JP3219098B2 - Control method of transistor converter - Google Patents

Control method of transistor converter

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JP3219098B2
JP3219098B2 JP17829091A JP17829091A JP3219098B2 JP 3219098 B2 JP3219098 B2 JP 3219098B2 JP 17829091 A JP17829091 A JP 17829091A JP 17829091 A JP17829091 A JP 17829091A JP 3219098 B2 JP3219098 B2 JP 3219098B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトランジスタコンバータ
の制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a transistor converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来のトランジスタコンバータの
構成図、図5は図4の装置の動作を説明するタイムチャ
ートで、図5の(a) は交流電源の各相の相電圧を示す
図、図5の(b) はトランジスタ4のドライブ信号を示す
図、図5の(c) は線間電圧を示す図、図5の(d) は最大
線間電圧とトランジスタコンバータの出力とを比較する
ための図である。ここでtは時刻を表わす。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram of a conventional transistor converter, FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the device of FIG. 4, and FIG. 5 (a) shows the phase voltage of each phase of an AC power supply. FIG. 5 (b) shows the drive signal of the transistor 4, FIG. 5 (c) shows the line voltage, and FIG. 5 (d) compares the maximum line voltage with the output of the transistor converter. FIG. Here, t represents time.

【0003】位相検出器2は3相交流電源1(以下、交
流電源と記す)の位相角 Ph を検出する。6個のトラン
ジスタスイッチング素子 4U1, 4U2, 4V1, 4V2, 4W1, 4
W2 はそれぞれダイオード 5U1, 5U2, 5V1, 5V2, 5W1, 5
W2 と逆並列に接続されて6個の主回路素子が構成され
ている。各々の主回路素子は各相リアクトル 3U, 3V, 3
W ,位相検出器2を介して全波整流結線で電源のU,
V,W相端子に接続され、トランジスタコンバータの主
回路が構成されている。以下、トランジスタスイッチン
グ素子をトランジスタと記し、トランジスタスイッチン
グ素子 4U1〜4W2 を総称してトランジスタ4と記し、ダ
イオード 5U1〜5W2 を総称してダイオード5と記す。コ
ンバータ制御部10は電源1の位相 Ph に基づいて図5の
(b) に示されているように、各トランジスタ4のドライ
ブ信号 DU1, DU2, DV1, DV2, DW1, DW 2 を生成する。平
滑コンデンサ6は主回路の出力電圧を平滑する。インバ
ータ7は、平滑コンデンサ6で平滑されたトランジスタ
コンバータの出力電圧をインバータ制御部11から出力さ
れるドライブ信号 DI に対応した通電幅に PWM 変調
し、3相誘導電動機8を駆動する。
A phase detector 2 is a three-phase AC power supply 1 (hereinafter, referred to as an AC power supply).
Power supply) is detected. 6 tran
Negative switching element 4U1, FourU2, FourV1, FourV2, FourW1, Four
W2 Is a diode 5U1, FiveU2, FiveV1, FiveV2, FiveW1, Five
W2 Are connected in anti-parallel to form six main circuit elements.
ing. Each main circuit element is a reactor of each phase.U, 3V, 3
W , U of power supply by full-wave rectification connection via phase detector 2,
Connected to V and W phase terminals,
The circuit is configured. Below, transistor switch
The switching element is referred to as a transistor, and the transistor switching
Element 4U1~FourW2 Are collectively referred to as transistor 4.
Iod 5U1~FiveW2 Are collectively referred to as a diode 5. Ko
The inverter control unit 10 determines the phase of FIG.
As shown in FIG.
Signal DU1, DU2, DV1, DV2, DW1, DW Two Generate flat
The smoothing capacitor 6 smoothes the output voltage of the main circuit. Inva
Data 7 is a transistor smoothed by the smoothing capacitor 6
The output voltage of the converter is output from the inverter control unit 11.
Drive signal DI Modulation to the current width corresponding to
Then, the three-phase induction motor 8 is driven.

