JP3430194B2 - Pulse width modulation power converter - Google Patents

Pulse width modulation power converter

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JP3430194B2 JP16296797A JP16296797A JP3430194B2 JP 3430194 B2 JP3430194 B2 JP 3430194B2 JP 16296797 A JP16296797 A JP 16296797A JP 16296797 A JP16296797 A JP 16296797A JP 3430194 B2 JP3430194 B2 JP 3430194B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング回路
のパルス幅変調により、交流電力を直流電力に変換する
電力変換装置に係り、特にインバータ装置におけるコン
バータ装置として好適な電力変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter for converting AC power into DC power by pulse width modulation of a switching circuit, and more particularly to a power converter suitable as a converter in an inverter device.

【0002】[0002]

【従来の技術】交流電力を直流電力に変換するコンバー
タ装置の代表例には、周知のダイオードブリッジ回路が
ある。しかし、このダイオードブリッジ回路は、電源電
流に多くの高調波を含むという問題があり、さらには、
逆変換機能を持たないので、電源回生が行えないなどの
問題がある。
2. Description of the Related Art A well-known diode bridge circuit is a typical example of a converter device for converting AC power into DC power. However, this diode bridge circuit has a problem that the power supply current contains many harmonics, and further,
Since it does not have an inverse conversion function, there is a problem that power regeneration cannot be performed.

【0003】一方、このダイオードブリッジ回路の問題
点に対応可能なコンバータ回路としては、例えばPWM
(パルス幅変調)電力変換装置がある。しかし、このPW
M電力変換装置は、ダイオードブリッジ回路では不要で
あった制御装置が必要になり、同じくダイオードブリッ
ジ回路では原理的に存在しないスイッチング素子による
スイッチング損失が発生してしまうという問題があっ
た。
On the other hand, as a converter circuit that can cope with the problems of the diode bridge circuit, for example, a PWM
(Pulse width modulation) There is a power converter. But this PW
The M power conversion device requires a control device which is not necessary in the diode bridge circuit, and similarly, there is a problem in that a switching loss occurs due to a switching element which does not exist in principle in the diode bridge circuit.

【0004】そこで、このようなPWM電力変換装置の
問題点を軽減する一方式として、電流の瞬時値制御を省
略した簡易な制御方式が、例えば、下記の文献に開示さ
れている。平成2年、電気学会論文誌D、110巻7
号、「力率制御方式三相電圧型PWM制御電力変換装
置」
Therefore, as one method for reducing the problems of the PWM power converter, a simple control method in which the instantaneous value control of the current is omitted is disclosed in, for example, the following document. 1990, IEEJ Transactions, Volume 110, 7
No., “Power Factor Control Method Three-Phase Voltage PWM Control Power Converter”

【0005】以下、この文献に開示されている従来技術
について説明すると、この従来技術は、コンバータ装置
で変換した直流電力を可変周波数の交流電力に変換する
インバータ装置に関するもので、図22は、その回路構
成を示したものであり、1は3相交流電源、2は3相交
流を直流に変換するコンバータ部、3は直流電圧を平滑
するためのコンデンサ、4はインバータ部である。
The conventional technique disclosed in this document will be described below. This conventional technique relates to an inverter device for converting DC power converted by a converter device into AC power of variable frequency, and FIG. 1 shows a circuit configuration, 1 is a three-phase AC power supply, 2 is a converter unit for converting three-phase AC into DC, 3 is a capacitor for smoothing DC voltage, and 4 is an inverter unit.

【0006】ここで、コンバータ部2は、グレンツ結線
された自己消弧型スイッチング素子(又はスイッチング
回路)2a〜2fと、これら各スイッチング素子に逆並
列接続されたダイオード2g〜2l(エル)で構成されて
いる。同様にインバータ部4も、自己消弧型スイッチン
グ素子(又はスイッチング回路)4a〜4fと、各スイッ
チング素子に逆並列接続されたダイオード4g〜4lで
構成されている。そして、このインバータ部4の交流側
の出力には、誘導電動機5が接続されている。
Here, the converter section 2 is composed of self-extinguishing type switching elements (or switching circuits) 2a to 2f, which are connected by means of the Grenz wire, and diodes 2g to 2l (ell), which are connected in antiparallel to these switching elements. Has been done. Similarly, the inverter unit 4 is also composed of self-extinguishing type switching elements (or switching circuits) 4a to 4f and diodes 4g to 4l connected in antiparallel to the respective switching elements. The induction motor 5 is connected to the AC output of the inverter unit 4.

【0007】次に、6はリアクトルで、交流電流に含ま
れる高調波の中のPWM周波数成分を抑制する働きをす
るもの、7は交流電圧・電流検出器で、変流器7aと計
器用変成器7bにより、それぞれ交流電圧と交流電流を
検出する働きをするもの、8は直流電圧検出器、9は力
率検出器で、交流電圧・電流検出器7で検出した交流電
圧と交流電流から、力率を検出する働きをするものであ
る。
Next, 6 is a reactor, which acts to suppress the PWM frequency component in the harmonics contained in the alternating current, and 7 is an alternating voltage / current detector, which is a current transformer 7a and an instrument transformer. The device 7b serves to detect an AC voltage and an AC current, respectively, 8 is a DC voltage detector, and 9 is a power factor detector. From the AC voltage and the AC current detected by the AC voltage / current detector 7, It works to detect the power factor.

【0008】さらに、10はPLL制御回路で、力率を
一定に保つための位相指令αを出力するもの、11は直
流電圧制御回路で、直流電圧検出器8で検出した直流電
圧を設定値に調整するための変調度指令Mを出力するも
の、12は正弦波PWM制御信号発生器で、スイッチン
グ素子2a〜2fの点弧(ON)・消弧(OFF)指令12
a〜12fを出力するもの、13はインバータ側の正弦
波PWM制御信号発生器で、スイッチング素子4a〜4
fの点弧(ON)・消弧(OFF)指令13a〜13fを出
力するものである。
Further, 10 is a PLL control circuit which outputs a phase command α for keeping the power factor constant, and 11 is a DC voltage control circuit which sets the DC voltage detected by the DC voltage detector 8 to a set value. A device for outputting a modulation degree command M for adjustment, 12 is a sine wave PWM control signal generator, and is an ignition (ON) / extinguishment (OFF) command 12 for the switching elements 2a to 2f.
a to 12f are output, 13 is a sine wave PWM control signal generator on the side of the inverter, and switching elements 4a to 4
It outputs the firing (ON) / extinguishing (OFF) commands 13a to 13f of f.

【0009】図23は、正弦波PWM制御信号発生器1
2の動作を説明するための図で、交流電圧信号ERより
もαだけ進んだ位相で振幅変調率Mの変調波を合成し、
三角波形の搬送波との大小に応じて、スイッチング素子
2a、2dの点弧・消弧指令12a、12dを出力す
る。
FIG. 23 shows a sine wave PWM control signal generator 1
2 is a diagram for explaining the operation of FIG. 2, in which a modulated wave having an amplitude modulation rate M is combined in a phase that leads the AC voltage signal ER by α.
The ignition / extinguishing commands 12a and 12d for the switching elements 2a and 2d are output according to the magnitude of the triangular waveform carrier.

【0010】図24は、交流電源電圧ER、電流IR、
交流リアクトル電圧降下EXとコンバータ電圧ECの関
係を示す1相分のベクトル図で、変調度Mが負荷状態で
決まる臨界変調度MC以上であれば、位相指令αを調整
することにより、常に力率1にする制御が可能であると
されている。また、インバータ側の負荷変動が小さい場
合は、変調度Mを1に近い値に固定しておけば良く、こ
の場合には、必ずしも変調度Mを調整するための直流電
圧制御回路11は必要ないとされている。
FIG. 24 shows an AC power supply voltage ER, a current IR,
In the vector diagram for one phase showing the relationship between the AC reactor voltage drop EX and the converter voltage EC, if the modulation factor M is equal to or higher than the critical modulation factor MC determined by the load state, the phase command α is adjusted to constantly adjust the power factor. It is said that control to 1 can be performed. If the load fluctuation on the inverter side is small, the modulation factor M may be fixed to a value close to 1. In this case, the DC voltage control circuit 11 for adjusting the modulation factor M is not always necessary. It is said that.

【0011】従って、図22に示したインバータ装置の
コンバータ部2によれば、ダイオードブリッジ回路より
も高調波電流が抑制でき、且つ、通常のPWM電力変換
装置で必要とされる交流電流制御を省略することができ
る。
Therefore, according to the converter section 2 of the inverter device shown in FIG. 22, the harmonic current can be suppressed more than that of the diode bridge circuit, and the AC current control required in the usual PWM power converter is omitted. can do.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、動作
の安定性保持と効率向上についての配慮が充分にされて
いるとは言えず、以下に説明するように、動作状態が変
動したときの運転の継続性と、スイッチング素子又はス
イッチング回路での損失の低減の点に問題があった。上
記従来技術によれば、確かにダイオードブリッジ回路よ
りも高調波電流が抑制でき、通常のPWM電力変換装置
で必要とされる交流電流制御も省略できる。
The above-mentioned prior art cannot be said to be sufficiently careful in maintaining the stability of the operation and improving the efficiency, and as will be described below, when the operating state changes, There are problems in terms of continuity of operation and reduction of loss in the switching element or switching circuit. According to the above-mentioned conventional technique, the harmonic current can be suppressed more than that of the diode bridge circuit, and the AC current control required in a normal PWM power converter can be omitted.

【0013】しかし、交流電源電圧低下時や不平衡時に
も運転を継続する必要がある場合には、交流リアクトル
6のインダクタンス値を大きくして過電流を抑制する
か、コンバータ部2を構成している素子や部品の容量を
大きくして、過電流にも充分に耐えられるようにする必
要があるという問題がある。
However, when the operation needs to be continued even when the AC power supply voltage drops or is unbalanced, the inductance value of the AC reactor 6 is increased to suppress the overcurrent, or the converter unit 2 is configured. There is a problem that it is necessary to increase the capacity of existing elements and parts so that they can withstand overcurrent sufficiently.

【0014】また、上記従来技術では、直流電圧制御回
路を省略することができるが、この場合、通常時はイン
バータ側の負荷変動が小さいとしても、過渡的に、例え
ばインバータ負荷の交流電動機に直結された機械の負荷
トルクが急増したときなどには直流電圧低下が大きくな
って、運転が継続できなくなってしまうという問題があ
る。
Further, although the DC voltage control circuit can be omitted in the above-mentioned prior art, in this case, even if the load fluctuation on the inverter side is small at normal times, it is transiently connected directly to, for example, the AC motor of the inverter load. When the load torque of the machine is suddenly increased, there is a problem that the DC voltage drop becomes large and the operation cannot be continued.

