JPH02206385A - Current type inverter - Google Patents

Current type inverter

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JPH02206385A
JPH02206385A JP1023896A JP2389689A JPH02206385A JP H02206385 A JPH02206385 A JP H02206385A JP 1023896 A JP1023896 A JP 1023896A JP 2389689 A JP2389689 A JP 2389689A JP H02206385 A JPH02206385 A JP H02206385A
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JP
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inverter
current
section
conduction rate
voltage
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JP1023896A
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Japanese (ja)
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Shunsuke Mitsune
俊介 三根
Yoshio Sakai
吉男 坂井
Hideaki Takahashi
秀明 高橋
Noboru Arahori
昇 荒堀
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase output voltage from an inverter section by arranging a means for varying duty factor at the inverter section. CONSTITUTION:A converter section 1 for converting AC power into DC power, a DC reactor 2 for smoothing the ripple of output current from the converter section 1, an inverter section 3 for converting DC power into variable voltage variable frequency power, an induction motor 4 to be driven through the inverter section 3, and the like are arranged. In particular, means for varying the duty factor lambdai is arranged at the inverter section 3. The duty factor lambdai is the ratio between DC current at the input of the inverter section being fed from the converter section 1 to the inverter section 3 and output current at the inverter section being fed to the induction motor 4. By such arrangement, a current type inverter for increasing the output voltage from the inverter section 3 can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電流形インバータに係り、特に誘導電動機に交
流電力を供給するインバータ部の通流率制御に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current source inverter, and more particularly to control of the conduction rate of an inverter section that supplies alternating current power to an induction motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の電流形インバータは、技術雑誌「日立評論Vo 
1. 68&6  (1986−6)Jl ノP、49
5〜P、500 ’“正弦波インバータ制御高速エレベ
ータ−と題する論文に開示され、該刊行物の図3により
原理的構成が、また、図9により高速エレベータ−での
応用例が説明されている。
Conventional current source inverters are described in the technical magazine "Hitachi Hyoron Vo.
1. 68 & 6 (1986-6) Jl no P, 49
5~P, 500'"Sinusoidal inverter controlled high speed elevator", the principle configuration is explained in FIG. 3 of the publication, and an example of application in a high speed elevator is explained in FIG. 9. .

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

第6図は電流形インバータの原理的構成を示し、1はコ
ンバータ部、2は直流リアクトル、3はインバータ部、
4は誘導fi!111機である。PWM制御部ベクトル
制御部は省略している。
Figure 6 shows the basic configuration of a current source inverter, where 1 is a converter section, 2 is a DC reactor, 3 is an inverter section,
4 is induction fi! There are 111 aircraft. The PWM control unit and vector control unit are omitted.

このような電流形インバータで負荷の誘導電動機を駆動
しているとき1次の関係式が近似的に成立する。
When such a current source inverter is driving an induction motor as a load, a linear relational expression approximately holds true.

3Jヲ Vd”F     X VacXcos’p Xλc 
   −=(1)π 尚、Vac:コンバータ部の交流電源電圧Iac?コン
バータ部の交流電源電流 λC:コンバータ部の通流率 T:コンバータ部の制御位相角 Vd:インバータ部の入力側直流電圧 工d:インバータ部の入力側直流電流 vo:インバータ部の出力電圧 ■o:インバータ部の出力′正流 0:インバータ部の制御位相角 (1)式においてcosψは直流電圧vdの零近傍領域
を除く全領域でl cosψ1=1(カ行時:+1゜回
生時ニー1)となる。すなわち直流電圧vdは、はぼ全
領域にわたってコンバータ部の通流率λ。
3JwoVd"F X VacXcos'p Xλc
−=(1)π In addition, Vac: AC power supply voltage Iac of the converter section? AC power supply current λC of the converter section: Conductivity T of the converter section: Control phase angle Vd of the converter section: Input side DC voltage of the inverter section d: Input side DC current of the inverter section vo: Output voltage of the inverter section ■o : Output of the inverter section 'forward current 0: Control phase angle of the inverter section In equation (1), cos ψ is l in all regions except the near-zero region of the DC voltage vd. ). That is, the DC voltage vd has a current conductivity λ of the converter section over almost the entire region.

のみを変化することにより直流電圧Va を制御してい
る。従って簡単化のためこの通流率λCを0≦λc<1
とすれば、(1)式は(5)式で近似できる。
The DC voltage Va is controlled by changing only the voltage Va. Therefore, for simplicity, this conductivity λC is set to 0≦λc<1
Then, equation (1) can be approximated by equation (5).

G 、”、V++弁   XVacXλcXsigh[co
s’P]−(s)π cos ’f’≧O(力行時)の場合を考えると(5)
式はG Vd4    X Vac Xλc       −(
6)π となる。
G,”,V++ valve XVacXλcXsigh[co
Considering the case where s'P]-(s)π cos 'f'≧O (during power running), (5)
The formula is G Vd4 X Vac Xλc −(
6) π becomes.

従って、インバータ部の出力電圧Voは(2)、 (6
)式より COSθ となる。ここでインバータ部の制御位相角cosθは、
誘導電動機をベクトル制御していることから、誘導電動
機の力率と一致している。
Therefore, the output voltage Vo of the inverter section is (2), (6
), COSθ is obtained. Here, the control phase angle cosθ of the inverter section is
Since the induction motor is vector controlled, it matches the power factor of the induction motor.