【0004】図4の装置は次のように動作する。先ず、
各相の相電圧 VU, VV, VW が図5の(a) に示されている
ように変化するとき、線間電圧 VU-V, VV-W, VW-U, V
V-U, V W-V, VU-W は図5の(c) のように変化する。ここ
でVU-V=VU−VVで、他の線間電圧も同様に定義される。
したがって、平滑コンデンサ6の電圧、すなわちトラン
ジスタコンバータの出力電圧 VDCが線間電圧の振幅より
も低い場合には線間電圧のうちで最も大きな線間電圧が
印加される回路が接続状態になって平滑コンデンサ6を
充電するけれど、他の回路は遮断される。例えば、線間
電圧のうちで VU- W が最も大きな期間 ZU-W (図5の
(c) 参照)においては、ダイオード 5U1, 5W 2 には順電
圧が印加されて導通状態になるけれど、他のダイオード
には逆電圧が印加されて遮断される。また、トランジス
タ4のうち、トランジスタ 4U1, 4W2には逆電圧が印加
されて遮断され、その他のトランジスタには順電圧が印
加されるけれど、ドライブ信号、すなわちベース電圧が
消弧期間にあるので(図5の(b) 参照)、これらのトラ
ンジスタは遮断される。このように平滑コンデンサ6
は、線間電圧のうちで最も高い電圧 VUVW (図5の(c)
中、太い曲線で表わされている電圧、以下、最大線間電
圧と記す)によって充電される。したがって、トランジ
スタコンバータの動作初期時のように VDCがVUVW に比
べて小さい場合には、平滑コンデンサ6は専らダイオー
ド5を経て初期充電される。平滑コンデンサ6が初期充
電をした後、例えば3相誘導電動機8が軽負荷運転をす
る時には、図5の(d) に示されているように、VUVW>V
DC の期間と VUVW<VDC の期間がある。そして VUVW>V
DC の期間には、ダイオード5を通って平滑コンデンサ
6が充電され、VUVW<VDC のとき、例えば期間 ZU-W
のVUVW<VDC が満たされる小期間においては、トランジ
スタ 4U1, 4W2 に順電圧が印加されると共にベース電圧
(ドライブ信号)が点弧期間にあるので、平滑コンデン
サ6から放電された電流はトランジスタ 4U1, 4W2 を通
って電源に帰還される。このとき、すべてのダイオード
5には逆電圧が印加され、遮断される。このように、3
相誘導電動機8が軽負荷のとき、力行運転時であっても
トランジスタ4を通って電流が流れる期間があり、回生
運転時であってもダイオード5を通って電流が流れる期
間がある。しかし、一般には、後述するようにインバー
タ7の力行時、すなわち3相誘導電動機の力行運転時に
は、主にダイオード5を通って電流が流れ、電源1から
負荷側へ電力が供給される。また、インバータ7の回生
時、すなわち3相誘導電動機の回生運転時には、3相誘
導電動機8の回転エネルギーが電力に変換され、主にト
ランジスタ4を通って電力が負荷側から電源1に帰還さ
れる。
[0004] The device of FIG. 4 operates as follows. First,
Phase voltage V of each phaseU, VV, VW Is shown in Fig. 5 (a).
Line voltage VUV, VVW, VWU, V
VU, V WV, VUW Changes as shown in FIG. 5 (c). here
In VUV= VU−VVTherefore, other line voltages are similarly defined.
Therefore, the voltage of the smoothing capacitor 6, that is, the transformer
Output voltage of the transistor converter VDCIs greater than the amplitude of the line voltage
Is lower, the largest line voltage among the line voltages is
When the applied circuit is connected, the smoothing capacitor 6
While charging, other circuits are cut off. For example, between lines
V out of voltageU- W Is the largest period ZUW (FIG. 5
In (c)), the diode 5U1, FiveW Two Has
Voltage is applied to make it conductive, but other diodes
Is applied with a reverse voltage and is shut off. Also Transis
Transistor 4U1, FourW2Reverse voltage is applied to
Is turned off, and the forward voltage is applied to the other transistors.
But the drive signal, the base voltage,
Since these are in the arc extinguishing period (see FIG. 5 (b)),
The transistor is shut off. Thus, the smoothing capacitor 6
Is the highest voltage V between line voltagesUVW ((C) in FIG. 5)
Medium, voltage represented by thick curve, below, maximum line voltage
Pressure). Therefore, the transi
V as in the initial operation of the star converter.DCIs VUVW Compared to
When all are small, the smoothing capacitor 6 is
The battery is initially charged through the node 5. Initialization of smoothing capacitor 6
After the power is turned on, for example, the three-phase induction motor 8 performs light-load operation.
At the time, as shown in FIG.UVW> V
DC Period and VUVW<VDC There is a period. And VUVW> V
DC During the period, the smoothing capacitor passes through the diode 5
6 is charged and VUVW<VDC , For example, period ZUW During ~
VUVW<VDC In the short period when
Star 4U1, FourW2 Forward voltage and base voltage
(Drive signal) is in the firing period.
The current discharged from the transistor 6 is the transistor 4U1, FourW2 Through
Is returned to the power supply. At this time, all the diodes
5, a reverse voltage is applied and cut off. Thus, 3
When the phase induction motor 8 is lightly loaded, even during power running operation
There is a period during which current flows through the transistor 4,
Period during which current flows through diode 5 even during operation
There is a pause. However, in general, as described later,
At the time of power running of the motor 7, that is, at the time of power running of the three-phase induction motor.
Means that current mainly flows through the diode 5 and
Power is supplied to the load side. Also, the regeneration of the inverter 7
At the time of regenerative operation of the three-phase induction motor,
The rotational energy of the conductive motive 8 is converted into electric power, and
Power is returned from the load side to the power supply 1 through the transistor 4.
It is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のトランジ
スタコンバータにおいては主回路素子は、図5の(b) に
示されているように、負荷の状態に無関係に、すなわち
負荷が力行状態にあるか、または回生状態にあるかに無
関係に、また、力行状態または回生状態にあるときには
力行電力または回生電力の大きさに無関係に電源の位相
に同期して 120度の点弧角で通電する。その結果、以下
に説明するように、軽負荷または無負荷の力行時には無
効電力が発生して交流電源の力率を低下させるばかりで
なく不必要な電力損失を生ずるという問題点がある。
In the above-mentioned conventional transistor converter, the main circuit elements are irrespective of the load state, that is, the load is in a power running state, as shown in FIG. 5 (b). Regardless of whether the vehicle is in the regenerative state or in the power running state or the regenerative state, the power is supplied at a firing angle of 120 degrees in synchronization with the phase of the power supply regardless of the magnitude of the power running power or the regenerative power. As a result, as described below, there is a problem that when power is running with a light load or no load, reactive power is generated to not only lower the power factor of the AC power supply but also cause unnecessary power loss.

