JPH033471B2 - - Google Patents

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JPH033471B2
JPH033471B2 JP3599483A JP3599483A JPH033471B2 JP H033471 B2 JPH033471 B2 JP H033471B2 JP 3599483 A JP3599483 A JP 3599483A JP 3599483 A JP3599483 A JP 3599483A JP H033471 B2 JPH033471 B2 JP H033471B2
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circulating current
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JP3599483A
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JPS59162772A (en
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Shigeru Tanaka
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH033471B2 publication Critical patent/JPH033471B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/27Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は誘導電動機、同期電動機等を駆動する
ための可変電圧可変周波数電源として用いられる
循環電流式サイクロコンバータ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a circulating current type cycloconverter device used as a variable voltage variable frequency power source for driving an induction motor, a synchronous motor, etc.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般にサイクロコンバータは、商用周波数の交
流電力を別の周波数の交流電力に直接変換する電
力変換装置であり、誘導電動機や同期電動機を駆
動するための可変電圧可変周波数電源として広く
使われている。
In general, a cycloconverter is a power conversion device that directly converts AC power at a commercial frequency into AC power at a different frequency, and is widely used as a variable voltage variable frequency power source for driving induction motors and synchronous motors.

このサイクロコンバータの方式は大きく分けて
循環電流式と非循環電流式とがある。前者は正群
コンバータと負群コンバータを同時に動作させ、
2つのコンバータの出力電圧の平均値により負荷
に供給する電流を制御している。それに対し後者
は正群コンバータあるいは負群コンバータを負荷
電流の方向によつて交互に動作させ、どちらか一
方のコンバータの出力電圧が負荷に印加される。
The methods of this cycloconverter are broadly divided into circulating current type and non-circulating current type. The former operates the positive group converter and negative group converter simultaneously,
The current supplied to the load is controlled by the average value of the output voltages of the two converters. On the other hand, in the latter, the positive group converter or the negative group converter is operated alternately depending on the direction of the load current, and the output voltage of either converter is applied to the load.

非循環電流式サイクロコンバータは正群コンバ
ータから負群コンバータに動作を切換える時、あ
るいは逆に負群コンバータから正群コンバータに
切換える時、負荷電流を一旦零にしなければなら
ず、負荷電流歪みが大きくなる欠点がある。従つ
て、負荷電流の休止期間があまり問題とならない
低周波数(電源周波数の3程度)の負荷に用途が
限定されている。
When switching operation from a positive group converter to a negative group converter, or conversely from a negative group converter to a positive group converter, a non-circulating current type cycloconverter must temporarily reduce the load current to zero, resulting in large load current distortion. There is a drawback. Therefore, the application is limited to low frequency loads (approximately 3 times the power supply frequency) in which the load current rest period is not a big problem.

これに対し循環電流式サイクロコンバータは正
群及び負群コンバータは常に動作しており負荷電
流を一旦零にする必要はない。故に負荷電流の波
形歪みは小さく出力周波数の上限値を高くできる
利点がある。
On the other hand, in the circulating current type cycloconverter, the positive group and negative group converters are always operating, and there is no need to once reduce the load current to zero. Therefore, there is an advantage that the waveform distortion of the load current is small and the upper limit of the output frequency can be increased.