今、インバータ部の最大出力電圧を考える。Now, consider the maximum output voltage of the inverter section.

(7)式よりλc:1の時、出力電圧Voは最大と倍と
なる。一般に誘導電動機の最高力率は約0.85程度で
あるから出力電圧Voは最低でも交流電源できる。
From equation (7), when λc:1, the output voltage Vo is twice the maximum. In general, the maximum power factor of an induction motor is about 0.85, so the output voltage Vo can be at least an AC power source.

一方、電源電圧Vaeを考えると、電力系統の電圧変動
やトランス、引込電線等における電圧降下等により20
%程度低下する場合がある。すなわち電源電圧の定格値
をVaoとすると Vac= VaoX 0 、8          ・
・・(8)まで考慮する必要がある。
On the other hand, when considering the power supply voltage Vae, 20
% may decrease. That is, if the rated value of the power supply voltage is Vao, then Vac = VaoX 0, 8 ・
...It is necessary to consider up to (8).

従って、この時インバータ部が供給できる最大の出力電
圧は最悪条件(=誘導電動機の力率が最大の時)で となる(最大力率0.85と仮定)。すなわち、この時
インバータ部は電源電圧定格値の94%までしか電圧を
供給できない。
Therefore, the maximum output voltage that the inverter section can supply at this time is under the worst condition (=when the power factor of the induction motor is at its maximum) (assuming the maximum power factor is 0.85). That is, at this time, the inverter section can only supply voltage up to 94% of the rated power supply voltage value.

以上の事から、インバータ部の負荷である誘導電動機の
定格電圧は電圧マージンも考え少なくとも電源電圧の定
格値よりも10%以上低く設定する必要がある。例えば
、電源電圧の定格値が400Vの場合、誘導電動機の定
格電圧は360v以下のものを選定することになる。こ
の問題さえ解決できれば誘導電動機の定格電圧を電源電
圧と同等以上、前記例で云えば400v以上に設定でき
る。
From the above, the rated voltage of the induction motor, which is the load of the inverter section, must be set at least 10% lower than the rated value of the power supply voltage, taking into consideration the voltage margin. For example, if the rated value of the power supply voltage is 400V, an induction motor with a rated voltage of 360V or less will be selected. If this problem can be solved, the rated voltage of the induction motor can be set to be equal to or higher than the power supply voltage, in the above example, 400 V or higher.

仮に誘導電動機の定格電圧を360vから400Vに変
更できれば、定格電流は約10%減少するので負荷電流
も同程度減少し従って通常は誘導電動機や直流リアクト
ル等での銅損を(0,9)2=0.81すなわち約20
%低減できる。
If the rated voltage of an induction motor can be changed from 360V to 400V, the rated current will decrease by about 10%, so the load current will also decrease by the same amount. =0.81 or about 20
% can be reduced.

すなわち、従来の電流形インバータは、コンパ圧でき、
種々の要因から、この出力電圧が下るこ不可能であると
云える。
In other words, conventional current source inverters can
It can be said that this output voltage cannot be lowered due to various factors.

それゆえ、本発明の目的は、インバータ部の出上に高め
ることが可能な電流インバータを提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a current inverter in which the output of the inverter section can be increased.

また、本発明の目的は、インバータ部の通流率でインバ
ータ部の出力電圧を高くすることができる電流形インバ
ータを提供するにある。
Another object of the present invention is to provide a current source inverter that can increase the output voltage of the inverter section by adjusting the current conduction rate of the inverter section.

本発明の他の目的は、コンバータ部の交流電源電圧が低
下しても、電圧低下が無かったかの如き出力電圧をイン
バータ部より得られる電流形インバータを提供するにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a current source inverter that can obtain an output voltage from the inverter section as if there had been no voltage drop even if the AC power supply voltage of the converter section decreases.

更に本発明の他の目的は、コンバータ部の交流電源電圧
が低下した時、誘導電動機や直流リアクトル等での銅損
を低減できる電流形インバータを提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a current source inverter that can reduce copper loss in an induction motor, a DC reactor, etc. when the AC power supply voltage of the converter section decreases.

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

上記目的を達成するため、本発明では、インバータ部に
通流率を可変とする手段を設けた。
In order to achieve the above object, in the present invention, means for making the conduction rate variable is provided in the inverter section.

尚、ここで云う通流率は、従来より用いられている様に
コンバータ部からインバータ部に供給されてくるインバ
ータ部入方側直流電流と誘導電動機に供給されるインバ
ータ部出カ電流の比である。
The current flow rate referred to here is the ratio of the inverter inlet DC current supplied from the converter to the inverter and the inverter output current supplied to the induction motor, as has been conventionally used. be.

〔作用〕[Effect]

インバータ側に、コンバータ側と同様の通流率の概念を
導入することにより、(2)式(4)式は下式で表わさ
れる。
By introducing the same concept of conduction rate as on the converter side to the inverter side, equations (2) and (4) can be expressed as the following equations.

