JPH02219499A

JPH02219499A - 交流電動機の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH02219499A
Application number: JP1038253A
Authority: JP
Inventors: Yoshishi Nomura; 野村　芳士; Isamu Ukai; 鵜飼　勇
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は自己消弧素子を使用したインバータを電源とし
て交流電動機を駆動する交流電動機の駆動＃Ｊ御装置に
かかり、特に自己消弧素子間の電流バランスを改善する
制御回路に関するものである。

（従来の技術）ＧＴＯサイリスタなどの自己消弧素子を使用したインバ
ータでは、その容量を拡大する方法として素子を直接に
並列接続する方法、種数のインバータを相間リアクトル
を介して接続する方法などがある。

この場合、前者では素子の特性をきびしく選定する必要
があるが、後者では相間リアクトルの作用で電流バラン
スを行っているので、素子の選定が容易である。

また素子をブリッジに接続したブリッジ形インバータで
は、上下の素子が同時にオンにならないように両者の制
御パルス間にデッドタイムをあたえるデッドタイム発生
回路が設けられている。

しかしながら上記相聞リアクトルを用いた場合にも、Ｇ
Ｔ○素子のターンオフ時間のばらつきによる不平衡電流
が発生し、特にインバータ周波数の低いときに問題にな
る。

すなわち一般にＧＴＯサイリスタのターンオフ時間はｌ
Ｏ〜２０．であり、そのばらつきも数μｓになる。これ
に対してターンオン時間は数μｓであり、そのばらつき
は１ｕｓ以下になるので、ターンオン時間のばらつきに
よる影響は小さい。

上記ターンオフ時間のばらつきによる不平衡電流は相間
リアクトルを流れ、相間リアクトルは半サイクルごとに
リセットされるので、インバータ周波数が高いときは相
間リアクトルが飽和せずに電流バランスが行われるが、
インバータ周波数が低いとリセット周期が長くなって相
間リアクトルに飽和が生ずるので電流バランスが不十分
となる。

これを改善するために、上記のデッドタイムを電流アン
バランスに応じて自動調整し、素子のオンオフ時間を制
御するパルス信号の幅を一定時間延長または短縮させる
方法が提案されている（特願昭５９−２９８４１１１電
力変換器の電流制御装置）。

第４図はその基本回路図であり、相間リアクトル４の電
流アンバランスを電流差検出器６４で検出し、増幅器６
５およびレベル検出器６６、６７を介してその極性およ
び大きさを取出し、パルス幅可変回路６０〜６３を介し
て、デッドタイム発生回路１１の出力する制御パルスｖ
１ｉｕおよびＶ　Ｌ　Ｉ　Ｘの幅を延長または短縮させ
、駆動回路１２ａ、　１２ｂ、　１３ａ、　１３ｂを介
してそれぞれ自己消弧素子２１．３１．２４．３４を駆
動している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記提案特許の場合には、出力部に相間
リアクトルまたは個別リアクトルが必要であること、変
換器部の自己消弧素子不良や電動機への接続線の絶縁不
良などで主回路相間で短絡が発生した場合、主回路直流
部からのバックパワーが大きくなって爆発などの大事故
に拡大する恐れがあること、さらに接続線の容量が大き
くなって特殊線が必要になり、また工事を含む設備費も
上昇するという問題がある。

本発明は上記の問題を考慮してなされたもので、特に交
流電動機駆動用の自己消弧素子ブリッジインバータの電
流バランスを比較的簡単な回路構成によって改善した交
流電動機の駆動制御装置を提供することを目的としてい
る。

【発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）本発明は、交流電動機の同一スロットにそれぞれ絶縁さ
れた２組のコイルを設けて対応する２つのインバータに
接続し、これら２つのインバータ間の不平衡電流を検出
し、電流の小さい方のインバータブリッジの駆動信号の
幅を電流の大きい方のインバータブリッジの駆動信号の
幅より広くすることによって電流バランスを改善した交
流電動機の駆動制御装置である。

（実施例）本発明の一実施例を第１図〜第３図に示す。第１図は本
発明のシステム構成図、第２図はその制御ブロック図、
第３図は基本制御回路図である。

第１図において、直流電源１ａ、　ｌｂ、インバータブ
リッジ２，３．および相電流を検出する電流検出器６４
ａ、　６４ｂを持ったそれぞれ独立した２つのインバー
タの出力に２つの独立した巻線を有する交流電動機７の
各巻線が接続されている。

一方、その制御回路は第２図の制御ブロック図に示すよ
うに、交流電動機の速度を設定する速度設定器８、実速
度を検出する速度センサ１０１、速度センサｌ旧の出力
をアナログ信号に変換するＲ／Ｄコンバータ１０２．　
　設定速度と実速度との差を増幅する演算増幅器１０３
、　その出力をベクトル演算するベクトル演算器１０４
．電流制御演算増幅器１０５、　ＰＷＭ制御回路１０．
デッドタイム発生回路１１、分配器６０〜６３．６５〜
６７、および駆動回路１２゜１３から構成されている。