【0015】本発明の目的は、交流電流と直流電圧の制
御を行うことなく、電源変動や負荷変動に際しての継続
した運転が保て、しかもスイッチング素子又はスイッチ
ング回路による損失の低減による高効率化が充分に得ら
れるようにしたPWM電力変換装置を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to maintain a continuous operation when the power source or the load fluctuates without controlling the AC current and the DC voltage, and to improve the efficiency by reducing the loss by the switching element or the switching circuit. It is to provide a PWM power conversion device that can be sufficiently obtained.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的は、3相交流電
源とコンデンサを有する直流平滑回路との間で、互いに
逆並列接続された自己消弧型スイッチング回路とダイオ
ード回路をアームとしたパルス幅変調電力変換装置にお
いて、前記3相交流電源のうち相電圧の振幅が最小にな
った相に接続されたアームについては、前記スイッチン
グ回路をパルス幅変調制御し、残りの2相に接続された
アームについては、順変換動作時には前記ダイオード回
路に通流させ、逆変換動作時には前記スイッチング回路
が通流するように制御することにより達成される。更
に、このとき、交流電源側の異常を検出して全スイッチ
ング回路への点弧指令を阻止し、異常検出終了後に阻止
を解除するようにしてもよい。
The above object is to provide a pulse width with a self-extinguishing type switching circuit and a diode circuit, which are connected in antiparallel with each other, between a three-phase AC power supply and a DC smoothing circuit having a capacitor. In the modulation power conversion device, for the arm connected to the phase of the three-phase AC power supply in which the amplitude of the phase voltage is minimized, the switching circuit is subjected to pulse width modulation control, and the arm connected to the remaining two phases. The above can be achieved by controlling so that the diode circuit is made to flow during the forward conversion operation and the switching circuit is made to flow during the reverse conversion operation. Further, at this time, an abnormality on the AC power supply side may be detected to block the ignition command to all switching circuits, and the block may be released after the abnormality detection is completed.

【0017】次に、上記の手段により本発明の目的が達
成される理由について、図25に示す周知のダイオード
ブリッジによるコンバータ回路と比較しながら、以下に
説明する。まず、図25に示すようなダイオードブリッ
ジによるコンバータ回路では、これも周知の通りである
が、図26に示すように、交流電源電流IRの波形が正
弦波形から大きく離れた歪波形になり、この結果、大き
な高調波電流が含まれてしまい、種々の障害の原因とな
る。
Next, the reason why the object of the present invention is achieved by the above-mentioned means will be described below in comparison with the known converter circuit using a diode bridge shown in FIG. First, in a diode bridge converter circuit as shown in FIG. 25, this is also well known, but as shown in FIG. 26, the waveform of the AC power supply current IR becomes a distorted waveform that is far away from the sine waveform. As a result, a large harmonic current is included, which causes various troubles.

【0018】そこで、この対策として、交流リアクトル
のインダクタンス値を大きして、高調波電流を抑制する
方法があるが、この場合でのダイオードブリッジコンバ
ータ回路の動作を、次の(1)式、すなわち、
Therefore, as a countermeasure against this, there is a method of suppressing the harmonic current by increasing the inductance value of the AC reactor. The operation of the diode bridge converter circuit in this case is expressed by the following formula (1), that is, ,

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】によりαβ軸に座標変換して平面上に表示
すると、図26の電流波形に対応する交流電流の軌跡は
図27に示すようになり、コンバータ電圧の軌跡は図2
8に示すようになる。なお、この(1)式において、fは
変数一般を表す。
When the coordinates are converted to the αβ axis by and displayed on the plane, the locus of the alternating current corresponding to the current waveform of FIG. 26 is as shown in FIG. 27, and the locus of the converter voltage is shown in FIG.
As shown in 8. In this equation (1), f represents a general variable.

【0021】そして、図26のA点〜I点での電流電圧
は、各々図28及び図28のA点〜I点に対応する。こ
のとき、交流電源電圧は一定半径の円周上を等角速度で
回転しており、従って、これと、コンバータ電圧軌跡と
の差が交流リアクトル電圧となり、交流電流の軌跡と電
圧の軌跡は、共に60゜周期で対称となっている。な
お、以下の説明では、図26に示したR相の電流波形で
説明するが、他のS相とT相についても対称であり、同
じである。
The current and voltage at points A to I in FIG. 26 correspond to points A to I in FIGS. 28 and 28, respectively. At this time, the AC power supply voltage is rotating at a constant angular velocity on the circumference of a constant radius, so the difference between this and the converter voltage locus becomes the AC reactor voltage, and the locus of AC current and the locus of voltage are both It is symmetrical at a 60 ° cycle. In the following description, the R-phase current waveform shown in FIG. 26 will be described, but the other S-phase and T-phase are also symmetrical and the same.

【0022】まず、図27の電流軌跡で、BC間やEF
間のように、原点Oから放射状に変化する期間は、図2
6の波形では、3相のうちの2相に電流が流れる期間に
対応する。次に、図28のコンバータ電圧軌跡上では、
2相通流期間は回転角速度が小さく、転流期間であるA
B間やGH間では回転角速度が大きい。そして、交流リ
アクトルのインダクタンスを大きくすると、交流電流が
抑制されるのは、転流期間が長くなって角速度が小さく
なり、結果的に電圧軌跡の回転が等角速度に近づくため
であり、従って、コンバータ電圧軌跡が、同じく6角形
のままでも、仮に等角速度で回転させることができれ
ば、高調波電流は更に低減させることができる。
First, in the current locus of FIG. 27, between BC and EF
As shown in FIG.
The waveform of 6 corresponds to the period in which the current flows in two of the three phases. Next, on the converter voltage locus in FIG. 28,
During the two-phase flow period, the rotational angular velocity is low and the commutation period is A
The rotational angular velocity is high between B and between GH. Then, when the inductance of the AC reactor is increased, the AC current is suppressed because the commutation period becomes longer and the angular velocity becomes smaller, and as a result, the rotation of the voltage locus approaches the uniform angular velocity. Even if the voltage locus remains hexagonal, if it can be rotated at a constant angular velocity, the harmonic current can be further reduced.

【0023】ここで、本発明における「3相交流電源の
うち、絶対値が最小の相に接続されたアームについて
は、そのスイッチング素子をPWM制御し、」という手
段は、電圧軌跡を等角速度で回転させるように作用す
る。
Here, in the present invention, the means "with PWM control of the switching element of the arm connected to the phase having the smallest absolute value among the three-phase AC power supplies," is a means for calculating the voltage locus at a constant angular velocity. It acts to rotate.

【0024】一方、ダイオードブリッジによるコンバー
タ回路は、何も制御しないにもかかわらず、直流側の負
荷急変時にも直流電圧はほぼ一定に自動調整され、従っ
て、交流リアクトル無しでも、交流電源側変動時でも安
定して運転が継続できるという長所を備えている。これ
は、図28に示すコンバータ電圧軌跡の6角形の大きさ
が、平滑コンデンサの直流電圧に比例するため、直流負
荷が変動しても、それに応じて自動調整されるからであ
り、しかもPWM電圧変換器のように変調度が1以下に
抑えられていないため、直流電圧の変動率が小さく抑え
られていることによる。
On the other hand, in the converter circuit using the diode bridge, the DC voltage is automatically adjusted to be substantially constant even when the load on the DC side suddenly changes, so that even if the AC reactor is not changed, the converter circuit does not control anything. However, it has the advantage that operation can be continued stably. This is because the size of the hexagon of the converter voltage locus shown in FIG. 28 is proportional to the DC voltage of the smoothing capacitor, so that even if the DC load fluctuates, it is automatically adjusted accordingly, and the PWM voltage This is because, unlike the converter, the modulation factor is not suppressed to 1 or less, so that the fluctuation rate of the DC voltage is suppressed to be small.

【0025】従って、本発明では、3相交流電源のうち
絶対値が大きい2相を連続点弧させていることにより、
電圧軌跡の大きさが直流電圧に比例し、しかもダイオー
ドブリッジコンバータ回路に近い直流電圧特性が得られ
ることになる。
Therefore, in the present invention, two phases having a large absolute value among the three-phase AC power supplies are continuously ignited.
The magnitude of the voltage locus is proportional to the DC voltage, and the DC voltage characteristic close to that of the diode bridge converter circuit can be obtained.

【0026】この結果、自己消弧型スイッチング素子へ
の点弧指令を全て阻止してダイオードブリッジコンバー
タ回路と同等の動作に移行するときも、点弧指令を再起
動するときも、コンデンサ電圧の変動は殆どなく、交流
電源異常時にも直流負荷側の運転が継続できることにな
る。
As a result, when the ignition command to the self-extinguishing type switching element is completely blocked to shift to the operation equivalent to that of the diode bridge converter circuit, or when the ignition command is restarted, the capacitor voltage changes. In most cases, the operation on the DC load side can be continued even when the AC power supply is abnormal.

【0027】また、本発明によれば、3相交流電源のう
ち絶対値が大きい2相のスイッチング素子が連続点弧さ
せられるため、スイッチング動作頻度が少なくなってい
るので、その分、スイッチング損失が減少し、効率が向
上する。
Further, according to the present invention, the switching elements of the three-phase AC power supply, which have a large absolute value, are continuously ignited, so that the frequency of the switching operation is reduced, and the switching loss is accordingly reduced. The efficiency is reduced.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるパルス幅変調
電力変換装置について、図示の実施形態により、詳細に
説明する。まず、始めに、各実施形態におけるスイッチ
ング素子の動作モードを図29に示す等価回路により定
義した上で説明する。この図29において、3個のスイ
ッチSR、SS、STは、R、S、Tの各相に対応し、
その+1は上アームの導通を表し、−1は下アームの導
通を表している。そうすると、これらのスイッチの動作
モードは、次の(表1)に示すように、8種類になる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A pulse width modulation power converter according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. First, the operation mode of the switching element in each embodiment will be defined by the equivalent circuit shown in FIG. 29 and then described. In FIG. 29, three switches SR, SS and ST correspond to R, S and T phases,
The +1 represents the conduction of the upper arm, and the -1 represents the conduction of the lower arm. Then, the operation modes of these switches are eight kinds as shown in the following (Table 1).

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】ここで、直流電圧VDCが一定であるとし
た上で、各モードでコンバータが発生する電圧を、先の
(1)式によりαβ軸に座標変換して示すと、図30の通
りになる。そこで、この図30で、モード1のA点とモ
ード2のB点でスイッチ状態が違うのはスイッチSSだ
けであり、スイッチSRは+1側のまま、スイッチST
は−1側のままで、何れもスイッチ状態は変わらない。
Here, assuming that the DC voltage VDC is constant, the voltage generated by the converter in each mode is
FIG. 30 shows the coordinates converted to the αβ axis by the equation (1). Therefore, in FIG. 30, only the switch SS has a different switch state between the point A in mode 1 and the point B in mode 2, and the switch SR remains the +1 side and the switch ST
Remains at the −1 side, and the switch state does not change in either case.

【0031】そこで、いま、スイッチSRとスイッチS
Tが固定で、スイッチSSだけがPWM変調され、この
とき、−1側に接続される時間の比率がγ、+1側に接
続されている時間の比率を(1−γ)とすれば、コンバー
タ電圧の軌跡は、この図30に示すように、CB/AB
=γとなり、従って、γを1から0に連続的に変化させ
ると、軌跡はA点からB点に移動する。更に、軌跡の位
相θとγの間には、次の(2)式に示す関係があり、これ
より位相θが一定角速度となるための条件が求まる。
Therefore, now, the switch SR and the switch S
If T is fixed and only the switch SS is PWM-modulated, and the ratio of the time connected to the −1 side is γ and the ratio of the time connected to the +1 side is (1−γ), the converter is As shown in FIG. 30, the locus of the voltage is CB / AB
= Γ, therefore, when γ is continuously changed from 1 to 0, the locus moves from point A to point B. Further, the relationship between the phases θ and γ of the locus is given by the following expression (2), and the condition for the phase θ to have a constant angular velocity can be obtained from this.