このように循環電流式サイクロコンバータは電
流歪みの少ない正弦波電流を負荷に供給すること
ができ循環電流を利用して受電端の無効電力制御
できる等の利点を有するが正群コンバータと負群
コンバータの間に直流リアクトルが必要となり装
置の主回路構成を複雑にし、非循環電流式サイク
ロコンバータと比較した場合、高価なシステムと
なり寸法形状も大きくなる欠点があつた。また直
流リアクトルには循環電流だけなく負荷電流も加
わつて流れるためその巻線及び鉄心はいきおい大
型になる傾向にあり、大容量装置では電源トラン
スなみの設置面積を用意しなければならない等の
欠点があつた。
In this way, the circulating current type cycloconverter has advantages such as being able to supply a sine wave current with less current distortion to the load and controlling the reactive power at the receiving end using the circulating current. A DC reactor is required between the converters, which complicates the main circuit configuration of the device, and when compared with a non-circulating current type cycloconverter, the system has the disadvantage of being expensive and larger in size and shape. In addition, since not only circulating current but also load current flows through a DC reactor, its windings and core tend to be large, and large-capacity equipment has drawbacks such as having to prepare an installation space comparable to that of a power transformer. It was hot.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、装置の小型軽量化を図り得る循環電流式サ
イクロコンバータ装置を供給することを目的とす
る。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a circulating current type cycloconverter device that can be made smaller and lighter.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明では上記目的を達成するために、正群コ
ンバータ及び負群コンバータの出力端子を直流リ
アクトルを介することなく負荷に接続し、電源ト
ランスの2次側もれインダクタンスを正群コンバ
ータ、負群コンバータ間を循環する循環電流の脈
動を十分小さく抑えられる程度に大きくして、2
次側もれインダクタンスにより直流リアクトルを
代用するようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention connects the output terminals of the positive group converter and the negative group converter to the load without going through a DC reactor, and connects the secondary side leakage inductance of the power transformer to the positive group converter and the negative group converter. The pulsation of the circulating current circulating between the two
A DC reactor is used instead of the leakage inductance on the next side.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例を第1図乃至第5図を参照し
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

第1図において、1は三相交流電源(以下電源
と称す)、2は電源トランス、3は循環電流式サ
イクロコンバータ本体(以下サイクロコンバータ
本体と称す)、4は負荷である。サイクロコンバ
ータ本体3は正群コンバータ5,6、及び負群コ
ンバータ7,8からなり、従来装置にあつた直流
リアクトルはなく、両コンバータ5,6,7,8
の入力端子は電源トランス2に出力端子は負荷4
に接続されており、電源1の三相交流電力を可変
電圧可変周波数電力に変換して、負荷4に供給す
る。電源トランス2は1次側デルタ結線に対し、
2次側に2個のスター結線と2個のデルタ結線を
有しており、各コンバータ5,6,7,8を絶縁
して、電力を供給している。サイクロコンバータ
本体3は12パルス制御方式としており、また電源
トランス2は従来装置に使用されていた電源トラ
ンスに比べ、2次側のもれインダクタンスが大き
くなるように設計されている。
In FIG. 1, 1 is a three-phase AC power source (hereinafter referred to as a power source), 2 is a power transformer, 3 is a circulating current type cycloconverter body (hereinafter referred to as a cycloconverter body), and 4 is a load. The cycloconverter main body 3 consists of positive group converters 5, 6 and negative group converters 7, 8, and there is no DC reactor as in conventional devices, but both converters 5, 6, 7, 8.
The input terminal is power transformer 2 and the output terminal is load 4.
It converts the three-phase AC power of the power supply 1 into variable voltage variable frequency power and supplies it to the load 4. Power transformer 2 has a primary side delta connection,
It has two star connections and two delta connections on the secondary side, and supplies power to each converter 5, 6, 7, and 8 while insulating them. The cycloconverter body 3 uses a 12-pulse control system, and the power transformer 2 is designed to have a larger leakage inductance on the secondary side than power transformers used in conventional devices.

第2図は第1図の正群コンバータの1つ5とそ
の交流側端子に接続された電源トランス2の2次
側スター結線20の等価回路を表わしたもので、
21〜26はサイリスタ素子であり三相ブリツジ
接続され、u,v,wは電源トランス2の2次側
相電圧、lu,lv,lwは電源トランス2の2次側も
れインダクタンスである。なお電源トランス2の
2次巻線の抵抗分は十分小さいとして無視する。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of one of the positive group converters 5 in FIG. 1 and the secondary star connection 20 of the power transformer 2 connected to its AC side terminal.
21 to 26 are thyristor elements connected in a three-phase bridge, u, v, w are secondary phase voltages of the power transformer 2, and lu, lv, lw are secondary leak inductances of the power transformer 2. Note that the resistance of the secondary winding of the power transformer 2 is ignored as it is sufficiently small.

