JP3439793B2 - サイクロコンバータ装置 - Google Patents
サイクロコンバータ装置Info
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、入力した交流電力を
直流電力を介することなく異なる周波数の交流電力に直
接変換するサイクロコンバータ装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】図５は例えば特公平２−２１２１９号公
報に示された従来のサイクロコンバータ装置を示すブロ
ック図であり、図において、１はスタテックコンデンサ
であり、バス（電源ライン）４上の遅れ電流に対して自
身に流れる進み電流によってバス４上の無効電流を消去
する。２は出力電圧の正側の波形を電圧制御する正側コ
ンバータ、３は出力電圧の負側の波形を電圧制御する負
側コンバータである。これら正側コンバータ２および負
側コンバータ３の各々はサイリスタ素子を使用し、た全
波整流回路で構成される。 【０００３】５は無効電力検出回路であり、バス４上の
無効電力を検出し、その結果を出力する。この無効電力
検出回路５には計器用変圧器（ＰＴ：Potential Transf
ormer）６によりバス４上の電圧が与えられるとともに
計器用変流器（ＣＴ：CurrentTransformer ）７により
バス４上の電流が与えられる。 【０００４】８は減算器であり、電源ライン無効電力指
令値Ｑ＊と無効電力検出回路５により検出された無効電
力との減算を行う。９は入力トランスであり、バス４上
の交流電圧を入力し、所定の電圧に変換して正側および
負側コンバータ２，３に供給する。１０Ａ，１０Ｂの各
々は正側および負側コンバータ２，３に接続された循環
電流リアクトル、１１は循環電流リアクトル１０Ａ，１
０Ｂに接続された負荷（例えばリアクトル、抵抗、電動
機等）、１２Ａ，１２Ｂの各々は計器用変流器（ＣＴ）
であり、循環電流リアクトル１０Ａ，１０Ｂに流れる循
環電流を検出し、出力する。 【０００５】１３は制御回路であり、無効電力制御のた
めの正側および負側コンバータ２，３の制御角αを求め
る。すなわち、制御回路１３は、図６に示すように循環
電流が遅れ無効分電流ＩQ を一定にするＩJN，ＩJPにな
るように、正側および負側コンバータ２，３の制御角α
UP，αUNを求める。この場合、遅れ無効分電流ＩQ はサ
イクロコンバータ装置の発生する遅れ無効分電流であ
る。 【０００６】ここで、図６を参照して循環電流がＩJN，
ＩJPとなるように制御することで無効電力が一定になる
理由について説明する。図において、無効電力はＶS ×
ＩQで表わされる。入力電圧ＶS を一定として遅れ無効
分電流ＩQ を一定に制御すれば無効電力が一定になる。
図に示すように如何なる入力電流ＩS に対しても位相制
御角αを変えずに遅れ無効分電流ＩQ が一定になるよう
に制御すれば、各入力電流ＩS に対してＩ（＝（ＩQ 2＋
ＩS 2）1/2 ）は図のように決定することができる。例え
ば入力電流ＩS が小さい時にはＩJNを大きくすることに
よって遅れ無効分電流ＩQ が一定になる。 【０００７】ところで、各入力電流ＩS に対して遅れ無
効分電流ＩQ を一定にしようとすると、上述したように
入力電流ＩS が小さいときにはＩJNを大きくしなければ
ならない。そして、ＩJNは循環電流リアクトル１０Ａ，
１０Ｂを通って流れることから、無効電力制御を行う場
合にはこの循環電流リアクトル１０Ａ，１０Ｂの電流容
量を大きくする必要がある。 【０００８】次に動作について説明する。サイクロコン
バータ装置に電源を投入し、動作を開始させると、負荷
１１によりサイクロコンバータ入力電流Ｉccと入力電圧
Ｖsとの位相が変化し、電源力率と無効電力量が変化す
る。このとき、スタテックコンデンサ１はこの無効電力
量を補償するが、バス４上の無効電力量は変動する。 【０００９】電源投入後のバス４上の瞬時の無効電力量
が無効電力検出回路５により検出され、この無効電力量
が減算器８に供給される。そして、この減算器８にて無
効電力量と、与えられた電源ライン無効電力指令値Ｑ＊
との差がとられ、その差分値が制御回路１３に供給され
る。 【００１０】制御回路１３は、循環電流と、減算器８か
らの差分値と、循環電流指令値ＩJ＊とをそれぞれ入力