【0032】[0032]

【数2】 [Equation 2]

【0033】以上は、点AB間の移動についてである
が、同じように電圧軌跡を一定角速度で回転させるため
の条件を求めると、次の(3)式に示すようになり、PW
M変調されるスイッチは図31に示すようになる。
The above is the movement between the points AB. Similarly, when the conditions for rotating the voltage locus at a constant angular velocity are obtained, the following equation (3) is obtained and PW is obtained.
The M-modulated switch is as shown in FIG.

【0034】[0034]

【数3】 [Equation 3]

【0035】例えば、この図31において、位相がθ1
のとき、スイッチングされるのはスイッチSRで、その
−1側の通流率は長さAB、+1側の通流率は長さBC
であることが判る。そこで、この図31に従って、3個
のスイッチのうちの1個を順番にPWM制御したとする
と、このときのコンバータ電圧(R相)は図32に示すよ
うになる。なお、この図32では、PWM制御による脈
動分を除いた平均電流値で示してある。
For example, in FIG. 31, the phase is θ 1
At this time, the switch SR is switched, and the conduction ratio on the −1 side is the length AB and the conduction ratio on the +1 side is the length BC.
It turns out that Therefore, assuming that one of the three switches is PWM-controlled in order according to FIG. 31, the converter voltage (R phase) at this time is as shown in FIG. Note that, in FIG. 32, the average current value excluding the pulsation due to PWM control is shown.

【0036】この結果、3相交流電源のうち、絶対値が
最小の相に接続されたアームについては、そのスイッチ
ング素子をPWM制御し、残りの2相に接続されたアー
ムについては、順変換動作時にはダイオードに通流し、
逆変換動作時にはスイッチング素子が連続通流するよう
に制御されることになり、この図32の電圧波形の場合
には、基本波に対して5次と7次の高調波が各々約3
%、11次と13次の高調波が各々約0.8%となる。
これが、本発明の第1の実施形態で、コンバータ電圧の
軌跡が、図30に示すように、6角形になるように制御
する点を基本としたものであるので、以下、これを6角
形基本型の実施形態と呼ぶ。
As a result, among the three-phase AC power supplies, the switching element of the arm connected to the phase having the smallest absolute value is PWM-controlled, and the arm connected to the remaining two phases is subjected to the forward conversion operation. Sometimes it goes through a diode,
During the inverse conversion operation, the switching element is controlled so as to flow continuously, and in the case of the voltage waveform of FIG. 32, the fifth and seventh harmonics are about 3 with respect to the fundamental wave.
%, The 11th and 13th harmonics are each about 0.8%.
This is based on the point that the locus of the converter voltage is controlled to be hexagonal as shown in FIG. 30 in the first embodiment of the present invention. Mold embodiment.

【0037】既に説明したしたように、高調波電流の大
きさは交流リアクトルのインダクタンス値で決まるが、
この6角形基本型の実施形態の場合には、上記したよう
に、同じインダクタンス値でも、ダイオードコンバータ
回路よりも高調波電流が抑制できることが判る。
As described above, the magnitude of the harmonic current is determined by the inductance value of the AC reactor,
In the case of this hexagonal basic type embodiment, as described above, it is understood that the harmonic current can be suppressed more than the diode converter circuit even with the same inductance value.

【0038】次に、図33は、コンバータ電圧の軌跡が
12角形になるようにして、5次と7次の高調波成分が
理論上、無くなるようにした場合を示したもので、以
下、この実施形態を12角形基本型の実施形態と呼ぶ。
この図33において、E点とF点は、各々角度AOE、
角度AOFが15゜の位置で、C点は線分AB上で角度
AOCが位相θとなる位置にある。そして、図33のC
点は、図30のC点と同じであり、従って、スイッチS
Sの+1側に接続される時間の通流率γ1 を、次の(4)
式で決まる値にすることにより、この図33による制御
が実現できる。
Next, FIG. 33 shows a case where the locus of the converter voltage is a dodecagon so that the fifth and seventh harmonic components are theoretically eliminated. The embodiment is referred to as a dodecagonal basic embodiment.
In FIG. 33, points E and F are angles AOE,
At a position where the angle AOF is 15 °, the point C is at a position on the line segment AB where the angle AOC becomes the phase θ. Then, C in FIG.
The point is the same as the point C in FIG.
The conduction rate γ 1 during the time of connection to the +1 side of S is calculated by the following (4)
The control according to FIG. 33 can be realized by setting the value determined by the formula.

【0039】[0039]

【数4】 [Equation 4]

【0040】ここで、電圧軌跡を12角形上にするため
には、更に電圧ベクトルをD点に移す必要があるが、こ
のためには、表1に示したモード7からモード8の通流
期間を設ければ良い。この場合、A点からE点にいたる
軌跡上では、モード1の期間の方がモード2の期間より
も長いので、O点の電圧ベクトルはモードAからスイッ
チSRを−1に変えてモード7にするのであるが、ここ
で、モード7の期間の比率をγ2 とすれば、OD/OC
=1−γ2 となる。
Here, in order to make the voltage locus have a dodecagonal shape, it is necessary to further move the voltage vector to point D. For this purpose, the conduction period from mode 7 to mode 8 shown in Table 1 is set. Should be provided. In this case, since the period of the mode 1 is longer than the period of the mode 2 on the locus from the point A to the point E, the voltage vector at the point O is changed from the mode A to the mode SR by changing the switch SR to -1. However, if the ratio of the period of mode 7 is γ 2 here, OD / OC
= 1-γ 2 .

【0041】一方、線分ODと線分OCには、次の(5)
式の関係がある。
On the other hand, the line segment OD and the line segment OC have the following (5)
There is an expression relationship.

【0042】[0042]

【数5】 [Equation 5]

【0043】従って、位相θとγ2 を、次の(6)式で表
される関係にすれば良い。
Therefore, the phases θ and γ 2 may be made to have a relationship represented by the following equation (6).

【0044】[0044]

【数6】 [Equation 6]

【0045】以上の結果、電圧ベクトルD点は、モード
1の期間の比率を(1−γ2)×γ1、モード2の比率を
(1−γ1)×(1−γ2)、そして、モード7の比率をγ2
とすることにより実現できる。ところで、以上のこと
は、C点が線分GE上にある場合であるが、線分EH上
にある場合はγ2 =0となり、従って、先の図30の6
角形の場合と同じように通流率を制御してやればよい。
As a result, at the voltage vector D point, the ratio of the period of mode 1 is (1-γ 2 ) × γ 1 and the ratio of mode 2 is
(1-γ 1 ) × (1-γ 2 ), and the ratio of mode 7 is γ 2
It can be realized by By the way, the above is the case where the point C is on the line segment GE, but when the point C is on the line segment EH, γ 2 = 0. Therefore, 6 in FIG.
The flow rate may be controlled as in the case of the prism.

【0046】次に、以上は線分AH間での移動の場合で
あるが、同じように電圧軌跡を一定角速度で回転させる
ための条件を求めると、図32に示すようになる。この
図32で、例えば位相がθ2 のとき、スイッチングされ
るのはスイッチSSとスイッチSRで、スイッチSSの
−1側の通流率が線分AB、+1側の通流率が線分B
D、スイッチSRの−1側の通流率が線分AC、+1側
が線分CDとなる。
Next, the above is the case of the movement between the line segments AH. Similarly, the conditions for rotating the voltage locus at a constant angular velocity are obtained as shown in FIG. In FIG. 32, for example, when the phase is θ 2 , it is the switches SS and SR that are switched. The -1 side conduction ratio of the switch SS is the line segment AB, and the +1 side conduction ratio is the line segment B.
D, the flow rate on the -1 side of the switch SR is the line segment AC, and the +1 side is the line segment CD.

【0047】そして、この図34に従って3個のスイッ
チをPWM制御したときには、3相交流電源のうち、絶
対値が最小の相に接続されたアームについては、そのス
イッチング素子をPWM制御し、残りの2相に接続され
たアームについては、順変換動作時にはダイオードに通
流し、逆変換動作時にはスイッチング素子が連続通流す
るように制御されることになり、このときのコンバータ
電圧(R相)は、図35に示すようになる。
When the three switches are PWM-controlled according to FIG. 34, the switching element of the arm connected to the phase having the smallest absolute value in the three-phase AC power supply is PWM-controlled and the remaining ones are PWM-controlled. The arms connected to the two phases are controlled so that they flow through the diode during the forward conversion operation and the switching element continuously flows during the reverse conversion operation. The converter voltage (R phase) at this time is As shown in FIG.

【0048】この図35の電圧波形の場合、基本波に対
して5次調波と7次調波は理論的に無くなり、11次1
3次調波が各約0.8%となり、従って、この12角形
基本型の実施形態によれば、図32の6角形基本型の実
施形態の場合よりも更に高調波電流が抑制できることが
判る。
In the case of the voltage waveform of FIG. 35, the fifth harmonic and the seventh harmonic are theoretically eliminated from the fundamental wave, and the 11th 1st
The third harmonics are each about 0.8%, so it can be seen that the dodecagonal basic embodiment can further suppress harmonic currents than the hexagonal basic embodiment of FIG. .

【0049】次に、本発明の各実施形態の具体例につい
て説明する。まず、図1は、上記した6角形基本型の実
施形態の具体例で、ここで、図22に示した従来技術と
同一の要素については、同じ符号を付してあり、その詳
しい説明は省略する。なお、この実施形態でも、直流側
の負荷の例として、インバータ部4が示されているが、
本発明の実施形態は、インバータには限定されず、どの
ような直流負荷の場合でも実施可能である。
Next, specific examples of each embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 1 is a specific example of the above-described hexagonal basic type embodiment. Here, the same elements as those in the conventional technique shown in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. To do. In this embodiment also, the inverter section 4 is shown as an example of the load on the DC side.
Embodiments of the present invention are not limited to inverters, and can be implemented with any DC load.

【0050】14は電圧検出装置で、グレンツ結線され
たフォトカプラ14a〜14fと、電流抑制用抵抗14
gとで形成され、3相交流電源1の各相の電圧ER、E
S、ETから最大電圧検出信号15a〜15fを検出す
る働きをする。ここで、最大電圧検出信号15a〜15
fは、それぞれフォトカプラ14a〜14fが導通した
ときレベル1、開放したときレベル0となる。16は最
小電圧検出回路で、図示の通りの論理積回路の組み合わ
せからなり、最小電圧検出信号17a〜17fを出力す
る働きをする。
Reference numeral 14 denotes a voltage detecting device, which is composed of photo couplers 14a to 14f which are connected by means of Glens and a current suppressing resistor 14.
and the voltage ER, E of each phase of the three-phase AC power supply 1
It functions to detect the maximum voltage detection signals 15a to 15f from S and ET. Here, the maximum voltage detection signals 15a to 15
f becomes level 1 when the photocouplers 14a to 14f are conductive, and level 0 when they are opened. Reference numeral 16 is a minimum voltage detection circuit, which is composed of a combination of the logical product circuits as shown in the drawing, and serves to output the minimum voltage detection signals 17a to 17f.