第３図は本発明の主たる基本動作回路を示すもので、前
述した既出願特許による第４図の内容と同一の部分につ
いては同一の符号を付している。

また第３図ではインバータブリッジは一相分（Ｕ相）を
示すと共に、制御回路はデッドタイム発生回路１１以降
を示している。

第３図は、第４図の構成に比べて交流電動機の同一スロ
ットに巻かれ且つ絶縁された２巻線コイルにそれぞれ対
応するインバータの出力を接続すると共に、相関リアク
トル４を除去して電流検出器６４ａ、　６４ｂを追加し
ており、さらに差動増幅器６５、レベル検出器６６、６
７およびパルス幅可変回路６０〜６３が設けられており
、また駆動回路は、各ブリッジごとに２つの絶縁された
駆動回路１２ａ、　１２ｂ。

１３ａ、　１３ｂに分割されている。

差動増幅器６５は２つのインバータブリッジの出力電流
ｉ工、１２の差Δｉを検出し、適当なレベルに増幅して
レベル検出器６６、６７に送る。

以下、　６６、６７以降１１．６０〜６３．１２ａ、　
１２ｂ、　１３ａ。

１３ｂの動作は前述した第４図の場合と同じである。

本発明では、相間リアクトルまたはりアクドルが除去さ
れていること、および交流電動機のコイルを２重巻線と
していることがその大きな特徴である。

すなわち同一スロットに巻かれた２つの巻線は交流的に
は結合しているので、２つの独立インバータの自己消弧
素子の動作時間の差による磁束変化が打消す方向の場合
、電動機の洩れリアクタンス分による抑制が減って非常
に大きな電流となり。

過電流による素子破損などを生ずる。

しかし、電動機の同一スロットに巻かれた２つの巻線は
、厳密には電気的に全く同一特性に巻くことは不可能で
あり、数百ＫＷの電動機では数μＨ〜数百μＨの差があ
る。

さらに２つのインバータ出力から電動機までの電線は、
数十メートル以上となって電線のインダクタンスも大き
くなる。従ってインバータ個別の自己消弧素子相間から
見たインダクタンスは、素子の動作時間差によるリアク
タンス減を考慮しても数十μＨ〜数百μＨあることにな
る。

一方、ＧＴＯやＧＴＲなどの高速スイッチング自己消弧
素子では、同一定格素子の場合のばらつきは、駆動回路
の遅れを含めて、数μｓｅｃ以下である。

すなわち前述した２つのインバータの動作時間差による
磁束変化の打消しは、　この数μｓｅｃの間発生するこ
とになる。

しかし、前述の配線を含めた電動機のりアクタンスは数
十μＨあり、抑制リアクトルを有するのと等価となり、
過大な電流は流れない。

例えば自己消弧素子の動作時間差ΔＴ（駆動部を含む）
を５μｓ、ＤＣブス電圧Ｖｏｃを６００　Ｖ、電動機電
流１巻線分定格電流を５０ＯＡ　として抑制リップル電
流ΔＩ＆ｌＯ％（５０Ａ）にする場合の抑制リアクタン
スＬは、概算してすなわち６０μＨとなり、抑制リアクトルを新たに設け
なくても安定な運転ができることになる。

また電動機とインバータ間にリアクトルを追加すること
も可能であり、さらに全く磁路が異なる２巻線電動機に
適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＧＴＯなど自己消
弧素子を用いた大容量の電力変換器で交流電動機を駆動
するとき、交流電動機を２重巻線にすることによって相
間リアクトルを用いることなく低周波領域でも効果的に
電流バランスを改善できる合理的な交流電動機の駆動制
御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図はその制御ブロック図、第３図は本発明の基本的動作
回路図、第４図は従来の電流バランスの基本的動作回路
図である。１　、　ｌａ、　ｌｂ・・・直流電源２．３・・・インバータブリッジ７・・・交流電動機　　　８・・・速度設定器１０・・
・ＰＷＭ制御回路１１・・・デッドタイム発生回路１２、１２ａ、　１２ｂ、　１３ａ、　１３ｂ−駆動回
路２１〜２６．３１〜３６・・・自己消弧素子４１〜４
６．５１〜５６・・・ダイオード６０〜６３・・・パル
ス幅可変回路６４・・・差電流検出器　　６４ａ、　６４ｂ・・・電
流検出器６５・・・演算増幅器　　　６６、６７・・・
レベル検出器１０１・・・速度検出器　１０２・・・速
度アナログ変換器１０３・・・速度制御増幅器　１０４
・・・ベクトル演算器１０５・・・電流制御増幅器第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

自己消弧素子を直列に接続したアームの中点から出力を
取り出す複数のブリッジ形インバータの出力を、独立に
巻かれた複数の巻線を有する交流電動機の各巻線に接続
して交流電動機を駆動する交流電動機の駆動制御装置に
おいて、上記複数のインバータの出力電流の差を検出し
、検出した出力電流の大小関係に応じて上記各インバー
タの自己消弧素子のオンオフ時間を制御するパルス幅を
延長または短縮するパルス幅可変回路を設けたことを特
徴とする交流電動機の駆動制御装置。