【0006】図6は従来のトランジスタコンバータの典
型的動作を説明するためのタイムチャートで、図6の
(a) および(b) ,図6の(c)および(d) ,図6の(e) お
よび(f) はそれぞれ (1)負荷の力行電力および回生電力
が小さい場合、(2) 負荷の力行電力が大きい場合、(3)
負荷の回生電力が大きい場合における最大線間電圧 VUV
W と出力電圧 VDCとの関係、ならびにダイオード電流お
よびトランジスタ電流を示す図である。これらの電圧、
電流の関係を表わす微分方程式から容易にわかるよう
に、上記(1),(2),(3) のいずれの場合においても最大線
間電圧 VUVW と出力電圧 VDCとが等しくなる時刻 t1, t
2 で電流は極値をとる。また、dVDC/dt が dVUVW/dt に
比べて無視できる程度に小さい場合には、最大線間電圧
VUVW が極値VA, VB をとる時刻 t3, t4 に電流の変曲
点がある。また、(1) の場合には、さらに、電流の変曲
点は、ほぼ電流のゼロ交差点と一致し、ダイオード電流
は最大線間電圧 VUVW が極大値 VA をとる時刻 t3 で流
れ始め、トランジスタ電流は最大線間電圧 VUVW が極小
値VB をとる時刻 t4 、すなわちドライブ信号の前縁で
流れ始める。このように、(1) の場合にはダイオード電
流とトランジスタ電流の両者が流れるので、負荷が力行
状態にあるときトランジスタ電流は無効電力になり、交
流電源1の力率を低下させると共にスイッチング素子と
して使用しているトランジスタに、不必要な電力損失を
生ずることになる。(2) の場合には、トランジスタコン
バータの出力電圧 VDCが低くなるので、最大線間電圧 V
UVW が出力電圧 VDCより低い期間 TV1が回路の時定数τ
=L/R ( Lはリアクトルのインダクタンス、R は等価負
荷抵抗)より短くなる。そのため、負荷にはダイオード
電流が連続して流れ、トランジスタ電流は流れない。し
たがって、(2) の場合には無効電力は生ぜず、また、ト
ランジスタにおける電力損失も生じない。(3) の場合に
は、回生電流によって平滑コンデンサが充電され、出力
電圧 VDCは高くなるので最大線間電圧 VUVW が出力電圧
VDCより高い期間 TV2は回路の時定数τに比べ短くな
る。そのため、トランジスタ電流が連続して負荷を流れ
る。交流電源は、このトランジスタ電流に対し負の仕事
をし、トランジスタ電流は有効な回生電力になる。
FIG. 6 is a time chart for explaining a typical operation of the conventional transistor converter.
(a) and (b), (c) and (d) in FIG. 6, and (e) and (f) in FIG. 6 respectively show (1) when the power running power and the regenerative power of the load are small, and (2) When powering power is large, (3)
Maximum line voltage V UV when the regenerative power of the load is large
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between W and an output voltage VDC , and a diode current and a transistor current. These voltages,
As is easily understood from the differential equation representing the current relationship, in any of the above cases (1), (2), and (3), the time t 1 at which the maximum line voltage V UVW becomes equal to the output voltage V DC. , t
At 2 , the current takes an extreme value. If dV DC / dt is negligibly smaller than dV UVW / dt, the maximum line voltage
There are current inflection points at times t 3 and t 4 at which V UVW takes extreme values V A and V B. In the case of (1) further inflection point of the current coincides with the zero crossing point of approximately current, diode current begins to flow at time t 3 when the maximum line voltage V UVW takes a maximum value V A The transistor current starts flowing at time t 4 when the maximum line voltage V UVW takes the minimum value V B , that is, at the leading edge of the drive signal. As described above, in the case of (1), both the diode current and the transistor current flow, so that when the load is in the power running state, the transistor current becomes reactive power, lowering the power factor of the AC power supply 1 and switching as a switching element. Unnecessary power loss will occur in the transistors used. In the case of (2), since the output voltage V DC of the transistor converter becomes lower, the maximum line voltage V
UVW is lower than the output voltage V DC T V1 is the circuit time constant τ
= L / R (L is the inductance of the reactor, R is the equivalent load resistance). Therefore, the diode current flows continuously to the load, and the transistor current does not flow. Therefore, in the case of (2), no reactive power is generated, and no power loss occurs in the transistor. In the case of (3), the smoothing capacitor is charged by the regenerative current, and the output voltage V DC increases, so that the maximum line voltage V UVW is equal to the output voltage.
The period T V2 higher than V DC is shorter than the time constant τ of the circuit. Therefore, the transistor current continuously flows through the load. The AC power supply does a negative job with this transistor current, which becomes an effective regenerative power.