【0051】18は交流電圧制御回路で、PWM点弧指
令19a〜19fを出力する働きをするが、詳細は後述
する。20はドライバ回路で、PWM点弧指令19a〜
19fと最大電圧検出信号15a〜15fを入力とする
論理和回路及び増幅器とで形成され、コンバータ部2の
各スイッチング素子2a〜2fに対する点弧指令21a
〜21fを出力する働きをする。
Reference numeral 18 denotes an AC voltage control circuit, which functions to output PWM ignition commands 19a to 19f, which will be described in detail later. Reference numeral 20 denotes a driver circuit, which is a PWM ignition command 19a-
19f and an OR circuit and an amplifier to which the maximum voltage detection signals 15a to 15f are input, and an ignition command 21a for each switching element 2a to 2f of the converter unit 2.
It works to output ~ 21f.

【0052】ここで、本発明の実施形態としては、自己
消弧型スイッチング素子(回路)2a〜2fとダイオード
(ダイオード回路でもよい)2g〜2lが、各々独立した
素子又は回路を逆並列接続した例で示してあるが、この
他にも種々の例があり、例えば自己消弧型スイッチング
回路と逆並列ダイオード回路を同一ウエハ上に設けた、
例えば逆並列ダイオード付きGTOサイリスタをグレン
ツ結線したものでも全く同様の動作となる。なお、この
ことは、以下の実施形態でも同じである。
Here, as an embodiment of the present invention, self-extinguishing type switching elements (circuits) 2a to 2f and diodes
(Although it may be a diode circuit) 2g to 2l are shown as examples in which independent elements or circuits are connected in antiparallel, but there are various other examples, such as a self-extinguishing type switching circuit and an antiparallel diode. The circuit is provided on the same wafer,
For example, a GTO thyristor with an anti-parallel diode connected by a Glenz connection has the same operation. In addition, this is the same in the following embodiments.

【0053】次に、図2により、交流電圧制御回路18
について詳細に説明する。まず、最小電圧検出信号17
a〜17fを立ち上がり検出回路18a〜18fに入力
し、各パルスの立上りを表すパルス出力信号を発生さ
せ、それらを論理和回路18gに供給する。次に、この
論理和回路18aの出力をカウンタ18hに入力し、位
相信号θを出力させ、それぞれ関数発生器18i、18
jに供給する。
Next, referring to FIG. 2, the AC voltage control circuit 18
Will be described in detail. First, the minimum voltage detection signal 17
a to 17f are input to the rising edge detection circuits 18a to 18f, pulse output signals representing the rising edges of the respective pulses are generated, and they are supplied to the logical sum circuit 18g. Next, the output of the logical sum circuit 18a is input to the counter 18h, the phase signal θ is output, and the function generators 18i and 18 are output.
supply to j.

【0054】図3は、カウンタ18hの動作を示したも
ので、図示のように、このカウンタ18hは、入力パル
スが現われる毎にリセットされ、同時に再スタートし
てカウントアップを開始し、位相信号θを発生する。こ
のとき、上記したように、この実施形態では、θmax
が位相60゜相当に設定してあり、従って、カウンタ1
8hの出力は設定値θmaxを超えぬよう制限されてい
る。
FIG. 3 shows the operation of the counter 18h. As shown in the figure, the counter 18h is reset each time an input pulse appears, and at the same time, the counter 18h is restarted to start counting up, and the phase signal .theta. To occur. At this time, as described above, in this embodiment, θmax
Is set to a phase equivalent to 60 °, so the counter 1
The output of 8h is limited so as not to exceed the set value θmax.

【0055】そこで、これらの関数発生器18i、18
hは、この位相信号θに応じて通流率を出力するが、こ
のとき、図示のように、関数発生器18iでは、通流率
が位相信号θに応じて0から増加し、入力位相60゜相
当で1に達して飽和する特性の通流率が発生され、関数
発生器18jでは、位相信号θが0のとき通流率が1
で、それから減少し、位相60゜相当で0に飽和する特
性の通流率が発生されるようになっている。
Therefore, these function generators 18i, 18
h outputs the conduction ratio according to this phase signal θ, but at this time, as shown in the figure, in the function generator 18i, the conduction ratio increases from 0 according to the phase signal θ, and the input phase 60 When the phase signal θ is 0, the conduction ratio of 1 is generated in the function generator 18j.
Then, a conduction ratio having a characteristic that decreases from that and saturates to 0 at a phase of 60 ° is generated.

【0056】このため、これら2台の関数発生器18
i、18jの出力の和は、常時、ほぼ1となり、これに
より、通流率が(2)式の値に近づくよう、スイッチング
素子に必要な休止期間を考慮した折れ線近似による設定
がなされていることになる。
For this reason, these two function generators 18
The sum of the outputs of i and 18j is almost 1 at all times, so that the conduction ratio approaches the value of equation (2), and the line approximation is set in consideration of the dwell period required for the switching element. It will be.

【0057】一方、クロック発生器18kの出力により
同期して動作する2台の搬送波発生器18m、18nが
設けてあり、これらから三角波形の搬送波信号が発生さ
れており、これらの搬送波信号と関数発生器18i、1
8jの出力が比較器18p、18qに入力される。
On the other hand, two carrier wave generators 18m and 18n which operate in synchronization with the output of the clock generator 18k are provided, and a triangular wave carrier wave signal is generated from these, and these carrier wave signals and functions are generated. Generator 18i, 1
The output of 8j is input to the comparators 18p and 18q.

【0058】そこで、これらの比較器18p、18q
は、これらの比較結果としての点弧指令19g、19h
を出力し、これらは最小電圧検出信号17a〜17fで
開閉操作されるアナログスイッチ18rに入力される。
図4は、これら比較器18p、18qの動作を示したも
ので、図示のように、通流率指令と搬送波の大小比
較により点弧指令を出力するようになっている。
Therefore, these comparators 18p, 18q
Is the ignition command 19g, 19h as a result of comparison between them.
Are output, and these are input to the analog switch 18r which is opened / closed by the minimum voltage detection signals 17a to 17f.
FIG. 4 shows the operation of these comparators 18p and 18q. As shown in the figure, the ignition command is output by comparing the conduction ratio command and the carrier wave.

【0059】アナログスイッチ18rは、複数個の切換
接点形のスイッチ素子で構成され、最小電圧検出信号1
7a〜17fがレベル1のとき、図示のように切り替わ
って点弧指令信号19g、19hを出力し、レベル0の
ときは、図示と反対に切り替わり、0信号(共通電位信
号)を出力する。この結果、アナログスイッチ18rの
出力信号を入力とする論理和回路18sからの出力が、
各スイッチング素子(回路)へのPWM点弧指令19a〜
19fとなり、図32に示す制御が得られることにな
る。ここで、関数発生器での折れ線近似を省略して上限
1下限0のリミッタのみとすることもできるが、そうし
た場合に比して、この実施形態によれば、高調波を抑制
する効果が大きいという利点がある。
The analog switch 18r is composed of a plurality of switching contact type switching elements, and the minimum voltage detection signal 1
When 7a to 17f are at level 1, they switch as shown to output the ignition command signals 19g and 19h, and at level 0, they switch to the opposite of those shown and output a 0 signal (common potential signal). As a result, the output from the OR circuit 18s that receives the output signal of the analog switch 18r is
PWM ignition command 19a to each switching element (circuit)
19f, and the control shown in FIG. 32 is obtained. Here, the polygonal line approximation in the function generator may be omitted and only the limiter with the upper limit 1 and the lower limit 0 may be omitted. However, according to this embodiment, the effect of suppressing harmonics is large. There is an advantage.

【0060】次に、図5は、本発明の他の実施形態で、
この図において、22は電圧位相検出装置で、23は外
部設定器であり、電圧位相検出装置22は、外部設定器
23で補正された電圧位相信号θを出力する働きをす
る。24は通流率演算用の関数発生器で、RST各相の
通流率指令25a〜25cを出力する働きをする。
Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.
In this figure, 22 is a voltage phase detection device, 23 is an external setting device, and the voltage phase detection device 22 functions to output the voltage phase signal θ corrected by the external setting device 23. Reference numeral 24 is a function generator for calculating the conduction ratio, which functions to output the conduction ratio commands 25a to 25c for each phase of the RST.

【0061】26a〜26dは比較器で、搬送波発生器
27からの搬送波信号と通流率指令との大小を比較し、
各々RST各相に接続されたスイッチング素子(回路)へ
の点弧指令を発生する働きをするもので、これら比較器
26a〜26dの出力は増幅器28を介して点弧指令2
9a〜29fとなり、各々スイッチング素子(回路)2a
〜2fに供給される。
Reference numerals 26a to 26d are comparators, which compare the magnitude of the carrier wave signal from the carrier wave generator 27 and the duty ratio command,
Each of the RSTs functions to generate an ignition command to a switching element (circuit) connected to each phase. The outputs of these comparators 26a to 26d are supplied to an ignition command 2 via an amplifier 28.
9a to 29f, each switching element (circuit) 2a
~ 2f.

【0062】なお、その他の構成は、図1の実施形態と
同じである。
The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0063】30は交流電流計で、外部設定器23によ
り位相補正値αを調整するときに使用されるもので、こ
のとき、位相補正値αは、コンバータ定格負荷時の電流
振幅が最小で力率が1となるように設定する。
An alternating current ammeter 30 is used when the phase correction value α is adjusted by the external setting device 23. At this time, the phase correction value α is a force with which the current amplitude at the converter rated load is minimum. The rate is set to 1.

【0064】図6は電圧位相検出装置22の構成例であ
る。この図6において、まず、22aはローパスフィル
タ(低周波濾波器)で、電圧信号の高調波成分を除去する
目的で設けられているものである。そして、この実施形
態では、このローパスフィルタ22aは、電源周波数信
号を入力すると、出力信号が約30゜遅れるように設
定してあり、これにより、出力信号はER相電圧とほ
ぼ同位相となる。22bは比較器で、ローパスフィルタ
22aの出力信号を入力し、この信号が正のとはレ
ベル1、負のときはレベル0となる信号を出力する。
FIG. 6 shows an example of the configuration of the voltage phase detector 22. In FIG. 6, a low-pass filter (low-frequency filter) 22a is provided for the purpose of removing harmonic components of a voltage signal. Further, in this embodiment, the low-pass filter 22a is set so that the output signal is delayed by about 30 ° when the power supply frequency signal is input, whereby the output signal becomes substantially in phase with the ER phase voltage. Reference numeral 22b is a comparator, which inputs the output signal of the low-pass filter 22a and outputs a signal which becomes level 1 when the signal is positive and level 0 when the signal is negative.

