equalized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の多重化整流器の制御方法の実施例を
示すもので、前記第4図に示すような変圧器を用いない
3相の電流形の単位整流器1A,1Bの交流入力端子を直接
並列接続して構成する多重化整流器において、各単位整
流器1A,1Bの電流裁断位相の決定方法を説明するための
波形図である。
FIG. 1 shows an embodiment of a control method of a multiplexed rectifier according to the present invention, wherein the AC input terminals of three-phase current type unit rectifiers 1A and 1B which do not use a transformer as shown in FIG. FIG. 9 is a waveform diagram for explaining a method of determining a current cutting phase of each unit rectifier 1A, 1B in a multiplexed rectifier configured by directly connecting in parallel.

なお、この第1図は合成の交流入力電流の電気角0゜
elから60゜elの期間について示したが、他の期間、例え
ば60゜el〜120゜elの期間は非裁断、120゜el〜180゜el
の期間は0゜el〜60゜elの期間と同一の裁断位相となる
ので、説明は省略する。
FIG. 1 shows an electric angle 0 ° of the combined AC input current.
Although shown for the period from el to 60 示 し el, other periods, such as the period from 60 ゜ el to 120 ゜ el, are uncut, 120 ゜ el to 180 ゜ el
Is the same cutting phase as the period of 0 ゜ el to 60 ゜ el, and the description is omitted.

ここでは第4図のように単位整流器が2個の2重化の
例について述べると、一方の単位整流器1Aの裁断位相
は、同図(イ)に示す実線の三角波キャリア信号T1と破
線の制御信号Cとの交点から、同図(ロ)のiR1に示し
たように決定する。
Now, we describe an example units rectifier two duplexed as FIG. 4, the cutting phase of one of the unit rectifier 1A is FIG (a) to the solid line of the triangular wave carrier signal T 1 and dashed showing From the intersection with the control signal C, it is determined as indicated by i R1 in FIG.

これに対し、他方の単位整流器1Bの裁断位相は、次の
ように決定する。
On the other hand, the cutting phase of the other unit rectifier 1B is determined as follows.

前記図(イ)に示すように単位整流器1Bの一点鎖線の
三角波キャリア信号T2は、一方の単位整流器1A用の実線
の三角波キャリア信号T1とは、2π/N(Nはインバータ
数で、N≧2)、この場合180゜位相がずれている。
Triangular wave carrier signal T 2 of the one-dot chain line units rectifier 1B as shown in FIG. (B) is a triangular wave carrier signal T 1 of the solid line for one of the unit rectifier 1A, 2π / N (N is the number of inverters, N ≧ 2), in this case 180 ° out of phase.

従って、キャリア信号T2と破線の制御信号Cとの交点
から、単位整流器1Bの裁断位相は同図(ハ)のiR2に示
したように決定される。
Therefore, from the intersection of the control signal C of the carrier signal T 2 and the broken line, the cutting phase of the unit rectifier 1B are determined as shown in i R2 in FIG (c).

その結果、合成交流入力電流はiR1とiR2の和であるの
で、同図(ニ)のiRのようになる。
As a result, synthetic alternating input current because it is the sum of i R1 and i R2, is as i R in FIG (d).

これら波形の高調波成分は、iR1とiR2については従来
方式と同様に、電流裁断周波数近辺の高次の高調波電流
が基本波に対し20%前後含まれているが、合成交流入力
電流iRには、電流裁断周波数近辺の高調波電流はほぼ零
になることが、波形分析の結果から明らかになった。
Harmonic components of these waveforms, like the conventional method for i R1 and i R2, although higher harmonic current in the vicinity of the current chopping frequency is contained about 20% with respect to the fundamental wave, synthetic AC input current the i R, harmonic current in the vicinity of the current chopping frequency can become substantially zero, it revealed from the results of the waveform analysis.

このように裁断位相を決めることにより、電流裁断周
波数近辺の高調波電流成分をなくすことができる。
By determining the cutting phase in this manner, harmonic current components near the current cutting frequency can be eliminated.

第2図は本発明の制御方法の第2実施例を示すもの
で、多重化整流器の一つの相の交流入力電流波形を示
す。
FIG. 2 shows a second embodiment of the control method of the present invention, and shows an AC input current waveform of one phase of a multiplexed rectifier.

この第2図において、前記第5図とおなじくiR1は第
4図における単位整流器1AのR相電流波形、iR2は単位
整流器1BのR相電流波形、iRは単位整流器1A,1BのR相
電流を合成した多重化整流器のR相電流波形である。
2, i R1 is the R-phase current waveform of the unit rectifier 1A in FIG. 4, i R2 is the R-phase current waveform of the unit rectifier 1B, and i R is the R-phase current of the unit rectifiers 1A and 1B. 8 is an R-phase current waveform of a multiplexed rectifier that combines phase currents.

単位整流器1AのR相電流iR1のパルス数は、ωt=0
から2πの期間においては5パルス/半サイクル,ωt
=2πから4πの期間においては、7パルス/半サイク
ルとしてあり、一方、単位整流器1BのR相電流iR2のパ
ルス数は、ωt=0から2πの期間においては7パルス
/半サイクル,ωt=2πから4πの期間においては、
5パルス/半サイクルとしてある。
The pulse number of the R-phase current i R1 of the unit rectifier 1A is ωt = 0
5 pulses / half cycle in the period from
= 2π to 4π during the period of 7 pulses / half cycle, while the number of pulses of the R-phase current i R2 of the unit rectifier 1B is 7 pulses / half cycle during the period from ωt = 0 to 2π, ωt = In the period from 2π to 4π,
5 pulses / half cycle.