【0007】本発明は、前掲のように、従来のトランジ
スタコンバータが(1) の場合、すなわち力行軽負荷時、
または無負荷時に不必要に電力を消費するという問題を
解決するためになされたもので、交流電源の力率の改善
とトランジスタの電力損失を低減することを目的とす
る。
According to the present invention, as described above, when the conventional transistor converter is (1), that is, when the power running light load is applied,
Another object of the present invention is to solve the problem of unnecessarily consuming power when there is no load, and an object of the present invention is to improve the power factor of an AC power supply and reduce the power loss of a transistor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のトランジスタコ
ンバータの第1の制御方法は、ダイオードとトランジス
タスイッチング素子が逆並列に接続されて成り、負荷が
仕事をする力行動作時には交流電源から負荷に伝送され
る電力をダイオードを経て伝達し、力行動作が中断され
負荷に蓄積されているエネルギーを前記交流電源に回収
する回生動作時には負荷から当該交流電源に帰還される
電力を、トランジスタスイッチング素子を経て伝送する
複数の主回路素子が全波整流結線で前記交流電源に接続
され、交流電力を直流電力に変換するトランジスタコン
バータの制御方法であって、交流電源の相数をNとし、
前記交流電源の各相電圧のピーク時を中心とするN分の
1周期の期間を当該相の基準点弧期間と定義し、最大線
間電圧が極小値をとる時刻と、その直後の、最大線間電
圧がトランジスタコンバータの出力電圧値をとる時刻と
の間の時間を基準短縮時間と定義するとき、負荷が力行
状態であるか回生状態であるかを監視し、負荷が力行状
態にあるときには、各相の基準点弧期間を、その前縁か
ら少くとも基準短縮時間だけ短縮し、その短縮された期
間 PK を点弧期間として当該相のトランジスタスイッチ
ング素子の通電を制御し、負荷が回生状態にあるときに
は、各相の基準点弧期間を点弧期間として当該相のトラ
ンジスタスイッチング素子の通電を制御する。
According to a first control method of a transistor converter of the present invention, a diode and a transistor switching element are connected in anti-parallel, and the power is transmitted from an AC power source to the load during a power running operation in which the load performs work. In the regenerative operation, in which the power running operation is interrupted and the power running operation is interrupted and the energy stored in the load is recovered in the AC power supply, the power fed back from the load to the AC power supply is transmitted through the transistor switching element. A plurality of main circuit elements are connected to the AC power supply by full-wave rectification connection, a method of controlling a transistor converter that converts AC power to DC power, wherein the number of phases of the AC power supply is N,
A period of 1 / N cycle centering on the peak time of each phase voltage of the AC power supply is defined as a reference firing period of the phase, and the time when the maximum line voltage takes the minimum value and the maximum When defining the time between the time when the line voltage takes the output voltage value of the transistor converter as the reference shortening time, monitor whether the load is in the powering state or the regenerative state, and when the load is in the powering state, , the reference ignition period of each phase, and shortened by reference shortened time at least from the leading edge, to control the energization of the transistor switching element of the phase the shortened period P K as ignition period, the load regeneration When in the state, the energization of the transistor switching element of the phase is controlled with the reference ignition period of each phase as the ignition period.

【0009】本発明のトランジスタコンバータの第2の
制御方法は、力行電流および回生電流を検出し、負荷が
力行状態から回生状態に移行するときには、回生電流が
所定値に達するまで回生電流に対応して点弧期間を PK
から基準点弧期間まで連続的に変更し、回生電流が前記
所定値に達した後には、点弧期間を基準点弧期間に固定
し、負荷が回生状態から力行状態に移行するときには点
弧期間を基準点弧期間から PK へ不連続に変更する。
A second control method of a transistor converter according to the present invention detects a powering current and a regenerative current, and when the load shifts from the powering state to the regenerative state, the load is regenerated until the regenerative current reaches a predetermined value. Set the firing period to P K
To the reference ignition period, and after the regenerative current reaches the predetermined value, the ignition period is fixed at the reference ignition period, and when the load shifts from the regenerative state to the power running state, the ignition period discontinuously change to P K from the reference ignition period.

【0010】[0010]

【作用】説明を簡単にするためにN=3の場合、すなわ
ち3相トランジスタコンバータの例によって本発明の作
用を説明する。以下の記述において、3相交流電源の各
相電圧のピーク時を中心とする3分の1周期の期間を当
該相の基準点弧期間 PSと定義し、最大線間電圧が極小
値をとる時刻と、次に最大線間電圧がトランジスタコン
バータの出力電圧値 VDCをとる時刻との間の期間を基準
短縮期間 tS と定義し、基準短縮期間の時間を基準短縮
時間と定義する。
In order to simplify the explanation, the operation of the present invention will be described in the case of N = 3, that is, an example of a three-phase transistor converter. In the following description, the period of one cycle of 3 minutes around the peak of the phase voltage of the three-phase AC power source is defined as a reference ignition period P S of the phase, the maximum line voltage has the minimum value and time, then the maximum inter-line voltage is defined as a reference shortened period t S a period between time to take the output voltage value V DC transistor converter, it is defined as a reference shorten time reference shortened period time.

【0011】図7は基準点弧期間の前縁を基準短縮時間
だけ短縮した点弧期間をもつドライブ信号によってトラ
ンジスタコンバータを制御したときの電流特性を説明す
る図で、図7の(a) は基準短縮期間 tS を示めし、図7
の(b),(c) は力行電力が小さい場合の最大線間電圧とダ
イオード電流との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining current characteristics when the transistor converter is controlled by a drive signal having a firing period in which the leading edge of the reference firing period is shortened by the reference shortening time, and FIG. Figure 7 shows the standard shortening period t S
(B) and (c) are diagrams showing the relationship between the maximum line voltage and the diode current when the power running power is small.