ここでλN=インバータ部の通流率(0くλ1≦1)従
って、(7)式は下式となる。
Here, λN=conductivity of the inverter section (0×λ1≦1) Therefore, equation (7) becomes the following equation.

係数にと等しくすれば、すなわちλ皇を常にλs=k 
             ・・・(15)となるよう
設定すれば、出力電圧vOは(14)式より ここにおいて、(12)式はインバータ部の通流率λ、
を小さくすると、インバータ部の出力電圧Voを高めう
ることを示している。
If we make λ equal to the coefficient, that is, λ always becomes λs=k
...If the settings are made as shown in (15), then the output voltage vO is determined by the equation (14), and the equation (12) is the current conductivity λ of the inverter section,
This shows that the output voltage Vo of the inverter section can be increased by decreasing .

更に云えば、力率CO8θで交流電源電圧Vacを昇圧
する以上に出力電圧vOを高め得ることを示している。
Furthermore, it shows that the output voltage vO can be increased more than the AC power supply voltage Vac with a power factor of CO8θ.

さて、コンバータ部の交流電源電圧Vacが電源電圧の
定格値Vaoに対して V ac = k X V ao          
・= (13)k:電源低下係数(0<k≦1) となったとすると(12)式は下式となる。
Now, the AC power supply voltage Vac of the converter section is V ac = k X V ao with respect to the rated value Vao of the power supply voltage.
・= (13) k: power supply reduction coefficient (0<k≦1), then equation (12) becomes the following equation.

ここで、インバータ部の通流率λ1を電源低下となり、
交流電源電圧Vacの低下には左右されなくなる。
Here, the conduction rate λ1 of the inverter section is reduced as the power supply decreases,
It is no longer affected by a drop in the AC power supply voltage Vac.

ただし、インバータ部の通流率を変えると(11)式か
ら分かるように出力電流Ioも変動する。従って通流率
λ1を変える場合は、直流電流Iaの指令値を 1a”IaoX λ五 ”IdoX−・・・(17) I ao :直流電流の真の指令値 とするとよい。これにより(11)式は(14)、 (
17)式より Ia。
However, if the conduction rate of the inverter section is changed, the output current Io will also vary, as can be seen from equation (11). Therefore, when changing the conduction rate λ1, it is preferable to set the command value of the DC current Ia to 1a"IaoX λ5"IdoX- (17) Iao: true command value of the DC current. As a result, equation (11) becomes (14), (
17) From the formula, Ia.

IO=□               ・・・(18
)JΣ となり、インバータ部の出力電流Ioは通流率λ1には
左右されなくなる。
IO=□...(18
)JΣ, and the output current Io of the inverter section is no longer influenced by the conduction rate λ1.

従って、従来の電流形インバータに(14)式、(17
)式で示す関係式を満足する機能を付加するだけで電源
電圧の低下に関係なく出力電圧、出力電流を維持するこ
とができる。ここに(14)式は、インバータの通流率
を電′rX電圧の低下に応じて絞り込むことであり、(
17)式は直流電流を電源電圧の低下に反比例させて増
加させることを意味している。
Therefore, in the conventional current source inverter, equation (14) and (17)
) It is possible to maintain the output voltage and output current regardless of a drop in the power supply voltage by simply adding a function that satisfies the relational expression shown in the following equation. Here, equation (14) narrows down the current conductivity of the inverter according to the decrease in the electric current rX voltage, and (
Equation 17) means that the DC current is increased in inverse proportion to the decrease in the power supply voltage.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図において、1は交流を直流に変換するコンバータ部で
あり、2はコンバータ部1の出力電流リプルを平滑する
直流リアクトル、3は直流を可変電圧、可変周波数に変
換するインバータ部である。
In the figure, 1 is a converter section that converts alternating current into direct current, 2 is a direct current reactor that smoothes the output current ripple of converter section 1, and 3 is an inverter section that converts direct current into variable voltage and variable frequency.

4はインバータ部3によって駆動される誘導電動機であ
り、軸端には速度フィードバック用のロータリエンコー
ダR,坏、が取り付けである。14は速度指令ω、傘と
速度フィードバックω、との偏差により出力1ヘルクを
演算する速度制御装置であり、15は速度制御装置14
から出力されるI・ルク指令と速度フィードバックω、
とから、インバータ部3の出力電流のための3要素すな
わち電流指令■串、位相指令r車、周波数指令ω*を演
算するベクトル制御装置である。10は出力電流を制限
する電流リミッタ回路、9は実際の電流指令16*とホ
ールCT5により検出される直流電流のフィードバック
値1dとの偏差から直流電圧指令Vdnを演算する電流
制御回路である。8,11.13はそれぞれ直流電圧指
令Vd申 からコンバータ部1の通流率λC1直流電流
の増加分α、インバータ部3の通流率λ蓋 を決定する
非線形要素である。
4 is an induction motor driven by an inverter section 3, and a rotary encoder R for speed feedback is attached to the shaft end. 14 is a speed control device that calculates an output of 1 herk based on the deviation between the speed command ω and the umbrella and the speed feedback ω; 15 is the speed control device 14
The I-lux command and speed feedback ω output from
This is a vector control device that calculates three elements for the output current of the inverter section 3, namely, a current command (2), a phase command (r), and a frequency command (ω). 10 is a current limiter circuit that limits the output current, and 9 is a current control circuit that calculates a DC voltage command Vdn from the deviation between the actual current command 16* and the feedback value 1d of the DC current detected by the Hall CT 5. 8, 11, and 13 are nonlinear elements that determine the conduction rate λC1 of the converter section 1, the increment α in the DC current, and the conduction rate λC1 of the inverter section 3 from the DC voltage command Vd, respectively.