し、循環電流が遅れ無効分電流ＩQ を一定にするＩJN，
ＩJPになるように正側および負側コンバータ２，３の制
御角αUP，αUNを求める。そして求めた制御角αUP，α
UNに対応する制御量を正側および負側コンバータ２，３
に供給する。これによりバス４上の無効電力が一定にな
る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】従来のサイクロコンバ
ータ装置は以上のように構成されているので、電流容量
の大きな循環電流リアクトルを用いなければならず、ま
た、三相負荷の場合では各相毎に制御しなければならな
いことから、装置自体が大形になるとともに高価格にな
るという問題点があった。 【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大きな電流容量の循環電流リア
クトルを使用することなく無効電力制御ができ、さらに
三相負荷の場合でも三相同時制御ができるサイクロコン
バータ装置を得ることを目的としている。 【００１３】 【課題を解決するための手段】この発明に係るサイクロ
コンバータ装置は、負荷に同期電動機を用い、循環電流
を制御することなくこの同期電動機の力率を変えること
によって、バス（電源ライン）上の無効電力を制御する
ようにしたものである。 【００１４】 【作用】この発明におけるサイクロコンバータ装置は、
バス上の無効電力を検出し、この検出した無効電力に基
づいて負荷である同期電動機の力率を変化させることで
サイクロコンバータ装置の電源力率を変化させ、バス上
の無効電力量を制御する。 【００１５】 【実施例】 実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はスタテックコンデンサであ
り、バス４上の遅れ電流に対して自身に流れる進み電流
によってバス（電源ライン）４上の無効電流を消去す
る。５は無効電力検出回路であり、バス４上の無効電力
を検出し、その結果を出力する。この無効電力検出回路
５には計器用変圧器（ＰＴ：Potential Transformer ）
６によりバス４上の電圧が与えられるとともに計器用変
流器（ＣＴ：Current Transformer ）７によりバス４上
の電流が与えられる。上記無効電力検出回路５、計器用
変圧器６および計器用変流器７は無効電力検出部１００
を構成する。 【００１６】１４はサイクロコンバータ装置用の入力ト
ランス、１５，１７，１９の各々は出力電圧の正側の波
形を電圧制御する正側コンバータ、１６，１８，２０の
各々は出力電圧の負側の波形を電圧制御する負側コンバ
ータである。正側コンバータ１５，１７，１９および負
側コンバータ１６，１８，２０の各々はサイリスタ素子
を使用した全波整流回路で構成される。 【００１７】正側コンバータ１５，１７，１９には制御
部２１から位相制御角αUPに応じた制御量が供給され、
各サイリスタ素子の点弧が行われる。また、負側コンバ
ータ１６，１８，２０には制御部２１から位相制御角α
UNに応じた制御量が供給され、各サイリスタ素子の点弧
が行われる。上記正側コンバータ１５，１７，１９およ
び負側コンバータ１６，１８，２０はコンバータ部１１
０を構成する。 【００１８】２２〜２４の各々は循環電流リアクトルで
ある。このうち、循環電流リアクトル２２は正側コンバ
ータ１５と負側コンバータ１６との間に接続されてお
り、循環電流リアクトル２３は正側コンバータ１７と負
側コンバータ１８との間に接続されている。また、循環
電流リアクトル２４は正側コンバータ１９と負側コンバ
ータ２０との間に接続されている。 【００１９】２５は負荷として用いられる三相の同期電
動機であり、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の端子が図のように循環
電流リアクトル２２〜２４の中間位置に接続されてい
る。この場合、上記正側および負側コンバータ１５〜２
０から出力される電流の一部が同期電動機２５に供給さ
れ、他の一部が循環電流リアクトル２２〜２４を介して
循環する。２５Ａは同期電動機２５の界磁巻線、２６，
２７の各々は計器用交流器（ＣＴ）であり、同期電動機
２５の電機子電流Ｉa を検出し、出力する。 【００２０】２８は同期電動機２５の界磁巻線２５Ａに