サイリスタ21と25が導通している状態を考
えると循環電流IOは電圧u→もれインダクタンス
lu→サイリスタ21→負群コンバータ7,8→正
群コンバータ6→サイリスタ25→もれインダク
タンスlv→電圧vの経路に流れる。また、負荷電
流ILは電圧u→もれインダクタンスlu→サイリス
タ21→負荷4→正群コンバータ6→サイリスタ
25→もれインダクタンスlv→電圧vの経路に流
れる。
Considering the state in which thyristors 21 and 25 are conducting, the circulating current I O is the voltage u → leakage inductance
lu→thyristor 21→negative group converters 7, 8→positive group converter 6→thyristor 25→leakage inductance lv→voltage v. Further, the load current I L flows in the path of voltage u→leakage inductance lu→thyristor 21→load 4→positive group converter 6→thyristor 25→leakage inductance lv→voltage v.

すなわち、電源トランス2の2次側もれインダ
クタンスlvは循環電流IOの経路及び負荷電流IL
経路の両方に入つていることがわかる。故に2次
もれインダクタンスlvによつて従来の直流リアク
トルの役目をはたさせることができその値を適当
に選ぶことにより循環電流IOの脈動十分小さくお
さえることができる。
That is, it can be seen that the secondary side leakage inductance lv of the power transformer 2 enters both the path of the circulating current I O and the path of the load current I L. Therefore, the secondary leakage inductance lv can serve as a conventional DC reactor, and by appropriately selecting its value, the pulsation of the circulating current I O can be kept sufficiently small.

しかし、もれインダクタンスlu,lv,lwはコン
バータ5,6,7,8の転流に関係しむやみに大
きくすることは不経済であり装置の寸法形状を逆
に増加する結果になる。正群コンバータ5の点弧
位相角をα、転流重なり角をu、トランス2次巻
線の相電圧実効値をV2、コンバータの出力電流
をIP、トランスのもれリアクタンスをxsとした場
合次式の関係が成り立つ。
However, since the leakage inductances lu, lv, and lw are related to the commutation of the converters 5, 6, 7, and 8, increasing them unnecessarily is uneconomical and results in an increase in the size and shape of the device. The firing phase angle of the positive group converter 5 is α, the commutation overlap angle is u, the effective value of the phase voltage of the transformer secondary winding is V 2 , the output current of the converter is I P , and the leakage reactance of the transformer is xs In this case, the following relationship holds true.

xs=2πfls ……(2) f:電源周波数 ls:もれインダクタンス(1相分) 故にトランスのもれインダクタンスlsを増加す
ると転流重なり角uが増加し、コンバータの制御
可能範囲をせばめる結果となる。
xs = 2πfls ... (2) f: Power supply frequency ls: Leakage inductance (for one phase) Therefore, when the leakage inductance ls of the transformer is increased, the commutation overlap angle u increases, resulting in a narrowing of the controllable range of the converter. becomes.

点弧位相角の上限値αlimitを140゜、転流余有角
γを20゜とした場合、α=140゜、α+u=180゜−
20゜=160゜を(1)式に代入し が得られる。ここで電源トランスの定格2次電流
I2をI2=√23・Pに選べば、(3)式で与えられ
た値は電源トランス2のパーセントもれリアクタ
ンスに等しくなる。通常の電源トランスの設計で
はパーセントもれリアクタンスは5〜10%程度に
選ぶから(3)式の値はその2〜3倍ということにな
るが製作上はそれほど困難ではない。
When the upper limit value αlimit of the ignition phase angle is 140° and the residual commutation angle γ is 20°, α=140°, α+u=180°−
Substitute 20°=160° into equation (1) is obtained. Here, the rated secondary current of the power transformer
If I 2 is chosen to be I 2 =√23· P , the value given by equation (3) will be equal to the percent leakage reactance of power transformer 2. In the design of a normal power transformer, the percentage leakage reactance is selected to be about 5 to 10%, so the value of equation (3) is two to three times that value, but it is not that difficult to manufacture.