6はコンバータ部】の電源同期用トランスであり、7は
電源同期信号とコンバータ部1の通流率λCから実際の
パルスを発生するコンバータ部用PWM制御回路である
。12は位相指令で*、周波数指令ω*1通流率λ1か
ら実際にインバータ部3に与えるパルスを発生ずインバ
ータ部用PWM制御回路である。尚、PWMはパルス幅
変調のことである。
Reference numeral 6 denotes a transformer for power synchronization of the converter section], and 7 is a PWM control circuit for the converter section which generates actual pulses from the power supply synchronization signal and the conduction rate λC of the converter section 1. 12 is a PWM control circuit for the inverter section which does not generate a pulse actually applied to the inverter section 3 from the phase command *, the frequency command ω*1 and the conduction rate λ1. Note that PWM stands for pulse width modulation.

次に動作について説明する′!J1.理解を容易にする
ため、まず通流率の定義をコンバータ側を例に取り述べ
る。
Next, I will explain the operation′! J1. To make it easier to understand, we will first explain the definition of conductivity using the converter side as an example.

第2図(a)、(b)はコンバータ部1、インバータ部
3の各々の主回路構成を示したもので21゜31はトラ
ンジスタモジュール、22.32はフィルターコンデン
サである。
FIGS. 2(a) and 2(b) show the main circuit configurations of the converter section 1 and the inverter section 3, respectively, in which reference numerals 21 and 31 are transistor modules, and 22 and 32 are filter capacitors.

主回路の自己消弧素子として用いたトランジスタは逆電
圧阻止機能がないため、ダイオードを直列に接続してい
るが、逆電圧阻止機能を有するゲートターンオフサイリ
スタを用いる場合はこのダイオードは省略できる。
Since the transistor used as a self-extinguishing element in the main circuit does not have a reverse voltage blocking function, a diode is connected in series, but this diode can be omitted if a gate turn-off thyristor having a reverse voltage blocking function is used.

第3図、第4図は第2図(a)の各部を流れる電流Iu
Iau、工dの関係を実際の波形で示したものである(
第1図のIacをU相分としてIauで表示している)
。第3図は特例として通流率1の場合の波形を直流電流
Idが大きい時を(a)で小さい時を(b)で示したも
のである。矩形波状の電流エエは第2図のフィルターコ
ンデンサ22によって平滑化され、破線Iauの如く正
弦波状の電流となる。ここでIauを正弦波とする為に
は、キャリア周期をTとすると任意の角度γ点でのパル
ス幅Δtを Δt=T−5inγ・・・(19) の如く決定すれば良い。一方、コンバータ部1には直流
出力電圧を可変できる機能が必要であるが、これを位相
制御だけでなくパルス幅制御でも行っている。すなわち
第3図で示す全てのパルスのパルス幅に対し一律に比例
定数λを掛けることにより入力電流の正弦波化を満足し
つつ直流出力電圧を可変している。具体的には任意の角
度γ点でのパルス幅Δtを Δt=λ・T−sin y        −(20)
としている、この時電源電圧Vacとコンバータ部1の
直流出力電圧Vacとの間には、はぼ次の関係式が成立
する。
Figures 3 and 4 show the current Iu flowing through each part of Figure 2(a).
This shows the relationship between Iau and d using actual waveforms (
Iac in Figure 1 is expressed as Iau as U phase)
. As a special example, FIG. 3 shows waveforms in the case where the conductivity is 1, with (a) showing the waveform when the direct current Id is large and (b) showing the waveform when the direct current Id is small. The rectangular wave current A is smoothed by the filter capacitor 22 in FIG. 2, and becomes a sinusoidal current as indicated by the broken line Iau. Here, in order to make Iau a sine wave, if the carrier period is T, the pulse width Δt at an arbitrary angle γ point may be determined as Δt=T-5inγ (19). On the other hand, the converter section 1 needs a function that can vary the DC output voltage, and this is performed not only by phase control but also by pulse width control. That is, by uniformly multiplying the pulse widths of all the pulses shown in FIG. 3 by a proportionality constant λ, the DC output voltage is varied while satisfying the input current as a sine wave. Specifically, the pulse width Δt at an arbitrary angle γ point is Δt=λ・T−sin y −(20)
At this time, the following relational expression holds true between the power supply voltage Vac and the DC output voltage Vac of the converter section 1.

π ここで(P:制御位相角 又、入力電流Iau(実効値)と直流出力電流との間に
は、はぼ次の関係式が成立する。
π Here, (P: control phase angle) Also, the following relational expression holds true between the input current Iau (effective value) and the DC output current.

V’rX I a詩■6・λ     ・・・(22)
J7×工・。
V'rX I a poem■6・λ...(22)
J7×Eng.