界磁電流を供給する界磁電流制御部であり、サイリスタ
ブリッジ２９、変圧器３０および計器用変流器（ＣＴ）
３１から構成される。界磁電流制御部２８のサイリスタ
ブリッジ２９に供給される位相制御角αf も上記位相制
御角αUP，αUNと同様に同期電動機２５のベクトル制御
およびバス４上の無効電力一定分を考慮したものであ
る。この点の詳細については後述する。 【００２１】上記制御部２１は、コンバータ部１１０を
構成する正側および負側コンバータ１５〜２０の各サイ
リスタ素子と界磁電流制御部２８を構成するサイリスタ
ブリッジ２９に対し、バス４上の無効電力が一定となる
負荷力率を決定する位相制御角αUP，αUN，αf を、同
期電動機２５の電機子電流Ｉa および界磁電流Ｉf と無
効電力検出部１１０にて検出された無効電力に基づいて
算出し、これにより得られた結果に応じた制御量をコン
バータ部１１０を構成する正側および負側コンバータ１
５〜２０の各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８を構
成するサイリスタブリッジ２９に供給する。 【００２２】ここで、図２はこの発明の同期電動機２５
の動作原理を示すベクトル図であり、電機子電流Ｉa と
界磁巻線２５Ａに流れる界磁電流Ｉf との関係を示して
いる。界磁電流Ｉf によって発生する磁束をφf とし、
電機子電流Ｉa によって発生する磁束をφa とすると、
同期電動機２５の内部の磁束はφとなる。 【００２３】この磁束φのベクトル方向に軸をとり、さ
らにこの軸に対して垂直方向に軸をとることによって同
期電動機２５の出力を制御することができる。そして、
電機子電流Ｉa を両軸方向に分解した成分であるＩge，
Ｉdeのうち、Ｉgeを一定にした状態でＩdeとＩdef をそ
れぞれ変化させることにより、端子電圧Ｖa を一定とし
ながら端子電圧Ｖa と電機子電流Ｉa の位相差θを制御
することができる。この場合、Ｉdef は界磁電流Ｉf の
磁束軸成分であり、Ｉdeは電機子電流Ｉa の磁束軸成分
である。 【００２４】一方、図３は負荷基本波力率と入力基本波
力率との関係を示す図であり、横軸が負荷基本波力率
で、縦軸が入力基本波力率である。入力基本波力率は入
力トランス１４に流れ込む電流に対応するものであり、
負荷基本波力率はサイクロコンバータ装置から出力され
る電流に対応するものである。いずれも電流の高調波成
分を除いて基本波で検討したものである。 【００２５】この図３に示すように、負荷基本波力率を
変化させることにより入力基本波力率を変化させること
ができる。この場合、入力基本波力率を変化させること
でバス４上の無効電力が変化する。すなわち、同期電動
機２５の力率を変化させることによりバス４上の無効電
力を制御することができる。 【００２６】ところで、同期電動機２５をベクトル制御
する利点は、磁束量Φとトルク電流量Ｉqeとを別々に制
御してトルクを制御できる点にあり、トルクＴは図２に
示すΦとＩqeとの積に比例する。すなわち、Ｔ∝Φ×Ｉ
qeとなる。 【００２７】磁束はΦ∝Ｉdef −Ｉdeとして表わすこと
ができるので、Ｉdef とＩdeとの差を一定にしながらＩ
deを徐々に増加させると、端子電圧Ｖa と電機子電流Ｉ
a との間に位相差θが生ずる。このことはトルクＴを一
定としながら同期電動機２５の力率を制御できるという
ことである。そして、同期電動機２５の力率を制御でき
ることから、上述のように基本波入力力率を制御するこ
とができ、バス４上の無効電力を制御することができ
る。 【００２８】また、同期電動機２５の力率を変化させる
ことによりバス４上の無効電力を制御することができる
ことから、入力電流Ｉs が小さくなっても循環電流ＩJN
を大きくする必要がない。すなわち、従来のように大容
量の循環電流リアクトルを使用する必要がない。なお、
図２において、磁束Φを一定にすることにより端子電圧
Ｖa も一定に制御することができる。 【００２９】次に動作について説明する。サイクロコン
バータ装置に電源を投入すると、バス４上の瞬時の無効
電力量が無効電力検出部１００により検出され、この無
効電力量が制御部２１に供給される。また、入力トラン
ス１４を介してバス４上の電圧が正側および負側コンバ
ータ１５〜２０に供給される。そして、制御部２１から