次に(3)式で与えられた値のもれインダクタンス
ls(ls=xs/2πf)によつてどの程度循環電流IO
脈動をおさえるか検討する。
Next, the leakage inductance of the value given by equation (3)
Let's consider how much the pulsation of the circulating current I O can be suppressed by ls (ls = xs/2πf).

第3図は第1図のサイクロコンバータ装置の簡
易等価回路を示したものでLOは電源トランス2
の2次もれインダクタンスを直流リアクトルに置
き換えた値を示す。コンバータ5,6,7,8が
全て2素子導通している場合等価直流リアクトル
LOはLO=8×ls(lsは2次側1相分もれインダク
タンス)となる。またコンバータ5,6,7,8
の全てが重なり期間にあり3素子導通している場
合LO=4×1.5×ls=6lsとなる。
Figure 3 shows a simplified equivalent circuit of the cycloconverter device shown in Figure 1, where L O is the power transformer 2.
This shows the value when the secondary leakage inductance of is replaced with a DC reactor. Equivalent DC reactor when all two elements of converters 5, 6, 7, and 8 are conductive
L O is L O =8×ls (ls is the leakage inductance of one phase on the secondary side). Also converter 5, 6, 7, 8
are all in the overlapping period and the three elements are conducting, L O =4×1.5×ls=6ls.

電圧Eは電源トランス2の2次電圧の合成値で
スター巻線とデルタ巻線に電圧位相差が30゜ある
ことから2次相電圧V2に対して次の関係がある。
The voltage E is a composite value of the secondary voltages of the power transformer 2, and since there is a voltage phase difference of 30° between the star winding and the delta winding, the voltage E has the following relationship with the secondary phase voltage V2 .

E=2・√3V2cos15゜ ……(4) 第4図は循環電流IOの波形図を示すもので、脈
動が最大になる時のコンバータ5,6,7,8の
点弧位相角αは90゜でそのピーク値Ipeakは次式の
ようになる。
E=2・√3V 2 cos15゜ ...(4) Figure 4 shows the waveform diagram of the circulating current I O , and the firing phase angles of converters 5, 6, 7, and 8 when the pulsation reaches its maximum. α is 90° and its peak value Ipeak is as shown in the following equation.

ただしω=2πf β=(π/p) p=12:制御パルス数 LO=8lsとして(3)式及び(4)式を(5)式に代入する
すなわち出力電流IPの18.96%だけ循環電流が
脈動することになる。
However, when ω=2πf β=(π/p) p=12: Number of control pulses L O =8ls and substitute equations (3) and (4) into equation (5), In other words, the circulating current pulsates by 18.96% of the output current I P.

この値は循環電流制御に際し、あまり問題とな
らないものであり、十分に直流リアクトルの代わ
りをはたすことができる。またサイクロコンバー
タ本体3の制御パルス数を増加させた場合、その
効果は顕著に現われ24パルス制御方式では12パル
ス制御方式より循環電流IOの脈動はさらに約1/4
程度に減少する。
This value does not pose much of a problem when controlling the circulating current, and can be used as a sufficient substitute for a DC reactor. In addition, when the number of control pulses of the cycloconverter main body 3 is increased, the effect becomes noticeable, and in the 24-pulse control method, the pulsation of the circulating current I O is reduced to about 1/4 more than in the 12-pulse control method.
decrease to a certain degree.

