JPH0419797B2 - - Google Patents

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JPH0419797B2
JPH0419797B2 JP59029848A JP2984884A JPH0419797B2 JP H0419797 B2 JPH0419797 B2 JP H0419797B2 JP 59029848 A JP59029848 A JP 59029848A JP 2984884 A JP2984884 A JP 2984884A JP H0419797 B2 JPH0419797 B2 JP H0419797B2
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JP
Japan
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current
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gto
circuit
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JP59029848A
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JPS60174072A (ja
Inventor
Chihiro Okatsuchi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電力変換器の電流制御装置に係り、
特に自己消弧素子を使用した電力変換器の電流制
御装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ゲートターンオフサイリスタ(以下、「GTOサ
イリスタ」とする)などの自己消弧素子を使用し
た電力変換器、例えば自励インバータ(以下、
「インバータ」とする)の容量を拡大する場合、
GTOサイリスタを直接並列に接続する方法と、
第1図に示す様にインバータを相間リアクトルな
どのリアクトルを介して接続しインバータ各相間
の電流バランスを取る方法とがある。
前者は素子の特性を厳しく選定する必要があ
り、後者は相間リアクトルの作用で電流をバラン
スさせるので素子特性の選定が容易である。
第1図の装置は、直流電源1の電力を2つのイ
ンバータブリツジ2,3、及びこれらのブリツジ
2,3の出力側に接続した相間リアクトル4,
5,6を介して交流電動機7に供給している。各
インバータブリツジ2,3は、それぞれGTOサ
イリスタ21〜26,31〜36及びこれと逆並
列にそれぞれ接続したダイオード41〜46,5
1〜56で構成したアームから成つている。
一方、これらのインバータブリツジ2,3を制
御するための制御装置は、周波数設定器8、電圧
パターン発生器9、PWM発生器10、デツドタ
イム発生回路11、及び駆動回路12,13を具
えている。
周波数発生器8はインバータの周波数を決める
ものであり、設定周波数に従つて電圧パターン発
生器9がパターン電圧を発生し、これをPWM発
生器10でパルス幅変調した後、2つのインバー
タブリツジ2,3のGTOサイリスタが同時にオ
ン状態になることを防止するためのタイミングを
とるデツドタイム発生回路11、及び駆動回路1
2,13を介して各ブリツジ2,3を駆動する。
この際、相間リアクトル4,5,6をインバー
タブリツジ2,3の出力側に挿入して、各ブリツ
ジ2,3間の電流バランスをとつて容量拡大を図
つている。
しかし、この様な相間リアクトル4,5,6を
用いたインバータでも電流のアンバランスが生ず
る不都合がある。以下、これを説明する。
インバータブリツジ間の電流アンバランスの主
原因は、(1)GTOサイリスタのターンオン時間の
アンバランス、(2)GTOサイリスタのターンオフ
時間のアンバランス、及び(3)GTOサイリスタや
ダイオードの順方向電圧降下のアンバランスなど
である。この中でGTOサイリスタのターンオフ
時間のアンバランスによる影響が最も大きい。
第2図及び第3図は、第1図のU相に関して
GTOサイリスタのターンオン時間及びターンオ
フ時間の差により、インバータブリツジ2,3間
の電流バランスが崩れることを説明するものであ
る。
第3図a〜cは第2図の様な動作状態とするた