正側および負側コンバータ１５〜２０に位相制御角に応
じた制御量が供給され、入力交流電力と異なる周波数の
交流電力への変換が開始される。また同時に界磁電流制
御部２８に位相制御角に応じた制御量が供給され、界磁
巻線２５Ａに界磁電流が供給される。 【００３０】同期電動機２５が動作を開始し、電機子電
流Ｉa および界磁電流Ｉf が制御部２１に取り込まれ
る。これにより制御部２１にて、コンバータ部１１０の
各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８のサイリスタブ
リッジ２９に対してバス４上の無効電力が一定となる負
荷力率を決定する位相制御角αUP，αUN，αf が算出さ
れる。そして、算出された結果に応じた制御量がコンバ
ータ部１１０の各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８
のサイリスタブリッジ２９に供給される。これによりバ
ス４上の無効電力が一定になる。 【００３１】実施例２．上記実施例１では、循環電流を
流すサイクロコンバータ装置に対する無効電力制御を示
したが、この発明では循環電流を制御せずに同期電動機
２５の力率を制御することによってバス４上の無効電力
を制御することから、循環電流を流さないサイクロコン
バータ装置でも制御が可能である。すなわち、図４に示
すような循環電流リアクトルを介さない正側および負側
コンバータ１５〜２０から同期発電機２５を制御する場
合も同様にして無効電力制御が可能である。 【００３２】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、負荷
に同期電動機を用い、循環電流を制御することなくこの
同期電動機の力率を変えることによりバス上の無効電力
を制御するように構成したので、大容量の循環電流リア
クトルを用いる必要がないことから、装置の小形化およ
び価格の低減を図ることができる効果がある。また、三
相負荷の場合でも三相同時制御が可能になる。
直流電力を介することなく異なる周波数の交流電力に直
接変換するサイクロコンバータ装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】図５は例えば特公平２−２１２１９号公
報に示された従来のサイクロコンバータ装置を示すブロ
ック図であり、図において、１はスタテックコンデンサ
であり、バス（電源ライン）４上の遅れ電流に対して自
身に流れる進み電流によってバス４上の無効電流を消去
する。２は出力電圧の正側の波形を電圧制御する正側コ
ンバータ、３は出力電圧の負側の波形を電圧制御する負
側コンバータである。これら正側コンバータ２および負
側コンバータ３の各々はサイリスタ素子を使用し、た全
波整流回路で構成される。 【０００３】５は無効電力検出回路であり、バス４上の
無効電力を検出し、その結果を出力する。この無効電力
検出回路５には計器用変圧器（ＰＴ：Potential Transf
ormer）６によりバス４上の電圧が与えられるとともに
計器用変流器（ＣＴ：CurrentTransformer ）７により
バス４上の電流が与えられる。 【０００４】８は減算器であり、電源ライン無効電力指
令値Ｑ＊と無効電力検出回路５により検出された無効電
力との減算を行う。９は入力トランスであり、バス４上
の交流電圧を入力し、所定の電圧に変換して正側および
負側コンバータ２，３に供給する。１０Ａ，１０Ｂの各
々は正側および負側コンバータ２，３に接続された循環
電流リアクトル、１１は循環電流リアクトル１０Ａ，１
０Ｂに接続された負荷（例えばリアクトル、抵抗、電動
機等）、１２Ａ，１２Ｂの各々は計器用変流器（ＣＴ）
であり、循環電流リアクトル１０Ａ，１０Ｂに流れる循
環電流を検出し、出力する。 【０００５】１３は制御回路であり、無効電力制御のた
めの正側および負側コンバータ２，３の制御角αを求め
る。すなわち、制御回路１３は、図６に示すように循環
電流が遅れ無効分電流ＩQ を一定にするＩJN，ＩJPにな
るように、正側および負側コンバータ２，３の制御角α
UP，αUNを求める。この場合、遅れ無効分電流ＩQ はサ
イクロコンバータ装置の発生する遅れ無効分電流であ
る。 【０００６】ここで、図６を参照して循環電流がＩJN，