【0012】前述したように、従来のトランジスタコン
バータにおいて力行電力が小さい場合(前記(1) の場
合)には、トランジスタ電流は、120度点弧期間の前縁
で立ち上がる。したがって、この前縁から少くとも基準
短縮時間 tS が経過する期間、すなわちVUVW<VDC を満
足する期間、トランジスタの点弧を抑止することによっ
て、すなわち点弧期間を短縮することによってトランジ
スタ電流による不必要な電力損失と交流電源の力率の低
下を防止することができる。ここで、短縮する時間が基
準短縮時間 tS 以上であってもトランジスタコンバータ
の動作には影響を与えない。その理由は短縮時間が基準
短縮時間を超える期間ではダイオード電流が流れ、した
がってトランジスタのオン・オフには無関係であるから
である。同様に従来の点弧期間の後縁を短縮しても(図
7のドライブ信号中、点線の斜線で示されている。)ト
ランジスタコンバータの動作には影響を与えない。
As described above, when the powering power is small in the conventional transistor converter (in the case of (1)), the transistor current rises at the leading edge of the 120-degree firing period. Therefore, during a period in which at least the reference shortening time t S elapses from the leading edge, that is, a period satisfying V UVW <V DC , the transistor current is suppressed by suppressing the ignition of the transistor, that is, by shortening the ignition period. It is possible to prevent unnecessary power loss and reduction of the power factor of the AC power supply. Here, no effect on the operation of the transistor converter even time to shorten the reference time savings t S or more. The reason is that the diode current flows during the period in which the shortening time exceeds the reference shortening time, and is therefore irrelevant to the ON / OFF of the transistor. Similarly, shortening the trailing edge of the conventional ignition period (indicated by the dotted hatching in the drive signal of FIG. 7) does not affect the operation of the transistor converter.

【0013】上記の点弧期間の短縮は、負荷の力行電力
が大きい場合(前記(2) の場合)、および回生電力が大
きい場合(前記(3) の場合)には不必要である。しか
し、負荷の力行電力が大きい場合には、もっぱらダイオ
ード電流が流れるので、トランジスタの点弧期間を短縮
してもトランジスタコンバータの動作に影響しない。し
たがって本発明では、負荷が力行状態にあるか回生状態
にあるかを監視し、力行状態にあるときには力行電力の
大小にかかわらず、基準点弧期間 PS の前縁において少
くとも基準短縮時間 tS だけ点弧期間を短縮し、負荷が
回生状態にあるときには、トランジスタコンバータを従
来の点弧角、すなわち基準点弧期間で動作させる。ただ
し、力行状態から回生状態に移行する際、点弧期間また
は点弧角を急激に変化させたとき交流電源に過電流が流
れ込むことを防止するために、回生電流を監視し、回生
電流の変化に応答して漸次に点弧期間を増加させ、回生
電流が所定の大きさになったとき、基準点弧期間になる
ように点弧期間を制御する。
The above shortening of the ignition period is unnecessary when the power running power of the load is large (in the case of (2)) and when the regenerative power is large (in the case of (3)). However, when the power running power of the load is large, the diode current flows exclusively, so that the operation of the transistor converter is not affected even if the firing period of the transistor is shortened. In the present invention, therefore, the load is monitored whether a regenerative state or is in the power running state, when in the power running state regardless of the running power, the reference ignition period P at least a reference shortened time t at the leading edge of the S The ignition period is shortened by S, and when the load is in a regenerative state, the transistor converter is operated at the conventional ignition angle, that is, the reference ignition period. However, when transitioning from the power running state to the regenerative state, the regenerative current is monitored and the change in regenerative current is monitored to prevent overcurrent from flowing into the AC power supply when the firing period or firing angle is suddenly changed. , The ignition period is gradually increased, and when the regenerative current has reached a predetermined magnitude, the ignition period is controlled so as to become the reference ignition period.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明のトランジスタコンバータの制御方
法を適用する誘導電動機駆動システムの一実施例の構成
図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an induction motor drive system to which a control method of a transistor converter according to the present invention is applied.

【0015】位相検出器2は3相交流電源1の位相 Ph
を検出する。6個のトランジスタ 4 U1, 4U2, 4V1, 4V2,
4W1, 4W2 はそれぞれダイオード 5U1, 5U2, 5V1, 5V2,
5W1, 5W2 と逆並列に接続されて6個の主回路素子が構
成されている。各々の主回路素子は、各相リアクトル 3
U, 3V, 3W 、位相検出器2を介して全波整流結線で交流
電源のU,V,W相端子に接続され、トランジスタコン
バータの主回路が構成されている。コンバータ制御部10
は交流電源1の位相 Ph と直流検出信号 IDC(またはイ
ンバータ2次電流指令 I2COM)に基づき、トランジスタ
4U1,4U2, 4V1, 4V2, 4W1, 4W2 のそれぞれにドライブ
信号 SU1, SU2, SV1, SV2, SW1, SW2 を出力する。平滑
コンデンサ6は主回路の出力を平滑する。インバータ制
御部11はインバータ2次電流指令 I2COMに対応するイン
バータドライブ信号 DI を生成する。インバータ7はト
ランジスタコンバータの出力電圧をインバータドライブ
信号 DI に対応する通電幅に PWM 変調し、3相誘導電
動機8を駆動する。直流検出器9はトランジスタコンバ
ータの出力電流の向きとその大きさを検出し直流検出信
号 IDCを出力する。
The phase detector 2 detects the phase Ph of the three-phase AC power supply 1.
Is detected. 6 transistors 4 U1, FourU2, FourV1, FourV2,
 FourW1, FourW2 Is a diode 5U1, FiveU2, FiveV1, FiveV2,
 FiveW1, FiveW2 6 main circuit elements are connected in anti-parallel to
Has been established. Each main circuit element is
U, 3V, 3W , AC through full-wave rectification connection via phase detector 2
Connected to U, V, W phase terminals of power supply,
The main circuit of the inverter is configured. Converter control unit 10
Is the phase Ph of the AC power supply 1 and the DC detection signal IDC(Or i
Converter secondary current command I2COM) Based on transistor
 FourU1,FourU2, FourV1, FourV2, FourW1, FourW2 Drive to each of
Signal SU1, SU2, SV1, SV2, SW1, SW2 Is output. smooth
The capacitor 6 smoothes the output of the main circuit. Inverter system
The control unit 11 uses the inverter secondary current command I2COMInn corresponding to
Barter drive signal DI Generate Inverter 7 is
Inverter drive the output voltage of the transistor converter
Signal DI PWM modulation to the conduction width corresponding to
The motive 8 is driven. DC detector 9 is a transistor converter
The direction and magnitude of the output current of the
Issue IDCIs output.