、”−I a勾             ・・・(2
3)λ (20)弐〜(23)式中の比例定数λを通流率と定義
する。
,”-Ia gradient...(2
3) λ (20) The proportionality constant λ in equations (23) is defined as the conduction rate.

以下第1図の動作について説明する。The operation shown in FIG. 1 will be explained below.

まずロータリ・エンコーダR,E、により誘導電動機4
の軸速度ω、を検出し、これと軸速度指令値ω、串 と
の偏差をASR14に入力することによりトルク指令τ
串が生成される。このτ傘と軸速度ω、をベクトル制御
装置15に入力することによりインバータ出力電流のた
めの3要素すなわち電流指令I−1位相指令θ串、周波
数指令ω*が出力される。ここで、電流指令1嘲はコン
バータ部側へ、そして位相指令θ串1周波数指令ω傘は
インバータ部側へ出される。
First, rotary encoders R and E control the induction motor 4.
By detecting the shaft speed ω, and inputting the deviation between this and the shaft speed command value ω, into the ASR 14, the torque command τ
A skewer is generated. By inputting this τ umbrella and shaft speed ω to the vector control device 15, three elements for the inverter output current, namely, current command I-1, phase command θ, and frequency command ω* are output. Here, the current command 1 is sent to the converter section, and the phase command .theta.1 and the frequency command .omega. are sent to the inverter section.

コンバータ部への電流指令■*は本発明で新たに追加し
た非線形要素11の出力即ち、直流電流の増加係数αと
の積(αI*)を加算して実際の直流電流指令Ia*(
Id*=I*+αI*)となり電流リミッタ10を経て
電流制御系に入力される。この値I4* とホールCT
5からの電流帰還信号との偏差が電流制御回路(ACR
)9に入力される。ACR9は直流電圧指令v嬬* を
演算して出力する。非線形要素8により直流電圧指令v
、木に見合った通流率λCが決定されPWM制御回路7
によりコンバータ部1が湘動される。実際にはPWM制
御回路7へは通流率λ6だけでなく位相指令でも入力さ
れるが位相指令領域が狭いこと及び説明を簡単化するた
めcos’p  =1 (固定)として省略しである。
The current command ■* to the converter section is obtained by adding the output of the nonlinear element 11 newly added in the present invention, that is, the product (αI*) with the DC current increase coefficient α, to obtain the actual DC current command Ia* (
Id*=I*+αI*) and is input to the current control system via the current limiter 10. This value I4* and Hall CT
The deviation from the current feedback signal from 5 is determined by the current control circuit (ACR).
)9. ACR9 calculates and outputs a DC voltage command v*. DC voltage command v by nonlinear element 8
, the conductivity λC suitable for the tree is determined, and the PWM control circuit 7
The converter section 1 is moved by this. Actually, not only the conduction rate λ6 but also the phase command is input to the PWM control circuit 7, but since the phase command region is narrow and to simplify the explanation, it is omitted as cos'p = 1 (fixed).

又通流率λ。は実際には雰あるいは1とは成り得ないが
簡単のためO≦λC≦1−として説明する。従って、こ
の時のコンバータ部1の出力電圧VacとλCの関係は
(21)式より下式となる。
Also, the conductivity rate λ. cannot actually be ambience or 1, but for the sake of simplicity, it will be explained as O≦λC≦1−. Therefore, the relationship between the output voltage Vac of the converter section 1 and λC at this time is expressed by the following equation from equation (21).

π ここで交流電源電圧Vacの低下を考える。交流電源電
圧Vacが低下してもコンバータ部1の直流出力電圧V
acを一定に保つ為にはそれに見合って通流率λ。を大
きくする必要がある。このこと自体はACR系で直流電
圧指令■4串 が大きくなることにより自動的に調整さ
れるが、通流率λ。にはハード的にO≦λ≦1の制約が
あるため大きな交流電源電圧Vacの低下については通
流率λCが飽和することになる。ここでλc”1となる
ときの直流電圧指令■d*の値をVa”maxとすると
電源電圧の不足分のΔv6は ΔV@=Va本−vd申、、、       −(25
)(V、*≧V、申maXの時成立) で求めることができる。
π Consider now the decrease in AC power supply voltage Vac. Even if the AC power supply voltage Vac decreases, the DC output voltage V of the converter section 1
In order to keep ac constant, the conduction rate λ must be increased accordingly. needs to be made larger. This itself is automatically adjusted by increasing the DC voltage command ■4 in the ACR system, but the conduction rate λ. Since there is a hardware constraint of O≦λ≦1, the conduction rate λC will be saturated if the AC power supply voltage Vac decreases significantly. Here, if the value of the DC voltage command ■d* when λc"1 is set to Va"max, the shortage of the power supply voltage Δv6 is ΔV@=Va main - vd min,,, -(25
) (holds when V, *≧V, and maX).