ＩJPとなるように制御することで無効電力が一定になる
理由について説明する。図において、無効電力はＶS ×
ＩQで表わされる。入力電圧ＶS を一定として遅れ無効
分電流ＩQ を一定に制御すれば無効電力が一定になる。
図に示すように如何なる入力電流ＩS に対しても位相制
御角αを変えずに遅れ無効分電流ＩQ が一定になるよう
に制御すれば、各入力電流ＩS に対してＩ（＝（ＩQ 2＋
ＩS 2）1/2 ）は図のように決定することができる。例え
ば入力電流ＩS が小さい時にはＩJNを大きくすることに
よって遅れ無効分電流ＩQ が一定になる。 【０００７】ところで、各入力電流ＩS に対して遅れ無
効分電流ＩQ を一定にしようとすると、上述したように
入力電流ＩS が小さいときにはＩJNを大きくしなければ
ならない。そして、ＩJNは循環電流リアクトル１０Ａ，
１０Ｂを通って流れることから、無効電力制御を行う場
合にはこの循環電流リアクトル１０Ａ，１０Ｂの電流容
量を大きくする必要がある。 【０００８】次に動作について説明する。サイクロコン
バータ装置に電源を投入し、動作を開始させると、負荷
１１によりサイクロコンバータ入力電流Ｉccと入力電圧
Ｖsとの位相が変化し、電源力率と無効電力量が変化す
る。このとき、スタテックコンデンサ１はこの無効電力
量を補償するが、バス４上の無効電力量は変動する。 【０００９】電源投入後のバス４上の瞬時の無効電力量
が無効電力検出回路５により検出され、この無効電力量
が減算器８に供給される。そして、この減算器８にて無
効電力量と、与えられた電源ライン無効電力指令値Ｑ＊
との差がとられ、その差分値が制御回路１３に供給され
る。 【００１０】制御回路１３は、循環電流と、減算器８か
らの差分値と、循環電流指令値ＩJ＊とをそれぞれ入力
し、循環電流が遅れ無効分電流ＩQ を一定にするＩJN，
ＩJPになるように正側および負側コンバータ２，３の制
御角αUP，αUNを求める。そして求めた制御角αUP，α
UNに対応する制御量を正側および負側コンバータ２，３
に供給する。これによりバス４上の無効電力が一定にな
る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】従来のサイクロコンバ
ータ装置は以上のように構成されているので、電流容量
の大きな循環電流リアクトルを用いなければならず、ま
た、三相負荷の場合では各相毎に制御しなければならな
いことから、装置自体が大形になるとともに高価格にな
るという問題点があった。 【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大きな電流容量の循環電流リア
クトルを使用することなく無効電力制御ができ、さらに
三相負荷の場合でも三相同時制御ができるサイクロコン
バータ装置を得ることを目的としている。 【００１３】 【課題を解決するための手段】この発明に係るサイクロ
コンバータ装置は、負荷に同期電動機を用い、循環電流
を制御することなくこの同期電動機の力率を変えること
によって、バス（電源ライン）上の無効電力を制御する
ようにしたものである。 【００１４】 【作用】この発明におけるサイクロコンバータ装置は、
バス上の無効電力を検出し、この検出した無効電力に基
づいて負荷である同期電動機の力率を変化させることで
サイクロコンバータ装置の電源力率を変化させ、バス上
の無効電力量を制御する。 【００１５】 【実施例】 実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はスタテックコンデンサであ
り、バス４上の遅れ電流に対して自身に流れる進み電流
によってバス（電源ライン）４上の無効電流を消去す
る。５は無効電力検出回路であり、バス４上の無効電力
を検出し、その結果を出力する。この無効電力検出回路
５には計器用変圧器（ＰＴ：Potential Transformer ）
６によりバス４上の電圧が与えられるとともに計器用変
流器（ＣＴ：Current Transformer ）７によりバス４上
の電流が与えられる。上記無効電力検出回路５、計器用
変圧器６および計器用変流器７は無効電力検出部１００
を構成する。 【００１６】１４はサイクロコンバータ装置用の入力ト
ランス、１５，１７，１９の各々は出力電圧の正側の波