【0016】次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0017】図2はトランジスタコンバータの直流検出
信号 IDCとトランジスタの点弧期間または点弧角との関
係を示す図、図3は図1の装置の動作を説明する図で、
図3の(a) はドライブ信号、図3の(b) は最大線間電圧
VUVW 、図3の(c) はU相ダイオード電流 Iu を示す図
である。
[0017] Figure 2 is a diagram showing the relationship between arc period or point firing angle of the direct-current detection signal I DC and transistor transistor converter, FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1,
3 (a) is a drive signal, and FIG. 3 (b) is a maximum line voltage.
FIG. 3C shows V UVW and U phase diode current Iu.

【0018】直流検出器9が負荷の力行状態を示す正の
直流検出信号 IDCを出力すると、コンバータ制御部10
は、トランジスタ4を駆動するための点弧角 120度(基
準点弧期間 PS )のドライブ信号 DU1, DU2, DV1, DV2,
DW1,DW2 の前縁および後縁を基準短縮時間 tS だけ短
縮して点弧角θK (または点弧期間 PK )のドライブ信
号 SU1,SU2, SV1,SV2, SW1,SW2 を生成し、それぞれト
ランジスタ4のベースに出力する。このドライブ信号 S
U1〜SW2 によって主回路を制御することにより、力行電
力が小さいとき、または無負荷時には図3の(c) のよう
なU相ダイオード電流・時間特性が得られる。図3の
(c) においては、交流電源のU相端子から流れ出る方向
を正方向として表わし、記号(5u1,5v2)は交流電源の
U相端子から流れ出てダイオード5u1、負荷、ダイオー
ド5v2を経て交流電源のV相端子に流れ入る電流を表わ
し、記号(5v1,5u2)は交流電源のV相端子から流れ出
て、ダイオード5v1、負荷、ダイオード5u2を経てU相端
子に流れ入る電流を表わす。その他の記号も同様に表わ
されている。力行電力が大きいときには、ドライブ信号
に関係なく図6の(d) のような負荷電流・時間特性が得
られる。ドライブ信号 DU1〜 DW2の後縁を短縮した理由
は、回路定数の選び方、その他の理由で、無負荷時、ま
たは力行電力が小さいときに基準短縮期間が開始する前
にトランジスタが順電圧になることがあるからである。
このようなとき、後縁の短縮によって、その基準短縮期
間の直前のドライブ信号がロウレベルになるのでトラン
ジスタの通電が阻止される。
When the DC detector 9 outputs a positive DC detection signal I DC indicating the power running state of the load, the converter controller 10
Are drive signals D U1 , D U2 , D V1 , D V2 , with a firing angle of 120 degrees (reference firing period P S ) for driving the transistor 4
D W1, drive signal D reference shorten time leading and trailing edges of the W2 t S only shortened the firing angle theta K by (or firing period P K) S U1, S U2 , S V1, S V2, S W1 and SW2 are generated and output to the base of the transistor 4, respectively. This drive signal S
By controlling the main circuit by U1 to S W2, when the running power is low, or at the time of no load U-phase diode current-time characteristics, such as (c) in FIG. 3 is obtained. Of FIG.
In (c) represents a direction flowing from the U phase terminal of the AC power source as the positive direction, the symbols (5 u1, 5 v2) is diode 5 u1 flows out from the U-phase terminal of the AC power source, a load, via the diode 5 v2 The current flowing into the V-phase terminal of the AC power supply is represented by the symbol (5 v1 , 5 u2 ). The current flows out of the V-phase terminal of the AC power supply, flows into the U-phase terminal via the diode 5 v1 , load, and diode 5 u2. Represents Other symbols are similarly represented. When the powering power is large, a load current / time characteristic as shown in FIG. 6D is obtained regardless of the drive signal. The reason for shortening the trailing edge of the drive signals DU1 to DW2 is that the transistors are set to the forward voltage before the reference shortening period starts when there is no load or when the power running power is small due to the selection of circuit constants and other reasons. This is because it may be.
In such a case, the drive signal immediately before the reference shortening period becomes low level due to the shortening of the trailing edge, so that the conduction of the transistor is prevented.