めの、PWM発生器10(第1図)のU相信号
V10uと、GTOサイリスタ21,31並びにGTO
サイリスタ24の駆動信号V11u,V11xを示してい
る。この駆動信号V11u,V11xは第1図の駆動回路
12,13によつて与えられ、デツドタイム発生
器11を介しているため、上下のGTOサイリス
タが同時にオン状態とならない様に双方の駆動信
号V11u,V11xがオフ状態となつているデツドタイ
ムtdが設けられている。
この様な駆動信号V11u,V11xにより、時刻t1
GTOサイリスタ21がオフ状態に転換し、また
時刻t2でGTOサイリスタ31がオフ状態に転換
する場合を考える。この様な場合、一般的に、
GTOサイリスタのオフ時間は10〜20μsあり、そ
のばらつきも数μsになる。これに対して、オン時
間は数μsであるので、そのばらつきは1μs程度で
あり、オフ時間におけるばらつきが大きい。
ここで、不平衡電流iは第2図の様に流れてお
り、負荷電流Iuも図面中の矢印の方向に流れてい
るとする。
時刻t1でGTOサイリスタ21がオフ状態にな
ると、GTOサイリスタ21を流れる電流i1は、
負荷側のインダクタンスの作用により、ダイオー
ド44の通つて流れ続ける。この瞬間、相間リア
クトル4の両端u1,u2には直流電源1の電圧が印
加され(第3図f)、リアクトル4の励磁電流i
は第3図gの様に増加する。
次の時刻t2でGTOサイリスタ31がオフ状態
になると、GTOサイリスタ31に流れていた電
流i2はダイオード54を通つて流れる様になり、
相間リアクトル4の端子u1,u2は同電位となり
(従つて、Vu2-u1=0)、励磁電流iは増加を止め
る。
ここで、説明を簡単にするため、GTOサイリ
スタ24,34は同時にオン・オフすると仮定す
ると、GTOサイリスタ24,34のオン・オフ
によつては電流のアンバランスが生じないことと
なる。
時刻t3においてGTOサイリスタ21がオン状
態となり、時刻t4においてGTOサイリスタ31
がオン状態になると、時刻t3と時刻t4の間はリア
クトル4には負の電圧が印加されて(第3図f)
励磁電流iは減少する(第3図g)。
時刻t5と時刻t6の間は再び相間リアクトル4に
正電圧が印加され(第3図f)、励磁電流iが増
加する(第3図g)。
以上の様に、一組のGTOサイリスタの一回の
オン・オフにより励磁電流iがΔi(第3図g)だ
け一方向に増加することになり、GTOサイリス
タがオン・オフを繰返す度毎にΔiづつ2つのイ
ンバータブリツジ間の電流がバランスを崩すこと
になる。
ここで、インバータの出力周波数が高い場合
は、負荷電流Iuが「0」を切る周期が短いので相
間リアクトル4は半サイクル毎にリセツトされ、
半サイクルの間での不平衡電流iは少ない。半サ
イクルの間にN回GTOサイリスタがオン・オフ
する場合はN×Δiなる電流が不平衡電流として
流れるが、Δiは相間リアクトルのインダクタン
スに逆比例するため、相間リアクトルを適当に選
定することにより不平衡電流を極小にすることが
可能である。
しかし、インバータの出力周波数が数ヘルツ以
下になつたり、インバータ出力で交流電動機7を
速度「0」まで制御する場合、インバータ出力は
直流になつたり極低周波になり、不平衡電流N×
ΔiのNは非常に大きくなり、従つて不平衡電流
は大きくなる。
以上から分かる様に、インバータの容量を拡大
すべく複数のインバータブリツジを並列に接続し
各ブリツジの出力側に接続した相間リアクトルで
各ブリツジ間の電流バランスを改善する従来装置
は、極低周波を目的とする場合には有効でない。
〔発明の目的〕
この発明は、以上の様な従来技術の欠点を除去
しようとして成されたものであり、極低周波を目
的とする場合にも電流バランスを改善することの
できる電力変換器の電流制御装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、この発明によれば、
2つインバータ間の不平衡電流を検出し、インバ
ータブリツジを駆動する共通の駆動信号から、こ
の信号よりわずかに幅の異なる信号を用意し、不
平衡電流を形成する電流が少い方のブリツジの駆
動信号を電流が大きい方のブリツジの駆動信号よ
りやや幅の広い駆動信号を与えて電流バランスを
制御する様にする。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。尚、各図において同一の符号は同様の対