形を電圧制御する正側コンバータ、１６，１８，２０の
各々は出力電圧の負側の波形を電圧制御する負側コンバ
ータである。正側コンバータ１５，１７，１９および負
側コンバータ１６，１８，２０の各々はサイリスタ素子
を使用した全波整流回路で構成される。 【００１７】正側コンバータ１５，１７，１９には制御
部２１から位相制御角αUPに応じた制御量が供給され、
各サイリスタ素子の点弧が行われる。また、負側コンバ
ータ１６，１８，２０には制御部２１から位相制御角α
UNに応じた制御量が供給され、各サイリスタ素子の点弧
が行われる。上記正側コンバータ１５，１７，１９およ
び負側コンバータ１６，１８，２０はコンバータ部１１
０を構成する。 【００１８】２２〜２４の各々は循環電流リアクトルで
ある。このうち、循環電流リアクトル２２は正側コンバ
ータ１５と負側コンバータ１６との間に接続されてお
り、循環電流リアクトル２３は正側コンバータ１７と負
側コンバータ１８との間に接続されている。また、循環
電流リアクトル２４は正側コンバータ１９と負側コンバ
ータ２０との間に接続されている。 【００１９】２５は負荷として用いられる三相の同期電
動機であり、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の端子が図のように循環
電流リアクトル２２〜２４の中間位置に接続されてい
る。この場合、上記正側および負側コンバータ１５〜２
０から出力される電流の一部が同期電動機２５に供給さ
れ、他の一部が循環電流リアクトル２２〜２４を介して
循環する。２５Ａは同期電動機２５の界磁巻線、２６，
２７の各々は計器用交流器（ＣＴ）であり、同期電動機
２５の電機子電流Ｉa を検出し、出力する。 【００２０】２８は同期電動機２５の界磁巻線２５Ａに
界磁電流を供給する界磁電流制御部であり、サイリスタ
ブリッジ２９、変圧器３０および計器用変流器（ＣＴ）
３１から構成される。界磁電流制御部２８のサイリスタ
ブリッジ２９に供給される位相制御角αf も上記位相制
御角αUP，αUNと同様に同期電動機２５のベクトル制御
およびバス４上の無効電力一定分を考慮したものであ
る。この点の詳細については後述する。 【００２１】上記制御部２１は、コンバータ部１１０を
構成する正側および負側コンバータ１５〜２０の各サイ
リスタ素子と界磁電流制御部２８を構成するサイリスタ
ブリッジ２９に対し、バス４上の無効電力が一定となる
負荷力率を決定する位相制御角αUP，αUN，αf を、同
期電動機２５の電機子電流Ｉa および界磁電流Ｉf と無
効電力検出部１１０にて検出された無効電力に基づいて
算出し、これにより得られた結果に応じた制御量をコン
バータ部１１０を構成する正側および負側コンバータ１
５〜２０の各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８を構
成するサイリスタブリッジ２９に供給する。 【００２２】ここで、図２はこの発明の同期電動機２５
の動作原理を示すベクトル図であり、電機子電流Ｉa と
界磁巻線２５Ａに流れる界磁電流Ｉf との関係を示して
いる。界磁電流Ｉf によって発生する磁束をφf とし、
電機子電流Ｉa によって発生する磁束をφa とすると、
同期電動機２５の内部の磁束はφとなる。 【００２３】この磁束φのベクトル方向に軸をとり、さ
らにこの軸に対して垂直方向に軸をとることによって同
期電動機２５の出力を制御することができる。そして、
電機子電流Ｉa を両軸方向に分解した成分であるＩge，
Ｉdeのうち、Ｉgeを一定にした状態でＩdeとＩdef をそ
れぞれ変化させることにより、端子電圧Ｖa を一定とし
ながら端子電圧Ｖa と電機子電流Ｉa の位相差θを制御
することができる。この場合、Ｉdef は界磁電流Ｉf の
磁束軸成分であり、Ｉdeは電機子電流Ｉa の磁束軸成分
である。 【００２４】一方、図３は負荷基本波力率と入力基本波
力率との関係を示す図であり、横軸が負荷基本波力率
で、縦軸が入力基本波力率である。入力基本波力率は入
力トランス１４に流れ込む電流に対応するものであり、
負荷基本波力率はサイクロコンバータ装置から出力され
る電流に対応するものである。いずれも電流の高調波成
分を除いて基本波で検討したものである。 【００２５】この図３に示すように、負荷基本波力率を