【0019】負荷が力行状態から回生状態に移行すると
き、すなわち、直流検出信号 IDCが正から負に移行する
と、コンバータ制御部10は、直流検出信号 IDCの絶対値
が0から設定値 −IC になるまで、直流検出信号 IDC
絶対値の線形関数として、ドライブ信号 SU1 〜 SW2
点弧角をθK から 120度まで拡げ(または、点弧期間P
を PK から3分の1周期まで広げ、)、IDC の絶対値が
IC を超すとドライブ信号 SU1 〜 SW2 の点弧角を 120
度に固定する。このように点弧角を徐々に増加させるこ
とにより、回生開始時に交流電源側へ過電流が流れ込む
ことを防止する。また、このとき、回生電力が小さくて
交流電源へ過電流が流れるおそれがない場合には直流検
出信号 IDCが正から負へ移行したときに、点弧角をθK
から 120度に不連続に変化させることができる。したが
って、この場合には直流検出信号IDCは、正または負の
情報を与えるのみで充分である。
[0019] When the load is shifted from the power running state to the regenerative state, i.e., when the DC detection signal I DC shifts from positive to negative, converter control unit 10, the set value the absolute value of the direct current detection signal I DC from 0 - Until I C , the firing angle of the drive signals S U1 to S W2 is extended from θ K to 120 degrees as a linear function of the absolute value of the DC detection signal I DC (or the firing period P
Is extended from P K to one-third cycle), and the absolute value of I DC is
When I C is exceeded, the firing angle of drive signals S U1 to SW 2 becomes 120
Fix every time. By gradually increasing the firing angle in this way, it is possible to prevent an overcurrent from flowing into the AC power supply at the start of regeneration. At this time, if the regenerative power is small and there is no danger of overcurrent flowing to the AC power supply, the firing angle is set to θ K when the DC detection signal I DC shifts from positive to negative.
From 120 degrees to discontinuous. Therefore, the direct current detection signal I DC in this case is only sufficient provide a positive or negative information.

【0020】負荷が回生状態から力行状態に移行すると
き、すなわち、直流検出信号 IDCが負から正に移行する
と、コンバータ制御部10はドライブ信号 SU1 〜 SW2
点弧角を 120度からθK に変化させる。
[0020] When the load is transferred from the regeneration state to the power running state, i.e., when the DC detection signal I DC to positive transition from the negative, the converter control unit 10 from the 120 ° firing angle of the drive signals S U1 ~ S W2 θ K.

【0021】上記の実施例ではコンバータ制御部10の制
御に直流検出信号 IDCが用いられているが、インバータ
2次電流指令 I2COMを用いても同様な結果が得られてい
る。図1中、カッコ書きのI2COM は、直流検出信号 IDC
の代りに用いることができることを示したものである。
また、本実施例は3相トランジスタコンバータの例であ
るが、本発明は単相トランジスタコンバータにも適用可
能であることが実証されている。
Although the direct current detection signal I DC is used for controlling the converter control unit 10 in the above embodiment, a similar result is obtained by using the inverter secondary current command I 2COM . In FIG. 1, the parenthesized I2COM is a DC detection signal I DC
It is shown that it can be used instead of.
Although this embodiment is an example of a three-phase transistor converter, it has been proved that the present invention can be applied to a single-phase transistor converter.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明は次の効果を
もつ。(1) 力行軽負荷または無負荷時、トランジスタに
順電圧が印加される期間にトランジスタの通電が抑止さ
れるようにドライブ信号を短縮することにより、トラン
ジスタによる不必要な電力損失と交流電源の力率の低下
を防止することができるばかりでなく、トランジスタを
経由して平滑コンデンサから交流電源への放電が起らな
いので出力電圧のリップルが少くなる。(2) 負荷が力行
状態から回生状態に移行するとき、回生電流の増加に対
応して点弧期間を徐々に拡げることにより、交流電源へ
の過電流の流入を防止することができる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) When the power running is light or no load, the drive signal is shortened so that conduction of the transistor is suppressed during the period when the forward voltage is applied to the transistor. Not only can the rate be prevented from lowering, but also the output voltage ripple is reduced since no discharge from the smoothing capacitor to the AC power supply occurs via the transistor. (2) When the load shifts from the power running state to the regenerative state, it is possible to prevent the overcurrent from flowing into the AC power supply by gradually expanding the ignition period in response to the increase in the regenerative current.

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

【図1】本発明のトランジスタコンバータの制御方法を
適用する誘導電動機の駆動システムの実施例の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an induction motor drive system to which a transistor converter control method according to the present invention is applied.

【図2】トランジスタコンバータの直流検出信号 IDC
トランジスタの点弧期間との関係を示す図である。
2 is a diagram showing the relationship between the transistor converter DC detection signal I DC and the ignition period of the transistor.

【図3】図1の装置の動作を説明する図で、図3の(a)
はドライブ信号、図3の(b) は最大線間電圧、図3の
(c) はU相ダイオード電流を示す図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1, and FIG.
Is the drive signal, FIG. 3 (b) is the maximum line voltage, and FIG.
(c) is a diagram showing a U-phase diode current.

【図4】従来のトランジスタコンバータの構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional transistor converter.

【図5】図4の装置の動作を説明するタイムチャートで
図5の(a) は交流電源の各相の相電圧を示す図、図5の
(b) はトランジスタ4のドライブ信号を示す図、図5の
(c) は最大線間電圧を示す図、図5の(d) は最大線間電
圧とトランジスタコンバータの出力電圧とを比較するた
めの図である。
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the apparatus of FIG. 4; FIG.
(b) is a diagram showing a drive signal of the transistor 4, and FIG.
FIG. 5C is a diagram showing the maximum line voltage, and FIG. 5D is a diagram for comparing the maximum line voltage with the output voltage of the transistor converter.

【図6】従来のトランジスタコンバータの典型的動作を
説明するためのタイムチャートで、図6の(a) および
(b) ,図6の(c) および(d) ,図6の(e) および(f) は
それぞれ負荷の力行電力および回生電力が小さい場合、
負荷の力行電力が大きい場合、負荷の回生電力が大きい
場合の最大線間電圧 VUVW と出力電圧 VDCとの関係、な
らびにダイオード電流およびトランジスタ電流を示す図
である。
FIG. 6 is a time chart for explaining a typical operation of the conventional transistor converter.
(b), (c) and (d) of FIG. 6, and (e) and (f) of FIG. 6 show that when the power running power and the regenerative power of the load are small,
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a maximum line voltage V UVW and an output voltage V DC when a power running power of a load is large and a regenerative power of the load is large, and a diode current and a transistor current.