ところで、単位整流器1A,1BのR相電流が正の領域は
角単位整流器1A,1BのUアームのGTOサイリスタ2a1,2b1
が電流を分担し、負の領域はXアームのGTOサイリスタ2
a2,2b2が分担するから、前記のように各主半導体素子に
与える点弧及び消弧信号を分配することにより、各単位
整流器を構成するGTOサイリスタのωt=0から4πの
期間におけるスイッチング回数は12/2サイクルとなり、
単位整流器1A,1Bともに等しくなる。
By the way, the region where the R-phase current of the unit rectifiers 1A and 1B is positive is the GTO thyristors 2a 1 and 2b 1 of the U arm of the angular unit rectifiers 1A and 1B.
Share the current, the negative area is the X-arm GTO thyristor 2
Since a 2 and 2b 2 are shared, the GTO thyristor constituting each unit rectifier is switched during the period from ωt = 0 to 4π by distributing the ignition and extinction signals given to each main semiconductor element as described above. The number is 12/2 cycles,
The unit rectifiers 1A and 1B are equal.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように本発明の多重化整流器の制御方法
は、変圧器を用いない3相の電流形の各単位整流器の交
流入力を並列接続して構成する多重化整流器において、
合成交流入力電流には電流裁断周波数近辺の高次の高調
波電流成分を含まなくなり、その結果、交流電源側に接
続される高調波抑制フィルタを小形化することができ、
高調波抑制フィルタが安価になるものである。
As described above, the control method of the multiplexed rectifier of the present invention is applied to a multiplexed rectifier configured by connecting the AC inputs of the three-phase current source unit rectifiers without using a transformer in parallel.
The synthesized AC input current does not include higher harmonic current components near the current cutting frequency, and as a result, the harmonic suppression filter connected to the AC power supply can be downsized.
This makes the harmonic suppression filter inexpensive.

また、各単位整流器を構成する主半導体素子のスイッ
チング回数が平均的に等しくなるように制御したので、
すべての主半導体素子の発生損失が等しくなり、その結
果、各単位整流器の使用機器の共通化、有効利用が可能
となり、装置の小型化、低価格化を図ることができるも
のである。
Also, since the number of times of switching of the main semiconductor elements constituting each unit rectifier was controlled to be equal on average,
The generated losses of all the main semiconductor elements become equal, and as a result, the equipment used for each unit rectifier can be shared and used effectively, and the size and price of the device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の多重化整流器の制御方法の1実施例を
示す波形図、第2図は同上第2実施例を示す波形図、第
3図はGTOサイリスタからなる整流器の一般的な例を示
す回路図、第4図は多重化整流器の一般的な例を示す回
路図、第5図はその1つの相の交流入力電流波形を示す
波形図である。 1,1A,1B……整流器 2,2a1,2a2,2b1,2b2……GTOサイリスタ 3……負荷 4……高調波抑制フィルタ T1,T2……キャリア信号 C……制御信号
FIG. 1 is a waveform diagram showing one embodiment of a control method of a multiplexed rectifier of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a general example of a rectifier comprising a GTO thyristor. FIG. 4 is a circuit diagram showing a general example of a multiplexed rectifier, and FIG. 5 is a waveform diagram showing an AC input current waveform of one phase. 1, 1A, 1B ...... rectifier 2,2a 1, 2a 2, 2b 1 , 2b 2 ...... GTO thyristor 3 ...... load 4 ...... harmonic suppression filter T 1, T 2 ...... carrier signal C ...... control signal

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】キャリア信号と制御信号との交点から交流
入力電流の裁断位相を決定する電流形の単位整流器をN
(N≧2)台用いて、その交流入力を並列接続して構成
する多重化整流器において、各電流形の単位整流器で
は、前記キャリア信号の位相を互いに2π/Nずつずらせ
て交流入力電流の裁断位相を決定することを特徴とする
多重化整流器の制御方法。
A current type unit rectifier for determining a cutting phase of an AC input current from an intersection of a carrier signal and a control signal is an N-type unit rectifier.
In a multiplexed rectifier comprising (N ≧ 2) units and their AC inputs connected in parallel, the current rectifiers cut the AC input current by shifting the phases of the carrier signals by 2π / N from each other. A method for controlling a multiplexed rectifier, comprising determining a phase.
【請求項2】キャリア信号と制御信号との交点から交流
入力電流の裁断位相を決定する電流形の単位整流器をN
(N≧2)台用いて、その交流入力を並列接続して構成
する多重化整流器において、各電流形の単位整流器で
は、前記キャリア信号の位相を互いに2π/Nずつずらせ
て交流入力電流の裁断位相を決定し、かつ各電流形の単
位整流器を構成する主半導体素子のスイッチング周波数
が等しくなるように、各主半導体素子に与える点弧及び
消弧信号を分配することを特徴とする多重化整流器の制
御方法。
2. A current-type unit rectifier for determining a cutting phase of an AC input current from an intersection of a carrier signal and a control signal.
In a multiplexed rectifier comprising (N ≧ 2) units and their AC inputs connected in parallel, the current rectifiers cut the AC input current by shifting the phases of the carrier signals by 2π / N from each other. A multiplexing rectifier for determining a phase and distributing a firing signal and an extinguishing signal to be applied to each main semiconductor element so that the switching frequency of the main semiconductor element constituting each unit rectifier of each current type becomes equal. Control method.
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