変化させることにより入力基本波力率を変化させること
ができる。この場合、入力基本波力率を変化させること
でバス４上の無効電力が変化する。すなわち、同期電動
機２５の力率を変化させることによりバス４上の無効電
力を制御することができる。 【００２６】ところで、同期電動機２５をベクトル制御
する利点は、磁束量Φとトルク電流量Ｉqeとを別々に制
御してトルクを制御できる点にあり、トルクＴは図２に
示すΦとＩqeとの積に比例する。すなわち、Ｔ∝Φ×Ｉ
qeとなる。 【００２７】磁束はΦ∝Ｉdef −Ｉdeとして表わすこと
ができるので、Ｉdef とＩdeとの差を一定にしながらＩ
deを徐々に増加させると、端子電圧Ｖa と電機子電流Ｉ
a との間に位相差θが生ずる。このことはトルクＴを一
定としながら同期電動機２５の力率を制御できるという
ことである。そして、同期電動機２５の力率を制御でき
ることから、上述のように基本波入力力率を制御するこ
とができ、バス４上の無効電力を制御することができ
る。 【００２８】また、同期電動機２５の力率を変化させる
ことによりバス４上の無効電力を制御することができる
ことから、入力電流Ｉs が小さくなっても循環電流ＩJN
を大きくする必要がない。すなわち、従来のように大容
量の循環電流リアクトルを使用する必要がない。なお、
図２において、磁束Φを一定にすることにより端子電圧
Ｖa も一定に制御することができる。 【００２９】次に動作について説明する。サイクロコン
バータ装置に電源を投入すると、バス４上の瞬時の無効
電力量が無効電力検出部１００により検出され、この無
効電力量が制御部２１に供給される。また、入力トラン
ス１４を介してバス４上の電圧が正側および負側コンバ
ータ１５〜２０に供給される。そして、制御部２１から
正側および負側コンバータ１５〜２０に位相制御角に応
じた制御量が供給され、入力交流電力と異なる周波数の
交流電力への変換が開始される。また同時に界磁電流制
御部２８に位相制御角に応じた制御量が供給され、界磁
巻線２５Ａに界磁電流が供給される。 【００３０】同期電動機２５が動作を開始し、電機子電
流Ｉa および界磁電流Ｉf が制御部２１に取り込まれ
る。これにより制御部２１にて、コンバータ部１１０の
各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８のサイリスタブ
リッジ２９に対してバス４上の無効電力が一定となる負
荷力率を決定する位相制御角αUP，αUN，αf が算出さ
れる。そして、算出された結果に応じた制御量がコンバ
ータ部１１０の各サイリスタ素子と界磁電流制御部２８
のサイリスタブリッジ２９に供給される。これによりバ
ス４上の無効電力が一定になる。 【００３１】実施例２．上記実施例１では、循環電流を
流すサイクロコンバータ装置に対する無効電力制御を示
したが、この発明では循環電流を制御せずに同期電動機
２５の力率を制御することによってバス４上の無効電力
を制御することから、循環電流を流さないサイクロコン
バータ装置でも制御が可能である。すなわち、図４に示
すような循環電流リアクトルを介さない正側および負側
コンバータ１５〜２０から同期発電機２５を制御する場
合も同様にして無効電力制御が可能である。 【００３２】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、負荷
に同期電動機を用い、循環電流を制御することなくこの
同期電動機の力率を変えることによりバス上の無効電力
を制御するように構成したので、大容量の循環電流リア
クトルを用いる必要がないことから、装置の小形化およ
び価格の低減を図ることができる効果がある。また、三
相負荷の場合でも三相同時制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１によるサイクロコンバータ
装置を示すブロック図である。 【図２】この発明の実施例１によるサイクロコンバータ
装置の動作原理を示すベクトル図である。 【図３】この発明の実施例１によるサイクロコンバータ
装置の動作原理を示す図である。 【図４】この発明の実施例２によるサイクロコンバータ
装置を示すブロック図である。 【図５】従来のサイクロコンバータ装置を示すブロック