【0065】22cは立ち上がり検出パルス発生器で、
22dはパルスシフト回路であり、この実施形態では、
立ち上がり検出パルス発生器22cの出力パルスは、3
相交流電源1の相順がER→ES→ETで、三相が平衡
で且つ周波数が一定の状態を前提として、ER相の相電
圧が正のピーク時の位相をθ=0とし、更に外部設定器
23で手動設定した位相補正値αだけパルスをシフトす
るパルスシフト回路22dを介して出力される。
22c is a rising edge detection pulse generator,
22d is a pulse shift circuit, and in this embodiment,
The output pulse of the rising edge detection pulse generator 22c is 3
Assuming that the phase order of the phase AC power supply 1 is ER → ES → ET, the three phases are balanced, and the frequency is constant, the phase at the time of the positive peak of the phase voltage of the ER phase is θ = 0, and further external It is output via the pulse shift circuit 22d that shifts the pulse by the phase correction value α manually set by the setter 23.

【0066】22eはカウンタで、パルスシフト回路2
2dから出力されるパルスを入力として動作し、電圧位
相信号θを出力するものであり、従って、このカウンタ
22eの動作は、図1の実施形態でのカウンタ18hと
同じてあるが、この実施形態では、θmaxを位相36
0゜相当に設定してある。
Reference numeral 22e is a counter, which is a pulse shift circuit 2
It operates by using the pulse output from 2d as an input and outputs the voltage phase signal θ. Therefore, the operation of the counter 22e is the same as that of the counter 18h in the embodiment of FIG. Then, θmax is the phase 36
It is set to 0 °.

【0067】図7は、電圧位相検出装置22の各部〜
の波形を示したもので、図8は、関数発生器24の設
定例を示したものである。この実施形態では、図31の
特性を折れ線近似したもので、S相通流率指令はA点と
B点を通る折れ線で近似し、この結果θ=30゜では通
流率0.5のC点を通過する。
FIG. 7 shows each part of the voltage phase detector 22.
FIG. 8 shows an example of setting of the function generator 24. In this embodiment, the characteristic of FIG. 31 is approximated by a polygonal line, and the S-phase conduction coefficient command is approximated by a polygonal line passing through points A and B. As a result, at θ = 30 °, a C point with a conduction rate of 0.5 is obtained. Pass through.

【0068】図9は、比較器24d〜24fの動作を示
したもので、通流率指令と搬送波の大小比較により
点弧指令、を出力する。そして、点弧指令との
間には、アーム短絡を防止するための休止区間TDが設
定されるようになっている。
FIG. 9 shows the operation of the comparators 24d to 24f. The ignition command is output by comparing the conduction ratio command and the carrier wave. Then, a rest period TD for preventing an arm short circuit is set between the ignition command and the ignition command.

【0069】この実施形態によれば、ローパスフィルタ
22aにより高調波成分が除去されるため、3相交流電
源1が持つ電源インピーダンスの影響により現われる電
圧脈動によって、パルスの立ち上がりの検出が乱れ、カ
ウンタに誤動作が現われるが抑制されるので、安定した
制御が得られる。また、交流リアクトルによるインピー
ダンス降下分を位相補償し、運転力率を定格出力付近で
の運転力率を1に保つことができるので、入力電流が抑
制できるという効果がある。
According to this embodiment, since the harmonic components are removed by the low-pass filter 22a, the detection of the rising edge of the pulse is disturbed by the voltage pulsation appearing due to the influence of the power source impedance of the three-phase AC power source 1, and the counter is detected. Although the malfunction appears, it is suppressed so that stable control can be obtained. Further, since the impedance drop caused by the AC reactor is phase-compensated and the driving power factor can be maintained at 1 near the rated output, the input current can be suppressed.

【0070】次に、図10も本発明の実施形態で、31
はディジタル演算装置を用いた電圧位相検出器で、各相
の電圧位相θR、θS、θTを出力する働きをする。こ
のときの具体的な演算方式としては移動式フーリエ変換
を用いた方式が知られており、例えば特開平1−231
682号公報、特開平1−283015号公報に、演算
装置内部の誤動作まで考慮した電圧位相演算方式が開示
されているので、それらを用いればよい。
Next, FIG. 10 is also an embodiment of the present invention, in which 31
Is a voltage phase detector using a digital arithmetic unit, and has a function of outputting the voltage phases θR, θS, and θT of each phase. As a concrete calculation method at this time, a method using a moving Fourier transform is known, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-231.
No. 682 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-283015 disclose voltage phase calculation methods that take into account malfunctions inside the calculation device, and these may be used.

【0071】各相の電圧位相θR、θS、θTを表す位
相検出信号は加算器32a〜32cにより、外部設定器
23から出力される補正値αによって補正される。33
a〜33cは通流率演算用の関数発生器で、R相につい
て関数発生器33aは、図5の実施形態における関数発
生器24と同じ構成、すなわち、図8のR相通流率設定
関数を用いた構成になっている。S相とT相について
は、関数発生器33b、33cに入力される位相信号が
R相と同様に、正のピーク値でθ=0になる信号なの
で、関数発生器はR相と同じ設定で良い。
The phase detection signals representing the voltage phases θR, θS, θT of the respective phases are corrected by the adders 32a to 32c by the correction value α output from the external setter 23. 33
a to 33c are function generators for calculating the conduction ratio, and the function generator 33a for the R phase has the same configuration as the function generator 24 in the embodiment of FIG. 5, that is, the R phase conduction ratio setting function of FIG. It has been used. As for the S phase and the T phase, the phase signal input to the function generators 33b and 33c is a signal at which θ = 0 at a positive peak value as in the R phase, so the function generator has the same setting as the R phase. good.

【0072】なお、その他の構成は、図1の実施形態と
同じである。
The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0073】この実施形態によれば、各相で個別の電圧
位相に応じて通流率が制御されるので、交流電源側の異
常によって逆相電圧が発生した場合などでも、コンバー
タ入力電流の乱れを抑えることができる。
According to this embodiment, since the conduction ratio is controlled in each phase according to the individual voltage phase, the converter input current is disturbed even when a reverse phase voltage is generated due to an abnormality on the AC power supply side. Can be suppressed.

【0074】次に、図11は、上記した12角形基本型
の実施形態の具体例である。この図11の例では、図1
0の実施形態と同じく、ディジタル演算装置31を用い
た場合を示しており、図10の実施形態との相違点は、
通流率演算用の関数発生器33a〜33cが関数発生器
34a〜34cに変わっている点だけで、その他の部分
は同一である。
Next, FIG. 11 is a specific example of the above-described dodecagonal basic type embodiment. In the example of FIG. 11, in FIG.
Similar to the embodiment of FIG. 0, the case where the digital arithmetic unit 31 is used is shown. The difference from the embodiment of FIG.
The other parts are the same except that the function generators 33a to 33c for calculating the conduction ratio are changed to the function generators 34a to 34c.

【0075】図12は、関数発生器34a〜34cでの
設定特性の詳細で、各相とも同一である。ここで、この
実施形態と、図8のR相の設定との相違は、位相θが0
゜と180゜を中心にした、それぞれ30゜の区間だけ
で、その他の区間では同一の折れ線近似による設定にな
っている。
FIG. 12 shows details of setting characteristics in the function generators 34a to 34c, which are the same for each phase. Here, the difference between this embodiment and the setting of the R phase in FIG. 8 is that the phase θ is 0.
The settings are based on the same polygonal line approximation in the other sections only in the sections of 30 degrees centering on ° and 180 degrees.

【0076】そして、この実施形態では、上記の(6)式
にθ=0゜を代入して得られる値から、まず、A点では
0.866と小さくし、前後では直線的に1に変化する
ようになっており、次に、B点では0.134と大きく
し、同じく前後で直線的に1に変化するようになってい
る。従って、この図11の実施形態によれば、図10の
実施形態と同じ効果を得ながら、第5次と第7次の高調
波を抑制することができる。
In this embodiment, from the value obtained by substituting θ = 0 ° into the above equation (6), first, the value at point A is reduced to 0.866, and it is linearly changed to 1 before and after. Then, at point B, the value is increased to 0.134, and the value also linearly changes to 1 before and after. Therefore, according to the embodiment of FIG. 11, it is possible to suppress the fifth and seventh harmonics while obtaining the same effect as that of the embodiment of FIG.

【0077】なお、この図11の実施形態では、図10
と同じく、ディジタル演算装置31を用いた場合を示し
たが、図5の実施形態と同じく、電圧位相検出装置22
と組み合わせて実施しても良く、この場合は、関数設定
器34a〜34cは、各相のパターンを120゜ずつシ
フトして出力することになる。
In the embodiment shown in FIG. 11, FIG.
Similar to the above, the case where the digital arithmetic unit 31 is used is shown. However, like the embodiment of FIG.
In this case, the function setters 34a to 34c output the pattern of each phase by 120 °.

【0078】次に、図13は、運転力率を自動的に制御
するようにした、本発明の一実施形態である。図におい
て、まず35は電圧電流変成器で、交流波形信号を検出
する働きをする。次に36は無効電力検出器で、電圧電
流変成器35から入力された交流波形信号から無効電力
を検出し、その検出値Qmを発生する働きをする。37
は無効電力制御回路で、無効電力検出値Qmが指令値Q
ref に一致するように、位相補正指令αを出力する働き
をする。
Next, FIG. 13 shows an embodiment of the present invention in which the driving power factor is automatically controlled. In the figure, reference numeral 35 is a voltage-current transformer, which serves to detect an AC waveform signal. Next, 36 is a reactive power detector, which detects reactive power from the AC waveform signal input from the voltage-current transformer 35 and generates a detection value Qm. 37
Is the reactive power control circuit, and the reactive power detection value Qm is the command value Q
The phase correction command α is output so as to match ref.

【0079】そして、この位相補正指令αは、図10の
実施形態とと同じく、加算器32a〜32cに供給さ
れ、各相の位相信号θが補正されるようになっていお
り、その他の構成は、図10の実施形態と同じである。
Then, this phase correction command α is supplied to the adders 32a to 32c to correct the phase signal θ of each phase, as in the embodiment of FIG. , Which is the same as the embodiment of FIG.

【0080】図14は無効電力制御回路37の一例で、
指令値Qref と無効電力検出値Qmの差を、増幅器38
と上下限出力リミッタ付き積分器39からなる比例積分
回路に入力し、リミッタ回路40を介して位相補正指令
αを出力するように構成されている。ここで、通常は、
指令値Qref を0に設定して動作させ、力率1とする。
従って、この図13の実施形態によれば、常に運転力率
が指令値Qref になるような制御が働くことになり、こ
の結果、直流負荷4が急変した場合や、さらには、コン
バータ部2が回生運転になってしまった場合でも、運転
力率を1に保つことができる。
FIG. 14 shows an example of the reactive power control circuit 37.
The difference between the command value Qref and the reactive power detection value Qm is calculated by the amplifier 38
And the upper and lower limit output is input to a proportional integration circuit including an integrator 39 with a limiter, and a phase correction command α is output via a limiter circuit 40. Where usually
The power factor is set to 1 by setting the command value Qref to 0 and operating.
Therefore, according to the embodiment of FIG. 13, control is always performed so that the driving power factor becomes the command value Qref, and as a result, when the DC load 4 suddenly changes, and further, the converter unit 2 The driving power factor can be maintained at 1 even when the regenerative driving is performed.