なお、電源トランス2の2次もれインダクタン
スlu,lv,lwを増加させたことに伴ない電源トラ
ンス2の寸法形状が多少大きくなる傾向にはある
が、直流リアクトルがなくなつたことによる寸法
形状の縮小化の効果の方がはるかに大きい。
Note that the dimensions and shape of the power transformer 2 tend to increase somewhat due to the increase in the secondary leakage inductances lu, lv, and lw of the power transformer 2, but the dimensions and shape of the power transformer 2 tend to become larger due to the elimination of the DC reactor. The effect of downsizing is much greater.

また非循環電流式サイクロコンバータと比較し
た場合、出力電流の歪みが小さく出力周波数の上
限値を高くとることができる。
Furthermore, when compared with a non-circulating current type cycloconverter, the distortion of the output current is small and the upper limit value of the output frequency can be set high.

従つて本実施例によれば、従来必要とされた直
流リアクトルを除去できるため装置の構成が簡単
になり、それに伴ない配線が簡略化され、装置全
体の小形軽量化を図り得る循環式サイクロコンバ
ータ装置を提供することができる。
Therefore, according to this embodiment, the configuration of the device is simplified because the DC reactor that was conventionally required can be removed, and the wiring is accordingly simplified, making it possible to reduce the size and weight of the entire device. equipment can be provided.

次に第1図に示す装置の無効電力制御装置につ
いて第1図及び第5図を参照して説明する。
Next, the reactive power control device of the device shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIGS. 1 and 5.

第1図において、50は変成器、51は変流器
であり、受電端の三相交流電圧、電流を検出す
る。52は無効電力演算回路であり、受電端の電
圧、電流から無効電力量Qを算出する。53,5
4,55は変流器であり、それぞれ正群コンバー
タ5,6の出力電流IP、負群コンバータ、7,8
の出力電流IN、負荷電流ILを検出する。
In FIG. 1, 50 is a transformer, and 51 is a current transformer, which detects three-phase AC voltage and current at the receiving end. 52 is a reactive power calculation circuit, which calculates the amount of reactive power Q from the voltage and current at the power receiving end. 53,5
4 and 55 are current transformers, and the output currents I P of the positive group converters 5 and 6, and the negative group converters 7 and 8, respectively.
Detects the output current I N and load current IL .

第5図において、C1,C2,C3は比較器、A1
A2は加算器、56,57,58は制御補償回路
59は反較増幅器、60,61は位相制御回路で
ある。
In Fig. 5, C 1 , C 2 , C 3 are comparators, A 1 ,
A 2 is an adder, 56, 57, 58 are control compensation circuits 59 are anti-comparison amplifiers, and 60, 61 are phase control circuits.

負荷電流ILは次のように制御される。 The load current IL is controlled as follows.

比較器C1によつて負荷電流検出値ILとその指令
値I* Lを比較し、その偏差ε1=I* L−ILを制御補償回
路56に入力する。制御補償回路56は制御系の
安定化あるいは反答性を考慮して設計されるがこ
こでは簡単のため比例要素(増幅率K1倍)だけ
として説明する。偏差ε1はK1倍され加算器A1
介して正群コンバータの位相制御回路60に入力
され、もう1つは反転増幅器59(増幅率1倍)
で反転し、加算器A2を介して負群コンバータの
位相制御回路61に入力される。ここで循環電流
ILの制御系の制御補償回路57からの出力信号が
十分小さいものと考えると正群コンバータ5,6
の点弧位相角αPに対し負群コンバータ7,8の点
弧位相角αNは、αN=180゜−αPとなつて両コンバー
タの出力電圧VP及びVNは次式のように表わされ
る。
The detected load current value I L and its command value I * L are compared by the comparator C 1 , and the deviation ε 1 = I * L − I L is input to the control compensation circuit 56 . The control compensation circuit 56 is designed in consideration of stabilization or responsiveness of the control system, but for the sake of simplicity, only a proportional element (amplification factor K 1 times) will be explained here. The deviation ε 1 is multiplied by K 1 and input to the phase control circuit 60 of the positive group converter via the adder A 1 , and the other is input to the inverting amplifier 59 (amplification factor 1x).
The signal is inverted at , and input to the phase control circuit 61 of the negative group converter via the adder A 2 . Here the circulating current
Considering that the output signal from the control compensation circuit 57 of the control system of I L is sufficiently small, the positive group converters 5 and 6
The firing phase angle α N of negative group converters 7 and 8 is α N = 180° − α P with respect to the firing phase angle α P of , and the output voltages V P and V N of both converters are as follows: is expressed in