【図7】基準点弧期間の前縁を基準短縮時間だけ短縮し
た点弧期間をもつドライブ信号によってトランジスタコ
ンバータを制御したときの電流特性を説明する図で、図
7の(a) は基準短縮期間を示めし、図7の(b),(c) は力
行電力が小さい場合の最大線間電圧とダイオード電流と
の関係を示す図である。
7A and 7B are diagrams illustrating current characteristics when a transistor converter is controlled by a drive signal having an ignition period obtained by shortening a leading edge of a reference ignition period by a reference shortening time. FIG. FIG. 7B and FIG. 7C show the relationship between the maximum line voltage and the diode current when the power running power is small.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3相交流電源 2 位相検出器 3U, 3V, 3W リアクトル 4U1, 4U2, 4V1, 4V2, 4W1, 4W2 トランジスタ 5U1, 5U2, 5V1, 5V2, 5W1, 5W2 ダイオード 6 平滑コンデンサ 7 インバータ 8 3相誘導電動機 9 直流検出器 10 コンバータ制御部 11 インバータ制御部1 Three-phase AC power supply 2 Phase detector 3 U , 3 V , 3 W reactor 4 U1 , 4 U2 , 4 V1 , 4 V2 , 4 W1 , 4 W2 Transistor 5 U1 , 5 U2 , 5 V1 , 5 V2 , 5 W1 , 5 W2 diode 6 Smoothing capacitor 7 Inverter 8 Three-phase induction motor 9 DC detector 10 Converter controller 11 Inverter controller

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/219 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/219

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ダイオードとトランジスタスイッチング
素子が逆並列に接続されて成り、負荷が仕事をする力行
動作時には交流電源から負荷に伝送される電力をダイオ
ードを経て伝達し、力行動作が中断され負荷に蓄積され
ているエネルギーを前記交流電源に回収する回生動作時
には負荷から当該交流電源に帰還される電力を、トラン
ジスタスイッチング素子を経て伝送する複数の主回路素
子が全波整流結線で前記交流電源に接続され、交流電力
を直流電力に変換するトランジスタコンバータの制御方
法において、 交流電源の相数をNとし、前記交流電源の各相電圧のピ
ーク時を中心とするN分の1周期の期間を当該相の基準
点弧期間と定義し、最大線間電圧が極小値をとる時刻
と、その直後の、最大線間電圧がトランジスタコンバー
タの出力電圧値をとる時刻との間の時間を基準短縮時間
と定義するとき、 負荷が力行状態であるか回生状態であるかを監視し、 負荷が力行状態にあるときには、各相の基準点弧期間
を、その前縁から少くとも基準短縮時間だけ短縮し、そ
の短縮された期間 PK を点弧期間として当該相のトラン
ジスタスイッチング素子の通電を制御し、 負荷が回生状態にあるときには、各相の基準点弧期間を
点弧期間として当該相のトランジスタスイッチング素子
の通電を制御することを特徴とするトランジスタコンバ
ータの制御方法。
A diode and a transistor switching element are connected in anti-parallel to each other. In a power running operation in which the load performs work, power transmitted from an AC power supply to the load is transmitted through the diode, and the power running operation is interrupted and the load is interrupted. At the time of regenerative operation for recovering stored energy to the AC power supply, a plurality of main circuit elements that transmit power returned from the load to the AC power supply via the transistor switching element are connected to the AC power supply through full-wave rectification connection. In the method of controlling a transistor converter for converting AC power to DC power, the number of phases of the AC power supply is set to N, and a period of 1 / N cycle around the peak time of each phase voltage of the AC power supply is set to the phase. The time at which the maximum line voltage takes the minimum value and the immediately following maximum line voltage are the output of the transistor converter. When defining the time between the time when the voltage value is taken as the reference shortening time, it monitors whether the load is in the power running state or the regenerative state, and when the load is in the power running state, the reference firing period of each phase and was shortened by reference shortened time at least from the leading edge, to control the energization of the transistor switching element of the phase the shortened period P K as ignition period, when the load is in a regenerative state, each phase of A control method for a transistor converter, comprising: controlling the energization of a transistor switching element of the phase with a reference ignition period as an ignition period.
【請求項2】 力行電流および回生電流を検出し、負荷
が力行状態から回生状態に移行するときには、回生電流
が所定値に達するまで回生電流に対応して点弧期間を P
K から基準点弧期間まで連続的に変更し、回生電流が前
記所定値に達した後には、点弧期間を基準点弧期間に固
定し、負荷が回生状態から力行状態に移行するときには
点弧期間を基準点弧期間から PK へ不連続に変更するこ
とを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
2. When the power running current and the regenerative current are detected and the load shifts from the power running state to the regenerative state, the ignition period is set to P corresponding to the regenerative current until the regenerative current reaches a predetermined value.
K is changed continuously from the reference ignition period, and after the regenerative current reaches the predetermined value, the ignition period is fixed to the reference ignition period, and when the load shifts from the regenerative state to the power running state, the ignition is performed. the method according to claim 1, characterized in that to change discontinuously to P K a period from the reference ignition period.
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