【0081】次に、図15は、図13の実施形態におけ
るインバータ部4の制御回路の具体例を示したものであ
り、インバータ部4の構成は、図22に示した従来技術
の場合と同じである。インバータ部4の交流側に電流変
成器41を設け、これにより計測した交流電動機5の電
流信号を電流制御回路42に供給する。また、交流電動
機5に直結した速度検出器43を設け、速度制御回路4
4で電流指令45を出力し、これも電流制御回路42に
供給する。これにより、電流制御回路42は電流指令4
5に電流信号が一致するように変調率指令γU、γV、
γWを正弦波PWM制御信号発生器に出力する。
Next, FIG. 15 shows a concrete example of the control circuit of the inverter section 4 in the embodiment of FIG. 13, and the configuration of the inverter section 4 is the same as that of the prior art shown in FIG. Is. A current transformer 41 is provided on the AC side of the inverter unit 4, and the measured current signal of the AC motor 5 is supplied to the current control circuit 42. Further, a speed detector 43 directly connected to the AC motor 5 is provided, and the speed control circuit 4
At 4, the current command 45 is output and is also supplied to the current control circuit 42. As a result, the current control circuit 42 causes the current command 4
Modulation rate commands γU, γV,
Output γW to the sine wave PWM control signal generator.

【0082】この場合、インバータ部4側で電流が制御
されるため、コンバータ部2と平滑コンデンサ3から見
て、インバータ側は可変直流電流源特性となっている。
しかして、この実施形態では、コンバータ部2は、イン
バータ側の直流電流変動に対しても、ダイオードブリッ
ジと同様に、その出力直流電圧が変動することがないの
で、応答性良く交流電動機5の出力を制御することがで
きる。
In this case, since the current is controlled on the side of the inverter unit 4, the converter unit 2 and the smoothing capacitor 3 have variable DC current source characteristics on the side of the inverter.
In this embodiment, however, the converter unit 2 does not fluctuate its output DC voltage even when the DC current on the inverter side fluctuates, so that the output of the AC motor 5 has good responsiveness. Can be controlled.

【0083】次に、図16は、電圧保護機能を備えた本
発明の一実施形態で、図において、46は交流電圧検出
器で、電圧位相検出器31と同じく、移動式フーリエ変
換を用いて交流電源1の正相電圧振幅VPと、逆相電圧
振幅VNを出力する働きをする。47は交流電圧保護回
路で、電圧振幅信号VPとVNに応じて制御指令信号C
TRと電磁開閉器49に対する開閉指令Mgを出力する
働きをする。なお、この電磁開閉器49には補助接点が
設けてあり、開閉動作確認用の信号が得られるようにな
っている。48は論理和回路で、制御指令信号CTRが
レベル0のとき、比較器26a〜26dの出力が増幅器
28に供給されるのを阻止する働きをする。なお、その
他の構成は、図13の実施形態と同じである。
Next, FIG. 16 shows an embodiment of the present invention having a voltage protection function. In the figure, reference numeral 46 is an AC voltage detector, which, like the voltage phase detector 31, uses a moving Fourier transform. It functions to output the positive phase voltage amplitude VP and the negative phase voltage amplitude VN of the AC power supply 1. Reference numeral 47 is an AC voltage protection circuit that controls the control signal C according to the voltage amplitude signals VP and VN.
It functions to output an opening / closing command Mg to TR and the electromagnetic switch 49. The electromagnetic switch 49 is provided with an auxiliary contact so that a signal for confirming the opening / closing operation can be obtained. Reference numeral 48 is an OR circuit, which functions to prevent the outputs of the comparators 26a to 26d from being supplied to the amplifier 28 when the control command signal CTR is at level 0. The rest of the configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0084】図17は、交流電圧保護回路47における
電圧比較特性を示したもので、正相電圧振幅VPが設定
値VP1以下になったとき、低電圧検出信号VP59が
レベル1になる。そして、この実施形態では、図示のよ
うに、履歴特性が持たせてあり、正相電圧振幅VPが設
定値VP2よりも大きくならなければ、低電圧検出信号
VP59がレベル0に復帰しないようになっている。ま
た、逆相電圧検出信号VN59は、逆相電圧振幅VNが
設定値VN1よりも大きくなったときレベル1になり、
設定値VN2よりも小さくなったときレベル0に復帰す
るようになっている。
FIG. 17 shows a voltage comparison characteristic in the AC voltage protection circuit 47. When the positive phase voltage amplitude VP becomes equal to or lower than the set value VP1, the low voltage detection signal VP59 becomes level 1. In this embodiment, as shown in the figure, the hysteresis characteristic is given, and the low voltage detection signal VP59 does not return to level 0 unless the positive phase voltage amplitude VP becomes larger than the set value VP2. ing. Further, the anti-phase voltage detection signal VN59 becomes level 1 when the anti-phase voltage amplitude VN becomes larger than the set value VN1,
When it becomes smaller than the set value VN2, the level is returned to 0.

【0085】また、図18は、交流電圧保護回路47の
具体例で、継電器保護連動回路で構成されている。そし
て、まず継電器V30は、電圧振幅信号VP59、VN
59がレベル1のときに励磁される。また、継電器R1
は、手動スイッチからの始動指令STRと停止指令ST
Pにより制御され、その接点により電磁開閉器49への
開閉指令MgとタイマーT1を制御する。そこで継電器
R1により電磁開閉器49が閉路され、平滑コンデンサ
3がコンバータ部2のダイオード回路で充電される時間
をタイマーT1で確保した後、接点T1の閉成動作によ
り制御指令信号CTRがレベル1となり、これによりス
イッチング素子(回路)に対する点弧指令の阻止が解除さ
れ、コンバータ動作が開始し、通常の運転状態に入る。
FIG. 18 shows a concrete example of the AC voltage protection circuit 47, which is composed of a relay protection interlocking circuit. Then, first, the relay V30 detects the voltage amplitude signals VP59 and VN.
It is excited when 59 is at level 1. In addition, relay R1
Is the start command STR and stop command ST from the manual switch.
It is controlled by P, and its contact controls the opening / closing command Mg to the electromagnetic switch 49 and the timer T1. Therefore, the relay R1 closes the electromagnetic switch 49, and after the timer T1 secures the time for the smoothing capacitor 3 to be charged by the diode circuit of the converter unit 2, the control command signal CTR becomes level 1 by the closing operation of the contact T1. As a result, the blocking of the ignition command to the switching element (circuit) is released, the converter operation is started, and the normal operation state is entered.

【0086】電圧異常時には、継電器V30のb接点動
作(常閉接点の開放動作)により制御指令信号CTRはレ
ベル0となり、点弧指令は停止するが、V30がレベル
0に復帰すると同時に再度CTRはレベル1となる。一
方、タイマーT2は、継電器V30で検出された電圧異
常が設定時間値よりも継続した場合に、継電器V86を
励磁して非常停止信号X86を動作させ、運転を停止さ
せるようになっている。ここで接点Z86は、図示され
ていない他の非常停止保護装置、例えば過電流保護継電
器により開閉制御される。
When the voltage is abnormal, the control command signal CTR becomes level 0 by the b contact operation (opening operation of the normally closed contact) of the relay V30, and the ignition command is stopped, but at the same time when the V30 returns to level 0, the CTR is restarted. Level 1 On the other hand, the timer T2 is configured to excite the relay V86 and activate the emergency stop signal X86 to stop the operation when the voltage abnormality detected by the relay V30 continues longer than the set time value. Here, the contact Z86 is controlled to open / close by another emergency stop protection device (not shown), for example, an overcurrent protection relay.

【0087】次に、図19のタイミング図により、この
交流電圧保護回路47の動作について説明する。いま、
時刻t1で始動指令STRが付勢されたとすると、ここ
でタイマーT1が動作開始し、電磁開閉器49が動作遅
れ時間後に閉路する。時刻t2になってタイマーT1が
閉路すると、運転指令信号CTRがレベル1になり、ス
イッチング素子(回路)の点弧制御が開始される。そし
て、時刻t3で停止指令STPが付勢されたとすると、
ここで停止状態に戻る。以上が通常の運転停止動作であ
る。
Next, the operation of the AC voltage protection circuit 47 will be described with reference to the timing chart of FIG. Now
If the start command STR is energized at time t1, the timer T1 starts to operate, and the electromagnetic switch 49 closes after an operation delay time. When the timer T1 is closed at time t2, the operation command signal CTR becomes level 1 and the ignition control of the switching element (circuit) is started. If the stop command STP is activated at time t3,
Here, it returns to the stopped state. The above is the normal operation stop operation.

【0088】次に、こんどは、時刻t4で再度STPが
付勢され、時刻t5でCTRがレベル1となって運転が
開始したあと、時刻t6からt7の期間で電圧異常信号
V30が検出されたとする。そうすると、この時刻t6
からt7の期間はCTRがレベル0となってスイッチン
グ素子(回路)の点弧は停止されるが、電磁開閉器49は
閉路されたままなので、コンバータ部2のダイオード2
a、2l(エル)による整流動作により運転が継続され
る。
Next, at this time, after the STP is energized again at time t4 and the CTR becomes level 1 at time t5 and the operation is started, the abnormal voltage signal V30 is detected during the period from time t6 to time t7. To do. Then, this time t6
During a period from t7 to t7, the CTR becomes level 0 and the ignition of the switching element (circuit) is stopped, but the electromagnetic switch 49 remains closed, so the diode 2 of the converter unit 2
The operation is continued by the rectifying operation by 2a (2l).

【0089】そして、時刻t8で電圧異常が検出された
後、タイマーT2の設定時間値まで異常が継続されたと
すると、時刻t9でV86が励磁され、これにより、さ
らにX86が励磁されてタイマーT1が開路される。こ
れにより、今度は電磁開閉器49が遅れ時間をもって開
路され、その補助接点×Mgが開いてタイマーT2の励磁
を解き、非常停止動作になる。この間、V86の励磁は
保持されるが、その後、時刻t10でRSTが付勢され
るので、リセットされることになる。
If the voltage abnormality is detected at time t8 and the abnormality continues until the set time value of the timer T2, V86 is excited at time t9, which further excites X86 and the timer T1. It is opened. As a result, this time the electromagnetic switch 49 is opened with a delay time, the auxiliary contact x Mg is opened, the excitation of the timer T2 is released, and the emergency stop operation is started. During this time, the excitation of V86 is maintained, but after that, since RST is activated at time t10, it is reset.

【0090】この実施形態によれば、交流電圧の異常で
コンバータ部2に過電流が流れる前にダイオードブリッ
ジによる運転に移行する動作が得られることになり、こ
の結果、コンバータ部2を構成するスイッチング素子
(回路)2a〜2fの容量を小さくすることができる。
According to this embodiment, it is possible to obtain the operation of shifting to the operation by the diode bridge before the overcurrent flows through the converter section 2 due to the abnormality of the AC voltage, and as a result, the switching that constitutes the converter section 2 is performed. element
(Circuit) The capacities of 2a to 2f can be reduced.