VP=kV・VS・cosαP ……(7) VN=−kV・VS・cosαN =−kV・VS・cos(180゜−αP)=VP
……(8) ただし、kV:変換定数,VS:電源電圧 すなわち、両コンバータの出力電圧VP及びVN
は一致し直流リアクトルに印加される電圧VP
VNが零となる(実際には電圧リツプル分だけ印
加されるが説明を簡単にするため当該リツプル分
を無視する)ので循環電流IOはほとんど流れな
い。
V P =k V・V S・cosα P ……(7) V N =−k V・V S・cosα N =−k V・V S・cos (180°−α P )=V P
...(8) However, k V : conversion constant, V S : power supply voltage, i.e., the output voltages V P and V N of both converters
match and the voltage applied to the DC reactor V P
Since V N becomes zero (actually, only the voltage ripple is applied, but to simplify the explanation, the ripple will be ignored), so almost no circulating current I O flows.

負荷端子には上記出力電圧VP及びVNの平均値
(VP+VN)/2が印加され、この平均値を制御す
ることにより負荷電流ILを制御している。
The average value (V P +V N )/2 of the output voltages V P and V N is applied to the load terminal, and the load current I L is controlled by controlling this average value.

I* L>ILとなつた場合、ε1は正の値となりK1倍さ
れて位相制御回路60にはK1・ε1が入力され位
相制御回路61には−K1・ε1が入力される。そ
の結果各コンバータの出力電圧VP,VNは第1図
中の矢印の方向に増加しその平均値(VP
VN)/2を増加させる。故に負荷電流ILは矢印
の向きに増加してIL=I* Lとなるように制御され
る。
When I * L > I L , ε 1 becomes a positive value and is multiplied by K 1. K 1 ·ε 1 is input to the phase control circuit 60, and −K 1 ·ε 1 is input to the phase control circuit 61 . is input. As a result, the output voltages V P and V N of each converter increase in the direction of the arrow in Figure 1, and their average value (V P +
V N )/2. Therefore, the load current I L is controlled to increase in the direction of the arrow so that I L =I * L.

I* L<ILとなつた場合も同様に制御され負荷電流
ILは常にその指令値I* Lに一致するように制御され
る。負荷電流指令値I* Lを正弦波状に変化させれば
それに追従して負荷電流ILも正弦波電流となる。
When I * L < I L , the load current is controlled in the same way.
IL is always controlled to match its command value I * L . If the load current command value I * L is changed in a sinusoidal manner, the load current I L will follow it and become a sinusoidal current.

次に循環電流IOの制御動作を説明する。 Next, the control operation of the circulating current I O will be explained.

循環電流IOは正群コンバータ5,6の出力電流
IP、負群コンバータ7,8の出力電流IN及び負荷
電流ILの検出値から次の演算を行うことにより求
めることができる。
Circulating current I O is the output current of positive group converters 5 and 6
It can be determined by performing the following calculation from the detected values of I P , the output current I N of the negative group converters 7 and 8, and the load current IL .

IO=(IP+IN−|IL|)/2 ……(9) ただし|IL|はILの絶対値とする。 I O = (I P + I N − | I L |)/2 ... (9) where | I L | is the absolute value of I L.