一方、インバータ部3を考えるとベクトル制御装置15
からの出力0嘲、W本をPWM制御回路12に入力する
ことによりインバータ部3は直流電流Iiを波形成形す
る。この時、直流電流Vdと出力電圧Vo及び直流電流
工、と出力電流I。との関係は通流率を除けば前述した
コンバータ部とまったく同一であり 3J】 ■’、=    Xcoso本Xvo   ・・・(2
6)π 1d=&XIo        ・・・(27)となる
。これは(21)式、 (23)式において通流率λを
λ=1とおいた時に対応する。ここに本発明においては
インバータ部もコンバータ部と同様に通流率λi を可
変するよう構成した。すなわち非線形要素13を設け、
直流電圧指令v、* より通流率λ簸を決定しこれによ
り通流率λtを可変できるようインバータ部3のPWM
制御回路12の機能を追加した。このようにすることで
(27)式(28)式%式%(29) となる。これを変形して Vd XCO5O* X λ1 とする。
On the other hand, considering the inverter section 3, the vector control device 15
By inputting 0 and W outputs from the inverter section 3 to the PWM control circuit 12, the inverter section 3 shapes the DC current Ii into a waveform. At this time, the DC current Vd, the output voltage Vo, the DC current, and the output current I. The relationship with
6) π 1d=&XIo (27). This corresponds to when the conduction rate λ is set to λ=1 in equations (21) and (23). Here, in the present invention, the inverter section is also configured to vary the conduction rate λi similarly to the converter section. That is, providing the nonlinear element 13,
The PWM of the inverter unit 3 is determined so that the conduction rate λt can be determined by determining the conduction rate λt from the DC voltage command v, *.
Added the function of control circuit 12. By doing this, equations (27), (28), %, and % (29) are obtained. This is transformed into VdXCO5O*Xλ1.

今、電源電圧が所定値を越えて低下したとすると前述し
たように(25)式の条件式 V、i申≧V1本□8 が成立し、この時の電圧不足分Δvdは(25)式で求
めろことができる。今電圧不足率Qをとすると、この時
の出力電圧Voは、 π ここでVaoは電源が正常な場合に供給される直流側電
圧である。従って、出力電圧Vo を正規な値とするた
めには(34)式のλ8をλ、白1がらΔV。
Now, if the power supply voltage has decreased beyond a predetermined value, as mentioned above, the conditional expression V in equation (25): You can find it by . Now, assuming the voltage shortage rate Q, the output voltage Vo at this time is π Here, Vao is the DC side voltage supplied when the power supply is normal. Therefore, in order to make the output voltage Vo a normal value, λ8 in equation (34) is set to λ, and white 1 is set to ΔV.

Vd”max vd申1taX (ただしv1本≧V、傘、&8時成立)に修正すること
で達成できる。この時(34)式はπ となり出力電圧Voは電源電圧の影響を受けなくなる。
This can be achieved by correcting Vd"max vdmin1taX (however, v1 ≧ V, umbrella, &8 o'clock holds). At this time, equation (34) becomes π, and the output voltage Vo is no longer influenced by the power supply voltage.

(35)式をグラフ化すれば非線形要素13となる。If formula (35) is graphed, it becomes nonlinear element 13.

ここで出力電流工0とλ食との関係は(32)式の様に
なるので直流電流Idが一定であればλ愈の変化に伴い
工0も低下する。これを補償するため、直流電流I4は
、もともとの指令値工*に対して=(1+α)1申 ・・・(37) ■、傘−Va申maX (Vd率≧Vd*maxの時成立) とする必要がある。(37)式をグラフ化すれば非線形
要illとなる。第5図にこれら非線系要素の詳細特性
を示す。
Here, the relationship between the output current 0 and the λ eclipse is expressed by equation (32), so if the DC current Id is constant, the λ eclipse also decreases as the λ eclipse changes. To compensate for this, the DC current I4 is changed to the original command value * = (1 + α) 1 min... (37) ■, Umbrella - Va min max (holds true when Vd rate ≧ Vd * max) It is necessary to do so. If formula (37) is graphed, it becomes nonlinear. FIG. 5 shows detailed characteristics of these nonlinear elements.

第5図の各特性は、直流電圧指令Val  がコンバー
タ部1の通流率λCによってはインバータ部3の出力電
圧Voを所望の値とすることが不可能な時に、インバー
タ部3の通流率λ1を下げ、また、直流電流指令11傘
 を増加させることを示している。これは1通常は、従
来と同様インバータ部3の通流率を最大近傍の値例えば
0.95 に維持しておいて、インバータ部3での無効
分(インバータ部3から直接コンバータ部1へ戻り、誘
導電動機4側に流れない電流分)をできるだけ小さくし
つつ、直流リアクトル2で高電圧が発生しないように配
慮し、電源電圧が大幅に低下した時のみ、インバータ部
3の通流率で誘導電動機4に加わる電圧が変らぬ様にす
るものである。
Each characteristic in FIG. 5 shows the current conduction rate of the inverter unit 3 when the DC voltage command Val cannot make the output voltage Vo of the inverter unit 3 a desired value depending on the conduction rate λC of the converter unit 1. This shows that λ1 is lowered and the DC current command 11 is increased. 1 Normally, as in the past, the conduction rate of the inverter section 3 is maintained at a value close to the maximum, for example 0.95, and the inactive portion of the inverter section 3 (directly returned from the inverter section 3 to the converter section 1) is , the current that does not flow to the induction motor 4 side) is kept as small as possible, while taking care not to generate high voltage in the DC reactor 2, and only when the power supply voltage has significantly decreased, the current flow rate of the inverter section 3 is used to This is to prevent the voltage applied to the motor 4 from changing.