図である。 【図６】従来のサイクロコンバータ装置の動作原理を示
すベクトル図である。 【符号の説明】 １ スタテックコンデンサ ４ バス １４ 入力トランス ２１ 制御部 ２５ 同期電動機 ２８ 界磁電流制御部 １００ 無効電力検出部 １１０ コンバータ部
装置を示すブロック図である。 【図２】この発明の実施例１によるサイクロコンバータ
装置の動作原理を示すベクトル図である。 【図３】この発明の実施例１によるサイクロコンバータ
装置の動作原理を示す図である。 【図４】この発明の実施例２によるサイクロコンバータ
装置を示すブロック図である。 【図５】従来のサイクロコンバータ装置を示すブロック
図である。 【図６】従来のサイクロコンバータ装置の動作原理を示
すベクトル図である。 【符号の説明】 １ スタテックコンデンサ ４ バス １４ 入力トランス ２１ 制御部 ２５ 同期電動機 ２８ 界磁電流制御部 １００ 無効電力検出部 １１０ コンバータ部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 バス上の遅れ電流に対して自身に流れる
進み電流によって該バス上の無効電流を消去するスタテ
ックコンデンサと、前記バス上の無効電力を検出する無
効電力検出部と、複数のサイリスタ素子で構成され、入
力した交流電圧を異なる周波数の交流電圧に変換するた
めのコンバータ部と、前記コンバータ部に前記バス上の
電圧を供給する入力トランスと、を備えたサイクロコン
バータ装置において、 前記コンバータ部に負荷として接続される同期電動機
と、 サイリスタ素子による電流制御機能を有し、前記同期電
動機に界磁電流を供給する界磁電流制御部と、 前記コンバータ部を構成する各サイリスタ素子と前記界
磁電流制御部を構成するサイリスタ素子に対し、前記バ
ス上の無効電力が一定となる前記同期電動機の力率を決
定する位相制御角を、前記同期電動機の電機子電流及び
界磁電流から導かれる前記同期電動機の力率と前記バス
上の無効電力量の相関関係、及び前記無効電力検出部に
て検出された無効電力に基づいて算出し、これにより得
られた結果に応じた制御量を前記コンバータ部を構成す
る各サイリスタ素子と前記界磁電流制御部を構成するサ
イリスタ素子に供給する制御部と、 を備えたことを特徴とするサイクロコンバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12205493A JP3439793B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | サイクロコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12205493A JP3439793B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | サイクロコンバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315264A JPH06315264A (ja) | 1994-11-08 |
| JP3439793B2 true JP3439793B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14826479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12205493A Expired - Fee Related JP3439793B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | サイクロコンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439793B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP12205493A patent/JP3439793B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06315264A (ja) | 1994-11-08 |
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