比較器C3によつて上記循環電流検出値IOとその
指令値I* Oを比較し、その偏差ε3=I* O−IOを次の制
御補償回路57(簡単のため増幅率K2倍の比例
要素とする)に入力する。制御補償回路57の出
力信号K2・ε3を前記加算器A1及びA2に入力する。
その結果前記位相制御回路PH−P及びPH−N
の入力V〓P,V〓Nは次式のようになる。
Comparator C 3 compares the circulating current detection value I O and its command value I * O , and calculates the deviation ε 3 = I * O − I O to the next control compensation circuit 57 (for simplicity, the amplification factor K 2 times the proportional element). The output signal K 2 ·ε 3 of the control compensation circuit 57 is input to the adders A 1 and A 2 .
As a result, the phase control circuits PH-P and PH-N
The inputs V〓 P and V〓 N are as follows.

V〓P=K1・ε1+K2・ε3 ……(10) V〓N=−K1・ε1+K2・ε3 ……(11) 従つてK2・ε3の分だけ両コンバータの出力電
圧のバランスはくずれVP≠VNとなる。
V〓 P = K 1・ε 1 +K 2・ε 3 ...(10) V〓 N = −K 1・ε 1 +K 2・ε 3 ...(11) Therefore, both sides are equal to K 2・ε 3 The output voltage of the converter is unbalanced and V P ≠ V N .

I* O>IOの場合、偏差ε3=I* O−IOは正の値となつ
てVP>VNとなる。故に電源トランス2の2次側
もれインダクタンスlu,lv,lwに差電圧VP−VN
が印加され循環電流IOを増加させる。
When I * O > I O , the deviation ε 3 = I * O − I O becomes a positive value, and V P > V N. Therefore, the differential voltage V P −V N across the secondary side leakage inductances lu, lv, and lw of power transformer 2
is applied to increase the circulating current I O.

逆にI* O<IOとなつた場合、ε3が負の値となつ
て、VP<VNとなり循環電流IOを減少させる。最
終的にIO=I* Oとなつて落ち着く。
Conversely, when I * O < I O , ε 3 becomes a negative value, and V P < V N , reducing the circulating current I O. Eventually, it settles down to I O = I * O.

この循環電流制御に伴ない両コンバータの出力
電圧VP及びVNが変化するが、負荷に印加される
電圧(VP+VN)/2は影響を受けず負荷電流制
御は前述のように行われる。
Although the output voltages V P and V N of both converters change due to this circulating current control, the voltage applied to the load (V P +V N )/2 is not affected and the load current control continues as described above. be exposed.

次にサイクロコンバータ装置の受電端の無効電
力制御について説明する。
Next, reactive power control at the power receiving end of the cycloconverter device will be explained.

受電端には一定の進み無効電力をとる進相コン
デンサ62が接続されておりサイクロコンバータ
がとる遅れ無効電力がこの進み無効電力と等しく
なるように制御すれば、電源からは常に有効電力
のみを供給することになる。
A phase advance capacitor 62 that takes a certain amount of leading reactive power is connected to the power receiving end, and if the lagging reactive power taken by the cycloconverter is controlled to be equal to this leading reactive power, only active power is always supplied from the power supply. I will do it.

まず、受電端の電圧、電流の変成器50及び変
流器51によつて検出し、無効電力演算回路52
によつて受電端の無効電力Qを求める。
First, voltage and current are detected by the transformer 50 and current transformer 51 at the receiving end, and the reactive power calculation circuit 52
Find the reactive power Q at the receiving end by

比較器C2によつて無効電力の検出値Qとその
指令Q*を比較し、その偏差ε2=Q*−Qを制御補
償回路58に入力する。当該制御補償回路58は
通常積分要素が使われ偏差ε2の定常分を零に制御
している。
Comparator C 2 compares the detected reactive power value Q and its command Q * , and inputs the deviation ε 2 =Q * -Q to the control compensation circuit 58 . The control compensation circuit 58 usually uses an integral element and controls the steady-state component of the deviation ε 2 to zero.