以上、本実施例によれば、電源電圧の低下に左右される
ことなくインバータの出力電圧を安定して供給できるの
で、電源電圧低下時の誘導電動機との電圧協調を考慮す
る必要がなく誘導電動機の定格電圧を高く設定できる。
As described above, according to this embodiment, the output voltage of the inverter can be stably supplied without being affected by a drop in the power supply voltage, so there is no need to consider voltage coordination with the induction motor when the power supply voltage drops. The rated voltage can be set higher.

従って誘導電動機の定格電流が減少し、もって負荷電流
も減少するので誘導電動機をはじめ直流リアクトル等各
部の銅損を飛躍的に低減できる。
Therefore, the rated current of the induction motor decreases, and the load current also decreases, so that copper loss in various parts such as the induction motor and the DC reactor can be dramatically reduced.

ただし、インバータ部の通流率を定常より小さくするこ
とによってインバータの出力電圧を高くすることができ
るが、これに伴って直流側電流も増大するのでむやみに
誘導電動機の定格電圧を上げるとかえって銅損が増加す
るのみならず主回路素子容量も増加する。
However, although it is possible to increase the output voltage of the inverter by making the current flow rate of the inverter section smaller than the steady state, the DC side current also increases, so if the rated voltage of the induction motor is increased unnecessarily, the copper Not only the loss increases, but also the main circuit element capacitance increases.

しかしインバータ部での無効分増加を考慮しなくてかま
わない状況では、コンバータ部1の通流率λCが飽和(
λc=1)でなくてもインバータ部3の通流率λ1を下
げて、インバータ部3の出力電圧Voを上昇させてもさ
しつかえない。
However, in a situation where there is no need to consider the increase in reactive components in the inverter section, the conduction rate λC of the converter section 1 is saturated (
Even if λc=1), the conduction rate λ1 of the inverter section 3 may be lowered and the output voltage Vo of the inverter section 3 may be increased.