象を示す。
第4図はこの発明の実施例を示すものであり、
インバータブリツジは一相分(U相)を示すと共
に、制御回路はデツドバンド発生回路11以降を
示している。
同図によれば、第1図の構成に加えて差電流検
出器64、増幅器65、レベル検出器66,6
7、及びパルス幅可変回路60〜63を具えてお
り、また駆動回路は各ブリツジ毎に2つの駆動回
路12a,12b;13a,13bに分割されて
いる。
差電流検出器64は磁気回路であり、2つのイ
ンバータブリツジの出力電流i1,i2の差Δiを検出
し、増幅器65で適当なレベルに増幅してレベル
検出器66,67に送込む。
レベル検出器66,67は協働してそれぞれ出
力信号「0」又は「1」を送出するものであり、
i1>i2のときは検出器66の出力V66=1、検出器
67の出力V67=0となり、i1<i2のときはV66
0、V67=1となるものである。
パルス幅可変回路60〜63は指令信号V66
V67が「0」のとき入力信号V11u,V11xの持続時
間をやや長くするものであり、例えば第5図の様
な回路構成とすることができる。
第5図は入力信号V11uを一方の入力とするオア
回路601を有し、他方の入力端は抵抗602及
びコンデンサ603から成る時定数回路を有し、
また指令信号V66によつて駆動されるスイツチ回
路604のスイツチ手段605でこの時定数回路
をバイパスできる様になつている。すなわち、入
出信号V11uが第6図aに示す様であるとすると、
V66=0のときスイツチ手段605は開いてお
り、従つて信号V11uは時定数回路の出力端Va
遅れ時間T〓をもち(第6図b)、オア回路601
の出力V60は第6図cの様になる。また、V66
1のときスイツチ手段605は閉じており、入力
信号V11uは時定数回路をバイパスするため、オア
回路601の入力及び出力に時間差はなくなる
(第6図c,d)。
以上から分かる様に、パルス幅可変回路60〜
63は指令信号V66,V67が「0」である場合に
GTOサイリスタを駆動するパルス幅を時定数回
路で定まる時間T〓(第6図c)だけ延長するもの
である。この時間T〓はGTOサイリスタのターン
オン時間及びターンオフ時間のばらつき分を考え
ればよく、一般に5μsec以下で充分である。
従つて、i1>i2のときは、V66=1でありパルス
幅回路60,63のパルス幅は信号V11u,V11x
同じであるが、V67=0であるためパルス幅回路
61,62のパルス幅は時間T〓だけ延長される。
すなわち、GTOサイリスタ21,34のオン時
度よりGTOサイリスタ31,34のオン時間が
長くなり、電流i2が増加する。
i1<i2のときは、以上の全く逆にパルス幅可変
回路60〜63が出力信号を送出し、電流i1が増
加する様にGTOサイリスタ21,24,31,
34が駆動される。
i1=i2のときは、レベル検出器66,67の出
力信号V66=V67=1であり各パルス幅可変回路
60〜63の出力はV11u,V11xと同じ時間幅とな
り電流バランスを保持しようとする。
以上からも大略明らかであるが、第7図によつ
てこの発明の実施例をさらに説明する。
第7図は第4図において、レベル検出回路6
6,67の出力V66,V67がV66=V67=1であり
(制御していない場合)、GTOサイリスタ21は
GTOサイリスタ31より早くオン状態となりま
た早くオフ状態となる場合を想定している(第7
図a〜d)。また、GTOサイリスタ24はGTO
サイリスタ34より遅くオン状態となり、また遅
くオフ状態となる場合を示している(第7図e,
f)。また、負荷は誘導性であり電流Iuは第4図
で示した方向に流れているとする。
この場合、電流IuによつてGTOサイリスタ2
4,34はスイツチングに影響を受けず、電流
i1,i2はそれぞれダイオード44,54を通つて
流れ、リアクトル4の両端での電圧Vu2-u1は第7
図gに示す様である。すなわち、GTOサイリス
タ21,31のオン・オフ時間の差により、平均
的には端子u2側が正になる様に電圧が印加される
ためi2>i1となる方向に不平衡が生ずる。
この場合の不平衡を検出し制御する様子を示す
のが第7図h以下である。
i2>i1であるので、レベル検出器66,67の
各出力はV66=0,V67=1である。従つて、パ
ルス幅可変回路60,63の出力V60,V63のパ
ルス幅が第7図a,bのパルス幅に比べて広くな