【0091】次に、図20は、電流保護機能を備えた本
発明の実施形態である。図において、まず50、51は
交流過電流検出器で、各々交流電流IR、ISの絶対値
が設定値を超えたとき、レベル1になる出力信号CR5
1、CS51を発生する働きをする。次に51は、交流
電流保護回路で、過電流検出出力信号CR51、CS5
1に応じて制御指令信号CTRと電磁開閉器49への開
閉指令Mgを出力する働きをする。なお、その他の構成
は、図16の実施形態と同じである。
Next, FIG. 20 shows an embodiment of the present invention having a current protection function. In the figure, reference numerals 50 and 51 denote AC overcurrent detectors, which are output signals CR5 that become level 1 when the absolute values of the AC currents IR and IS exceed set values.
1. It works to generate CS51. Next, 51 is an alternating current protection circuit, which is an overcurrent detection output signal CR51, CS5.
In response to 1, the control command signal CTR and the switching command Mg to the electromagnetic switch 49 are output. The rest of the configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0092】図21は、交流電流保護回路52の具体例
で、図18に示した交流電圧保護回路47におけるVP
59、VN59が、各々CR51とCS51に置き換わ
った構成になっている。ここでCR51、CS51がレ
ベル1のとき、継電器C30が励磁される。電流異常時
には、この継電器C30のb接点動作により制御指令信
号CTRがレベル0となり、点弧指令が停止するが、継
電器C30がレベル0に復帰すると同時に再度CTRは
レベル1となる。
FIG. 21 shows a concrete example of the AC current protection circuit 52, which is a VP in the AC voltage protection circuit 47 shown in FIG.
59 and VN59 are replaced with CR51 and CS51, respectively. Here, when CR51 and CS51 are at level 1, the relay C30 is excited. When the current is abnormal, the control command signal CTR becomes level 0 and the ignition command is stopped by the contact operation of the relay C30, but the relay C30 returns to level 0 and the CTR becomes level 1 again.

【0093】一方、タイマーT2は、C30で検出する
電流異常が設定時間値を越えて継続した場合、継電器C
86を励磁し、非常停止信号X86を動作させ、運転を
停止させるようになっている。ここで、Z86は、図示
されていない他の非常停止保護装置により開閉制御され
るものである。従って、この図20の実施形態によれ
ば、交流電流が過電流状態になったときでも、それを検
出してコンバータ部2のスイッチング動作が自動的に停
止されるので、スイッチング素子(回路)2a〜2fを確
実に保護することができる。
On the other hand, when the current abnormality detected by C30 continues beyond the set time value, the timer T2 relays C
86 is excited, the emergency stop signal X86 is operated, and the operation is stopped. Here, Z86 is controlled to be opened / closed by another emergency stop protection device (not shown). Therefore, according to the embodiment of FIG. 20, even when the alternating current is in the overcurrent state, it is detected and the switching operation of the converter unit 2 is automatically stopped. Therefore, the switching element (circuit) 2a It is possible to reliably protect ~ 2f.

【0094】なお、以上の実施形態では、自己消弧型ス
イッチング素子(回路)2a〜2fとダイオード(ダイオ
ード回路でもよい)2g〜2lが、各々独立した素子又
は回路を逆並列接続した例で示してあるが、上記したよ
うに、この他にも種々の例があり、例えば自己消弧型ス
イッチング回路と逆並列ダイオード回路を同一ウエハ上
に設けた、例えば逆並列ダイオード付きGTOサイリス
タが用いられており、従って、本発明も、これらの例え
ば逆並列ダイオード付きGTOサイリスタなどを用いて
実施してもよいことは言うまでもない。
In the above embodiments, the self-extinguishing type switching elements (circuits) 2a to 2f and the diodes (or diode circuits may be used) 2g to 2l are shown as examples in which independent elements or circuits are connected in antiparallel. However, as described above, there are various other examples. For example, a GTO thyristor with an anti-parallel diode, in which a self-extinguishing type switching circuit and an anti-parallel diode circuit are provided on the same wafer, is used. Therefore, it goes without saying that the present invention may also be implemented using these GTO thyristors with anti-parallel diodes, for example.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明によれば、交流電流と直流電圧の
制御を行うことなく、電源変動や負荷変動に際しての継
続した運転が保てるので、構成が簡略化でき、しかも信
頼性の高いパルス幅変調方式の電力変換装置を容易に提
供することができる。また、本発明によれは、スイッチ
ング素子(回路)のスイッチング頻度を少なくすることが
できるので、スイッチング損失が低減され、高効率のパ
ルス幅変調電力変換装置を容易に提供することができ
る。
According to the present invention, continuous operation can be maintained even when the power source or load fluctuates without controlling the AC current and the DC voltage. Therefore, the structure can be simplified and the pulse width is highly reliable. A modulation type power conversion device can be easily provided. Further, according to the present invention, since the switching frequency of the switching element (circuit) can be reduced, the switching loss can be reduced, and a highly efficient pulse width modulation power conversion device can be easily provided.

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

【図1】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第1
の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 1 shows a first pulse width modulation power converter according to the present invention.
3 is a block circuit diagram showing an embodiment of FIG.

【図2】第1の実施形態における交流電圧制御回路の一
具体例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of an AC voltage control circuit according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態におけるカウンタの動作の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a counter in the first embodiment.

【図4】第1の実施形態における比較器の動作説明図で
ある。
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the comparator in the first embodiment.

【図5】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第2
の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 5 is a second pulse width modulation power converter according to the present invention.
3 is a block circuit diagram showing an embodiment of FIG.

【図6】第2の実施形態における電圧位相検出装置の一
具体例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a specific example of a voltage phase detection device according to a second embodiment.

【図7】第2の実施形態における電圧位相検出装置の動
作説明図である。
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the voltage phase detection device according to the second embodiment.

【図8】第2の実施形態における関数発生器の設定特性
の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of setting characteristics of the function generator according to the second embodiment.

【図9】第2の実施形態における比較器の動作説明図で
ある。
FIG. 9 is an operation explanatory diagram of a comparator in the second embodiment.

【図10】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
3の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 10 is a block circuit diagram showing a third embodiment of the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図11】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
4の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 11 is a block circuit diagram showing a fourth embodiment of the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図12】第4の実施形態における関数発生器の設定特
性の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of setting characteristics of the function generator according to the fourth embodiment.

【図13】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
5の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 13 is a block circuit diagram showing a fifth embodiment of the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図14】第5の実施形態における無効電力制御回路の
一具体例を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a specific example of a reactive power control circuit according to a fifth embodiment.

【図15】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
6の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 15 is a block circuit diagram showing a sixth embodiment of the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図16】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
7の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 16 is a block circuit diagram showing a seventh embodiment of the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図17】第7の実施形態における電圧比較器の特性例
を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a characteristic example of the voltage comparator according to the seventh embodiment.

【図18】第7の実施形態における交流電圧保護回路の
一具体例を示すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a specific example of an AC voltage protection circuit according to a seventh embodiment.

【図19】第7の実施形態における交流電圧保護回路の
動作説明図である。
FIG. 19 is an operation explanatory diagram of the AC voltage protection circuit according to the seventh embodiment.

【図20】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の第
8の実施形態を示すブロック回路図である。
FIG. 20 is a block circuit diagram showing an eighth embodiment of the pulse width modulation power conversion device according to the present invention.

【図21】第8の実施形態における交流電圧保護回路の
動作説明図である。
FIG. 21 is an operation explanatory diagram of the AC voltage protection circuit according to the eighth embodiment.

【図22】従来技術によるパルス幅変調電力変換装置の
一例を示すブロック回路図である。
FIG. 22 is a block circuit diagram showing an example of a pulse width modulation power conversion device according to a conventional technique.

【図23】従来技術における正弦波パルス幅変調制御信
号発生器の動作制御図である。
FIG. 23 is an operation control diagram of a sine wave pulse width modulation control signal generator in the related art.

【図24】従来技術における交流電圧電流のベクトル図
である。
FIG. 24 is a vector diagram of an alternating voltage and current in the related art.

【図25】ダイオードブリッジ回路の一例を示す回路図
である。
FIG. 25 is a circuit diagram showing an example of a diode bridge circuit.

【図26】ダイオードブリッジ回路の波形図である。FIG. 26 is a waveform diagram of a diode bridge circuit.

【図27】ダイオードブリッジ回路の交流電流の軌跡図
である。
FIG. 27 is a locus diagram of an alternating current of a diode bridge circuit.

【図28】ダイオードブリッジ回路の交流電圧の軌跡図
である。
FIG. 28 is a locus diagram of an AC voltage of a diode bridge circuit.

【図29】パルス幅変調電力変換装置におけるスイッチ
ング素子(回路)の動作モードを定義する回路図である。
FIG. 29 is a circuit diagram defining an operation mode of a switching element (circuit) in the pulse width modulation power conversion device.

【図30】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の動
作を説明するための座標変換図である。
FIG. 30 is a coordinate conversion diagram for explaining the operation of the pulse width modulation power conversion device according to the present invention.

【図31】本発明によるパルス幅変調電力変換装置にお
けるスイッチング制御の一例を示す特性図である。
FIG. 31 is a characteristic diagram showing an example of switching control in the pulse width modulation power converter according to the present invention.

【図32】本発明のパルス幅変調電力変換装置における
電圧制御の一例を示す特性図である。
FIG. 32 is a characteristic diagram showing an example of voltage control in the pulse width modulation power converter of the present invention.

【図33】本発明によるパルス幅変調電力変換装置の動
作を説明するための座標変換図である。
FIG. 33 is a coordinate conversion diagram for explaining the operation of the pulse width modulation power conversion device according to the present invention.

【図34】本発明のパルス幅変調電力変換装置によるス
イッチング制御の他の一例を示す特性図である。
FIG. 34 is a characteristic diagram showing another example of switching control by the pulse width modulation power converter of the present invention.

【図35】本発明のパルス幅変調電力変換装置における
電圧制御の他の一例を示す特性図である。
FIG. 35 is a characteristic diagram showing another example of voltage control in the pulse width modulation power converter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3相交流電源 2 コンバータ部 3 平滑コンデンサ 4 インバータ部 5 交流電動機 6 交流リアクトル 14 電圧検出装置 16 最小電圧検出回路 18 交流電圧制御回路 20 ドライバ回路 1 3-phase AC power supply 2 Converter section 3 smoothing capacitors 4 Inverter section 5 AC motor 6 AC reactor 14 Voltage detector 16 Minimum voltage detection circuit 18 AC voltage control circuit 20 driver circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 産業機器事業 部内 (72)発明者 石田 誠司 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 産業機器事業 部内 (72)発明者 藤井 洋 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 産業機器事業 部内 (72)発明者 今家 和宏 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 野元 康徳 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 徳永 紀一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 田中 主税 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 古川 勝也 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 堀田 多加志 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 酒井 慶次郎 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 奥沢 勝広 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−9384(JP,A) 特開 昭62−104481(JP,A) 特開 平8−251947(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/219 H02M 7/06 H02M 7/155 H02M 7/48 H02P 7/63 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsunehiro Endo 7-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture Hitachi Industrial Co., Ltd. Industrial Equipment Division (72) Seiji Ishida 7-1 Higashi Narashino City, Narashino City, Chiba Prefecture No. 1 Hitachi Industrial Co., Ltd. Industrial Equipment Division (72) Inventor Hiroshi Fujii 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture Hitachi Industrial Co., Ltd. Industrial Equipment Division (72) Inventor Kazuhiro Imaya Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 3-1-1, Hitachi Ltd., Hitachi factory (72) Inventor, Yasunori Nomoto 5-2-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Omika factory, Hitachi (72) Inventor Kiichi Tokunaga Hitachi, Ibaraki prefecture 7-1-1 Omika-cho, Oita-shi Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Tanaka Main tax 1-1-1 Kokubun-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Company, Kokubun factory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Katsuya Furukawa 3-1-1, Saicho-cho, Hitachi, Hitachi, Ibaraki (72) Invention, Hitachi factory Person Takashi Hotta 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Keijiro Sakai 7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. (72) ) Inventor Katsuhiro Okusawa 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki, Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-60-9384 (JP, A) JP-A-62-104481 (JP, A) ) JP-A-8-251947 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/219 H02M 7/06 H02M 7/155 H02M 7/48 H02P 7/63