電源電圧と誘導電動機の定格電圧を同程度とするとほと
んどの電源条件でもインバータ部の通流率を変える必要
はなく、従って電動機の定格電流が下がった分だけ負荷
電流も下がりこの場合各部の銅損を20%程度低減する
ことができる。
If the power supply voltage and the rated voltage of the induction motor are the same, there is no need to change the current flow rate of the inverter under most power supply conditions, and therefore the load current will decrease by the amount that the rated current of the motor has decreased. can be reduced by about 20%.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、インバータ部の
通流率で、インバータ部の出力電圧を高くすることがで
きる電流形インバータを得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a current source inverter that can increase the output voltage of the inverter section by changing the conduction rate of the inverter section.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第2
図(a)、(b)はコンバータ部およびインバータ部の
主回路構成図、第3図(a)、 (b)はPWMパルス
と出力電流の関係を示す波形例、第4図は出力電流と還
流率の関係を示す波形例、第5図(a)〜(c)は直流
電圧指令Vt木からコンバータ測道流率λC,インバー
タ側通流率λ鬼および直流電流の増加係数αを出力する
第1図に示す非線形要素の特性図、第6図は電流形イン
バータの原理的構成を示す図である。 1・・・コンバータ部、2・・・直流リアクトル、3・
・・インバータ部、4・・・誘導電動機、14・・・A
SR115・・・ベクトル制御回路、9・・・ACR1
8・・・コンバータ側の通流率λCを設定する非線形要
素、11・・・直流電流の増加分を設定する非線形要素
、13・・パインバータ側の通流率λ1を設定する非線
形要素。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Fig. 1 is a system configuration diagram showing one embodiment of the present invention;
Figures (a) and (b) are main circuit configuration diagrams of the converter section and inverter section, Figures 3 (a) and (b) are waveform examples showing the relationship between PWM pulses and output current, and Figure 4 is the output current and Examples of waveforms showing the relationship between the return current rate and FIGS. 5(a) to (c) output the converter measurement current rate λC, the inverter side conductivity rate λ, and the DC current increase coefficient α from the DC voltage command Vt tree. FIG. 1 is a characteristic diagram of the nonlinear elements shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram showing the principle configuration of a current source inverter. 1...Converter section, 2...DC reactor, 3.
...Inverter section, 4...Induction motor, 14...A
SR115...Vector control circuit, 9...ACR1
8... Nonlinear element that sets the conductivity λC on the converter side, 11... Nonlinear element that sets the increase in DC current, 13... Nonlinear element that sets the conductivity λ1 on the pine converter side. fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、交流を直流に変換し直流電流の制御を行うコンバー
タ部、該コンバータ部の直流電流を平滑する直流リアク
トル、該直流リアクトルに接続され直流を可変電圧可変
周波数の交流電力に変換するインバータ部を備え、該交
流電力によりインバータ部に接続された誘導電動機を駆
動する電流形インバータにおいて、インバータ部は通流
率を可変とする手段を備えていることを特徴とする電流
形インバータ。 2、PWM制御、ベクトル制御が行われるコンバータ部
、インバータ部を備え、インバータ部からの交流出力に
より誘導電動機を駆動する電流形インバータにおいて、
インバータ部は通流率可変手段を備えていることを特徴
とする電流形インバータ。 3、上記請求項第1項、第2項において、インバータ部
は主回路制御素子として自己消弧素子が用いられている
ことを特徴とする電流形インバータ。 4、上記請求項第1項、第2項において、通流率可変手
段は、誘導電動機に加えられる電圧が下ると、通流率を
下げるものであることを特徴とする電流形インバータ。 5、上記請求項第1項、第2項において、通流率可変手
段は、誘導電動機に加えられる電圧が所定値である時は
、通流率を最大値近傍の定格値に定め、誘導電動機に加
えられる電圧が所定値以下になつた時に通流率を下げる
ものであることを特徴とする電流形インバータ。 6、交流を直流に変換し直流電流の制御を行うコンバー
タ部、該コンバータ部の直流電流を平滑する直流リアク
トル、該直流リアクトルに接続され直流を可変電圧可変
周波数の交流電力に変換するインバータ部を備え該交流
電力によりインバータ部に接続された誘導電動機を駆動
する電流形インバータにおいて、インバータ部の通流率
を可変とする手段、上記通流率に対して逆比例の関係で
直流電流を制御する手段を備えていることを特徴とする
電流形インバータ。 7、上記請求項第6項において、通流率可変手段は誘導
電動機に加えられる電圧が下ると通流率を下げ、直流電
流制御手段は、通流率が下ると直流電流を増加させるも
のであることを特徴とする電流形インバータ。 8、上記請求項第7項において、通流率可変手段は、誘
導電動機に加えられる電圧が所定値である時は通流率を
最大値近傍の定格値に定め、誘導電動機に加えられる電
圧が所定値以下になつた時に通流率を下げるものである
ことを特徴とする電流形インバータ。 9、上記請求項第1項、第2項において、通流率可変手
段はコンバータ部の通流率が飽和している状況において
、インバータ部の通流率を下げる特性を備えたものであ
ることを特徴とする電流形インバータ。 10、上記請求項第1項、第2項において、通流率可変
手段はコンバータ部の現実の入力電圧と定格電圧の比と
等しくなる通流率を与えるものであることを特徴とする
電流形インバータ。 11、上記請求項第1項、第2項において、通流率可変
手段がコンバータ部の現実の入力電圧と定格電圧の比と
著しくなる通流率を与える時、上記比の逆数分だけコン
バータ部からインバータ部へ流す直流電流を増加させる
直流電流制御手段が設けられていることを特徴とする電
流形インバータ。
[Scope of Claims] 1. A converter section that converts alternating current into direct current and controls the direct current, a direct current reactor that smoothes the direct current of the converter section, and a variable voltage variable frequency alternating current power connected to the direct current reactor. A current source inverter that includes an inverter section that converts AC power into AC power, and drives an induction motor connected to the inverter section using the AC power, the inverter section being equipped with means for making the conduction rate variable. inverter. 2. In a current source inverter that includes a converter section and an inverter section in which PWM control and vector control are performed, and drives an induction motor with AC output from the inverter section,
A current source inverter characterized in that the inverter section is equipped with means for varying the current conduction rate. 3. The current source inverter according to claim 1 or 2, wherein the inverter section uses a self-extinguishing element as a main circuit control element. 4. The current source inverter according to claim 1 or 2, wherein the conduction rate variable means lowers the conduction rate when the voltage applied to the induction motor decreases. 5. In the above claims 1 and 2, when the voltage applied to the induction motor is a predetermined value, the conduction rate variable means sets the conduction rate to a rated value near the maximum value, and A current source inverter characterized in that the conduction rate is reduced when the voltage applied to the inverter falls below a predetermined value. 6. A converter section that converts alternating current into direct current and controls the direct current, a direct current reactor that smoothes the direct current of the converter section, and an inverter section that is connected to the direct current reactor and converts direct current into alternating current power with variable voltage and variable frequency. In a current source inverter that drives an induction motor connected to an inverter section with said AC power, means for varying the conduction rate of the inverter section, controlling the DC current in inverse proportion to said conduction rate. A current source inverter comprising: 7. In the above claim 6, the conduction rate variable means lowers the conduction rate when the voltage applied to the induction motor decreases, and the DC current control means increases the DC current when the conduction rate decreases. A current source inverter characterized by: 8. In claim 7, the conduction rate variable means sets the conduction rate to a rated value near the maximum value when the voltage applied to the induction motor is a predetermined value; A current source inverter characterized in that the current source inverter reduces the conduction rate when the current flow rate falls below a predetermined value. 9. In the above claims 1 and 2, the conduction rate variable means has a characteristic of lowering the conduction rate of the inverter section in a situation where the conduction rate of the converter section is saturated. A current source inverter featuring: 10. The current type according to claims 1 and 2, characterized in that the conduction rate variable means provides a conduction rate equal to the ratio of the actual input voltage to the rated voltage of the converter section. inverter. 11. In the above claims 1 and 2, when the conduction rate variable means provides a conductivity that is significantly greater than the ratio between the actual input voltage of the converter section and the rated voltage, the converter section is adjusted by the reciprocal of the ratio. A current source inverter, characterized in that it is provided with direct current control means for increasing the direct current flowing from the source to the inverter section.
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