制御補償回路58の出力I* Oは循環電流IOの指令
値となる。循環電流IOは電源側から見た場合、有
効電力には関係せず常に遅れの無効電力となつて
現われる。故に循環電流IOを制御することにより
受電端の無効電力Qを制御することができる。
The output I * O of the control compensation circuit 58 becomes the command value of the circulating current IO . When viewed from the power supply side, the circulating current I O is not related to active power and always appears as delayed reactive power. Therefore, by controlling the circulating current I O , the reactive power Q at the receiving end can be controlled.

通常、受電端の無効電力指令値Q*は零に設定
される。また、ここでは無効電力検出値Qは遅れ
を正の値として説明する。
Normally, the reactive power command value Q * at the receiving end is set to zero. Further, here, the reactive power detection value Q will be explained assuming that the delay is a positive value.

Q*>Qの場合、偏差ε2=Q*−Qは正の値とな
り制御補償回路58を介して循環電流の指令値I* O
を増加させる。循環電流IOはその指令値I* Oに一致
するように制御されるので、サイクロコンバータ
がとる遅れ無効電力が増加し、受電端の遅れ無効
電力Qを増加させる。
When Q * > Q, the deviation ε 2 =Q * −Q becomes a positive value, and the circulating current command value I * O is determined via the control compensation circuit 58.
increase. Since the circulating current I O is controlled to match the command value I * O , the delayed reactive power taken by the cycloconverter increases, causing the delayed reactive power Q at the receiving end to increase.

逆にQ*<Qとなつた場合、偏差ε2は負の値と
なつて循環電流IO=I* Oを減少させサイクロコンバ
ータがとる遅れ無効電力を減らす。最終的にQ=
Q*となつて落ち着く。
Conversely, when Q * <Q, the deviation ε 2 takes a negative value, reduces the circulating current I O =I * O , and reduces the delayed reactive power taken by the cycloconverter. Finally Q=
It becomes Q * and calms down.

指令値Q*を零に設定すればQ=0となつて受
電端の基本波力率を常に1に保つことができる。
If the command value Q * is set to zero, Q=0, and the fundamental wave power factor at the receiving end can always be kept at 1.

このように、第1図に示す装置においては循環
電流IOを積極的に制御することにより受電端の無
効電力を制御できる。
In this way, in the device shown in FIG. 1, the reactive power at the receiving end can be controlled by actively controlling the circulating current I O.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば以上説明したように、装置の小
型軽量化を図り得る循環式サイクロコンバータ装
置を提供することができる。
According to the present invention, as described above, it is possible to provide a circulating cycloconverter device that can be made smaller and lighter.

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

第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図
及び第3図は第1図の装置の一部等価回路図、第
4図は循環電流の波形図、第5図は第1図の装置
の無効電力制御装置である。 2……電源トランス、4……負荷、5,6……
正群コンバータ、7,8……負群コンバータ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are partial equivalent circuit diagrams of the device in FIG. 1, FIG. 4 is a waveform diagram of circulating current, and FIG. This is a reactive power control device of the device shown in the figure. 2...Power transformer, 4...Load, 5, 6...
Positive group converter, 7, 8... negative group converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電源トランス、正群コンバータ、負群コンバ
ータにより負荷に可変電圧可変周波数電力を供給
する循環式サイクロコンバータ装置において、前
記正群コンバータ及び負群コンバータの出力端子
を直流リアクトルを介することなく負荷に接続
し、前記電源トランスの2次側もれインダクタン
スを前記正群コンバータ、負群コンバータ間を循
環する循環電流の脈動を十分小さく抑えられる程
度に大きくすることを特徴とする循環式サイクロ
コンバータ装置。
1. In a circulating cycloconverter device that supplies variable voltage and variable frequency power to a load using a power transformer, a positive group converter, and a negative group converter, the output terminals of the positive group converter and negative group converter are connected to the load without going through a DC reactor. A circulating cycloconverter device characterized in that the secondary side leakage inductance of the power transformer is made large enough to suppress pulsations of the circulating current circulating between the positive group converter and the negative group converter to a sufficiently small level.
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