る(第7図h,i)。このため、GTOサイリスタ
21,34のオン時間がGTOサイリスタ24,
31に比べて長くなり(第7図j〜m)、リアク
トル4の端子間電圧Vu2-u1は平均的に負となる
(第7図n)。すなわち、電流i1が増加する様に作
用する。
i1>i2の場合及びi1=i2の場合についても同様で
あり、以上の説明から容易に理解できるであろ
う。
この発明は、以上の実施例に限定されることな
く各種の変形が可能であり、例えば差電流検出器
64で直接差電流Δiを検出することなく、電流
検出器で電流i1,i2を検出し増幅器でその差を得
てもよい。
また、パルス幅可変回路60〜63は第5図の
様なオア回路601を用いずアンド回路を用いて
パルス幅を狭くする構成することもできる。この
場合、レベル検出器66,67の出力V66,V67
を逆に接続する。同様にして、パルス幅可変回路
60〜63はシユミツトトリガ回路等周知のデイ
ジタル遅延回路を用いて、完全なデイジタル構成
とすることもできる。
更に、相間リアクトルも2個の分離したリアク
トルでも、電気制御により電流を平衡させるの
で、使用可能である。
レベル検出器66,67も1個のものとし、零
レベルの検出によつて出力V66,V67のいずれか
を「1」にする様にしてもよい。
使用する素子の種類、ブリツジの相数、ブリツ
ジの個数、交流直流等の用途、及び負荷の種類に
関係なく、この発明が適用できるのはもちろんの
ことである。
〔発明の効果〕
この発明は、以上の様に構成することにより、
極低周波を目的とする場合にも電流バランスを改
善することのできる簡単な構成の電力変換器の電
流制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の系統図、第2図は従来装置
の動作を説明するための系統図、第3図は第2図
の場合の動作を説明するためのタイミングチヤー
ト、第4図はこの発明の実施例の系統図、第5図
はこの発明の実施例の要部回路図、第6図は第5
図の回路図の動作説明図、第7図はこの発明の動
作を説明するためのタイミングチヤートである。 1……直流電源、2,3……インバータブリツ
ジ、4,5,6……相間リアクトル、7……交流
電動機、8……周波数発生器、9……電圧パター
ン発生器、10……PWM発生器、11……デツ
ドタイム発生回路、12,12a,12b,1
3,13a,13b……駆動回路、21〜26,
31〜36……GTOサイリスタ、41〜46,
51〜56……ダイオード、60〜63……パル
ス幅可変回路、64……差電流検出器、65……
増幅器、66,67……レベル検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 自己消弧素子を複数直列に接続したアームの
    中点より出力をとり出すブリツジ型変換器を複数
    台具え、この各変換器の出力側をリアクトルを介
    して接続し出力バランスをとり負荷に電力を供給
    する様にした電力変換器の電流制御装置におい
    て、 前記複数台の変換器の出力電流の差を検出しこ
    の出力電流の大小関係に応じて予め定めた指令信
    号を形成する差電流検出回路と、この差電流検出
    回路の前記指令信号に基づいて前記素子のオン・
    オフ時間を制御するパルス信号の幅を一定時間延
    長し又は短縮して前記出力電流の差を解消する様
    にするパルス幅可変回路とを具えたことを特徴と
    する電力変換器の電流制御装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
    前記パルス信号の一定時間延長し又は短縮する幅
    は前記素子のオン・オフ時間のばらつきに対応す
    る様にすることを特徴とする電力変換器の電流制
    御装置。
JP59029848A 1984-02-20 1984-02-20 電力変換器の電流制御装置 Granted JPS60174072A (ja)

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JPH02219499A (ja) * 1989-02-20 1990-09-03 Toshiba Corp 交流電動機の駆動制御装置

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