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3相交流電源とコンデンサを有する直流
平滑回路との間で、互いに逆並列接続された自己消弧型
スイッチング回路とダイオード回路をアームとしたパル
ス幅変調電力変換装置において、 前記3相交流電源のうち相電圧の振幅が最小になった相
に接続されたアームについては、前記スイッチング回路
をパルス幅変調制御し、 残りの2相に接続されたアームについては、 順変換動作時には前記ダイオード回路に通流させ、 逆変換動作時には前記スイッチング回路が通流するよう
に制御したことを特徴とするパルス幅変調電力変換装
置。
1. A pulse width modulation power conversion device having a self-extinguishing type switching circuit and a diode circuit connected in anti-parallel between a three-phase AC power supply and a DC smoothing circuit having a capacitor as an arm. For the arm connected to the phase of the phase AC power supply in which the amplitude of the phase voltage is minimized, the switching circuit is subjected to pulse width modulation control. A pulse width modulation power conversion device characterized in that the switching circuit is controlled to flow through a diode circuit and during reverse conversion operation.
【請求項2】 3相交流電源とコンデンサを有する直流
平滑回路との間で、互いに逆並列接続された自己消弧型
スイッチング回路とダイオード回路をアームとしたパル
ス幅変調電力変換装置において、 前記3相交流電源の相電圧の振幅が最も小さな相を第1
の相として選択し、この相電圧位相を検出する最小電圧
検出装置と、 この最小電圧検出装置で選択された相に接続された2ア
ームのうち前記コンデンサの正側に接続されたアームと
負側に接続されたアームの自己消弧型スイッチング回路
を交互に点弧・消弧させて該アームの通流率を指令値に
応じて調整し、残り2相では正電圧の相に接続された2
アームのうち正側アームの通流率を1に保ち、負電圧の
相に接続された2アームのうち負側アームの通流率を1
に保つゲート制御装置と、 前記第1の相の相電圧位相を入力とし、前記第1の相の
電圧が負から正に変化する期間では前記検出相電圧位相
に応じて正側アームの通流率指令値を0から1に連続的
に変化させ、正から負に変化する期間では負側アームの
通流率指令値を0から1に連続的に変化させる交流電圧
制御装置とを設けたことを特徴とするパルス幅変調電力
変換装置。
2. A pulse width modulation power converter using a self-extinguishing type switching circuit and a diode circuit connected in anti-parallel with each other between a three-phase AC power supply and a DC smoothing circuit having a capacitor. The phase with the smallest amplitude of the phase voltage of the phase AC power supply is the first
Minimum voltage detecting device for detecting the phase voltage phase, and the arm connected to the positive side of the capacitor and the negative side of the two arms connected to the phase selected by the minimum voltage detecting device. The self-extinguishing type switching circuit of the arm connected to is alternately ignited and extinguished to adjust the conduction ratio of the arm according to the command value, and the remaining two phases are connected to the positive voltage phase.
Keeping the conduction ratio of the positive arm of the arms to 1 and the conduction ratio of the negative arm of the two arms connected to the negative voltage phase to 1
And a gate control device for keeping the phase voltage phase of the first phase as an input, and during the period in which the voltage of the first phase changes from negative to positive, the positive arm current flows according to the detected phase voltage phase. An AC voltage control device is provided that continuously changes the rate command value from 0 to 1 and continuously changes the current flow rate command value of the negative arm from 0 to 1 during the period from positive to negative. And a pulse width modulation power converter.
【請求項3】 3相交流電源とコンデンサを有する直流
平滑回路との間で、互いに逆並列接続された自己消弧型
スイッチング回路とダイオード回路をアームとしたパル
ス幅変調電力変換装置において、 前記3相交流電源の相電圧の振幅が最も小さな相を第1
の相として選択し、この相電圧位相を検出する最小電圧
検出装置と、 この最小電圧検出装置で選択された相に接続された2ア
ームのうち前記コンデンサの正側に接続されたアームと
負側に接続されたアームの自己消弧型スイッチング回路
を交互に点弧・消弧させ、前記第1の相の相電圧が負か
ら正に変化する期間では前記検出した相電圧位相に応じ
て正側アームの通流率を0から1に連続的に変化させ、
前記第1の相の相電圧が正から負に変化する期間では前
記検出した相電圧位相に応じて負側アームの通流率を0
から1に連続的に可変調整する第1の交流電圧制御装置
と、 前記3相交流電源の残り2相のうち正電圧の相を第2の
相として選択し、この相電圧位相を検出する正電圧検出
装置と、 前記第2の相に接続された正側アームと負側アームの自
己消弧型スイッチング回路を交互に点弧・消弧させ、前
記第2の相の電圧が最大となる位相θ2を中心とする所
定の正側部分通流期間では負側アームを部分的に点弧し
て正側アームの通流率を1からθ2での最小設定値まで
連続的に可変調整し、前記正側部分通流期間以外では正
側アームの通流率を1に保つ第2の交流電圧制御装置
と、 前記3相交流電源の残りの相である負電圧の相を第3の
相として、その相電圧位相を検出する負電圧検出装置
と、 前記第3の相に接続された正側アームと負側アームの自
己消弧型スイッチング回路を交互に点弧・消弧させ、前
記第3の相の電圧が負側に最大となる位相θ3を中心と
する所定の負側部分通流期間では正側アームを部分的に
点弧して負側アームの通流率を1からθ3での最小設定
値まで連続的に可変調整し、前記負側部分通流期間以外
では負側アームの通流率を1に保つ第3の交流電圧制御
装置とを設けたことを特徴とするパルス幅変調電力変換
装置。
3. A pulse width modulation power conversion device having a self-extinguishing type switching circuit and a diode circuit connected in anti-parallel between a three-phase AC power supply and a DC smoothing circuit having a capacitor as an arm. The phase with the smallest amplitude of the phase voltage of the phase AC power supply is the first
Minimum voltage detecting device for detecting the phase voltage phase, and the arm connected to the positive side of the capacitor and the negative side of the two arms connected to the phase selected by the minimum voltage detecting device. The self-extinguishing type switching circuit of the arm connected to is alternately ignited and extinguished, and in the period in which the phase voltage of the first phase changes from negative to positive, the positive side is detected in accordance with the detected phase voltage phase. The flow rate of the arm is continuously changed from 0 to 1,
During the period in which the phase voltage of the first phase changes from positive to negative, the conduction ratio of the negative arm is 0 according to the detected phase voltage phase.
AC voltage control device for continuously variably adjusting from 1 to 1 and a positive voltage phase of the remaining two phases of the three-phase AC power supply is selected as the second phase, and a positive phase voltage phase is detected. A phase in which the voltage of the second phase is maximized by alternately igniting and extinguishing the voltage detection device and the self-extinguishing type switching circuit of the positive arm and the negative arm connected to the second phase. During a predetermined positive side partial flow period centered on θ2, the negative side arm is partially ignited to continuously variably adjust the flow rate of the positive side arm from 1 to the minimum set value at θ2. A second AC voltage control device that keeps the conduction ratio of the positive arm at 1 except the positive side partial flow period, and a negative voltage phase that is the remaining phase of the three-phase AC power supply as a third phase, A negative voltage detecting device for detecting the phase voltage phase, and a positive arm and a negative arm connected to the third phase. The self-extinguishing type switching circuit is alternately ignited and extinguished, and the positive side arm is partially operated during a predetermined negative side partial conduction period centered on the phase θ3 at which the voltage of the third phase becomes maximum on the negative side. And then continuously variably adjust the duty ratio of the negative arm from 1 to the minimum set value in θ3, and keep the duty ratio of the negative arm at 1 except during the partial partial conduction period. A pulse width modulation power conversion device comprising a third AC voltage control device.
【請求項4】 請求項2又は請求項3の発明において、 前記3相交流電源の力率を検出する力率検出装置と、 該力率検出装置による力率検出値と、所定の力率設定値
との偏差に応じて、前記交流電圧制御装置に入力される
電圧位相を調整する力率調整装置とが設けられているこ
とを特徴とするパルス幅変調電力変換装置。
4. The power factor detection device for detecting the power factor of the three-phase AC power supply, the power factor detection value by the power factor detection device, and a predetermined power factor setting according to claim 2 or claim 3. And a power factor adjusting device for adjusting the voltage phase input to the AC voltage control device according to the deviation from the value.
【請求項5】 請求項1乃至請求項3の発明において、 前記直流平滑回路に接続された電圧型インバータ回路
と、 このインバータ回路の交流出力を、可変周波数・可変振
幅の指令に一致するようにパルス幅変調する制御装置と
が設けられていることを特徴とするパルス幅変調電力変
換装置。
5. The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein a voltage type inverter circuit connected to the DC smoothing circuit and an AC output of the inverter circuit are matched with a variable frequency / variable amplitude command. A pulse width modulation power conversion device comprising: a pulse width modulation control device.
【請求項6】 請求項2又は請求項3の発明において、 前記3相交流電源の電圧が設定範囲を越えたことを検出
して電圧異常信号を発生する交流電圧検出装置と、 前記電圧異常信号に応じて前記交流電圧制御装置から全
アームの前記自己消弧型スイッチング回路への点弧指令
を阻止し、電圧異常出力停止後に点弧指令阻止を解除す
る過電圧保護装置とが設けられていることを特徴とする
パルス幅変調電力変換装置。
6. The AC voltage detecting device according to claim 2 or 3, wherein the voltage abnormal signal is detected by detecting that the voltage of the three-phase AC power supply exceeds a set range, and the voltage abnormal signal. According to the above, an overvoltage protection device is provided which blocks the ignition command from the AC voltage control device to the self-extinguishing type switching circuits of all arms and releases the ignition command block after the abnormal voltage output is stopped. And a pulse width modulation power converter.
【請求項7】 請求項1又は請求項3の発明において、 前記3相交流電源の電流が設定範囲を越えたことを検出
して電流異常信号を発生する交流電流検出装置と、 前記電流異常信号に応じて前記交流電流制御装置から全
アームの前記自己消弧型スイッチング回路への点弧指令
を阻止し、電圧異常出力停止後に点弧指令阻止を解除す
る過電流保護装置が設けられていることを特徴とするパ
ルス幅変調電力変換装置。
7. The invention according to claim 1 or 3, wherein an alternating current detection device for detecting that the current of the three-phase alternating current power supply exceeds a set range and generating an abnormal current signal; and the abnormal current signal. According to the above, there is provided an overcurrent protection device for blocking an ignition command from the alternating current control device to the self-extinguishing type switching circuits of all arms, and for canceling the ignition command blocking after the abnormal voltage output is stopped. And a pulse width modulation power converter.
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