JPH04322168A - 電力変換装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源部からの直流
電力を、複数のサイリスタからなる電力変換器を位相制
御を行って交流電力に変換し、この変換された交流電力
を特性の違う複数の交流負荷に安定供給する電力変換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は本発明および従来のゲート位相制
御されるゲートターンオフサイリスタで構成された電力
変換装置の主回路構成を示している。電源変圧器１、電
源整流器２にて構成された直流電源部より供給された直
流電力は、送電線路インピーダンス３を経て、フィルタ
リアクトル４、フィルタコンデンサ５からなる逆Ｌ形フ
ィルタにて高調波が除去され、ゲートターンオフサイリ
スタ６１，６２，６３，６４からなる電力変換器６の正
側入力端子に与えられる。電力変換器６は直流電力を交
流電力に交換するもので、後述するゲート制御器１６に
て位相制御するゲートパルスにてサイリスタ６１〜６４
を通流制御し、電源電圧の変動及び負荷の変動に対して
、変圧器７の２次側交流出力電圧が一定になる様、変圧
器７の１次側に交流電力を供給する様にしている。変圧
器７より出力された交流電力は、接触器８１，８２，８
３からなる負荷接触器８にて、それぞれ抵抗負荷９、冷
房用圧縮機１０、空気圧縮機１１の異なる交流負荷へ接
続し、供給される。

【０００３】直流電圧検出器１２は、電力変換器６の入
力電圧を検出するものであり、また直流電流検出器１３
は、電力変換器６の入力電流を検出するものである。ま
た交流電圧検出器１４は、交流負荷９〜１１に印加され
る交流電圧を検出するものであり、交流電流検出器１５
は、交流負荷９〜１１に流れる交流電流を検出するもの
である。これらの各検出器１２，１３，１４，１５の検
出値は、ゲート制御器１６に伝達され、ゲート制御器１
６で、該検出値に基づいてゲート位相制御、保護動作を
行う。

【０００４】ここで、従来のゲート制御器１６の位相信
号発生部ついて、図５を参照して説明する。位相パータ
ン２２は、図１の変圧器７の２次側交流電圧が一定にな
るように、電力変換器６の直流入力電圧変位とサイリス
タの通流幅の関係で定まった係数である。関数演算制御
部２３は、直流電圧検出器１２からの直流入力電圧の変
化に応じて変調率を決める一次遅れの制御部、ダンピン
グ制御部２４は、直流電圧検出器１２からの直流入力電
圧の急上昇に対して微分にて早期に位相を絞り込む制御
部、フィードバック制御部２５は、交流負荷９〜１１に
より交流出力電圧が低下した際、位相を広げながら補正
していく一次遅れの制御部である。電流変動分制御部２
６は、負荷変動による電流変動分を遅れなしで追従し、
電流微分制御部２７は、負荷投入時の電流の急上昇に対
して微分にて早期に位相を開く制御部である。変調率演
算部２１は、これら２３〜２７の各制御要素を加算し、
変調率を決定し、この変調率と位相パターン２２を比較
することで位相信号が出力される。具体的には、図６に
示す様に、位相パターンに対して変調率が上下すること
によって位相信号が広くなったり、狭くなったりし、ゲ
ート位相が制御されることになる。以上述べたことから
、図１の電力変換装置は、直流入力電圧の変動に対して
も交流出力側の負荷変動に対しても安定した交流電力が
供給できることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５のゲー
ト位相制御器１６によると、負荷接触器８の接触器８１
が抵抗負荷９に接続され、接触器８２，８３が開放して
いる状態から、接触器８１が開放した後、接触器８２が
冷房用圧縮機１０へ接続された場合、冷房用圧縮機１０
の誘導電動機の力率による位相差や突入電流等の電流変
動分を交流電流検出器１５が検出し、ゲート位相制御を
行うため、フィルタコンデンサ５の両端電圧が変動する
。この変動が再びゲート位相制御に反映され、交流出力
電圧が変動する。交流出力電流が変動するため、交流出
力電流が変動するという乱調現象を招くことがある。 この乱調現象によりフィルタコンデンサ５の電圧の過電
圧、低電圧、交流出力電圧の過電圧、低電圧を検出し、
電力変換装置が運転を停止してしまうことはおろか、他
の負荷にも悪影響を、及ぼす結果となる。

【０００６】そこで、力率による位相差と交流出力電流
の変動に対する応答を補正すべく変調率演算部２１の各
制御要素のゲイン及び時定数を調整する方法が考えられ
るが、抵抗負荷の様な交流出力電圧と電流に位相差がな
いものと、冷房用圧縮機の様に突入電流と位相差がある
ものと、空気圧縮機の様な、シリンダー動作による電動
機駆動トルク変動のための負荷変動があるもの、それぞ
れ特性が異なるため最適定数も異なることになる。仮り
に定格直流入力電圧にて、それぞれの負荷で乱調現象が
発生しない最適定数に調整したとしても、いま何んらか
の原因で、電源変圧器１の１次側交流電圧が低下した場
合や、送電線距離が延び送電線路インピーダンス３が増
大したことによる電圧降下が生じた場合、直流入力電圧
の下降を検出しゲート位相は開き、電力変換器６に流れ
る主回路電流は増加していくことになる。この様に、ゲ
ート位相にて通流制御される主回路電流が増大した場合
、わずかなゲート位相の変動でも、フィルタコンデンサ
５の両端電圧の変動幅が大きく、変動が重畳され乱調現
象を引き起す結果なる。

【０００７】そこで今一つ、主回路側の対策としてフィ
ルタコンデンサ５の容量増加、冷房用圧縮機１０に進相
コンデンサ追加等が考えられるが、装置自体が大形化す
るだけでなく、経済的にも不利である。

【０００８】本発明は、特性の違う複数の交流負荷のい
ずれに対しても、又直流入力電圧の変動に対しても安定
した交流電力を供給することができる電力変換装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、直流電源部からの直流電力を、複数のサイリスタか
らなる電力変換器のゲートをゲート制御器により制御し
て交流電力に変換し、この変換された交流電力を特性の
違う複数の交流負荷に安定供給するものにおいて、前記
電力変換器の直流入力電流の変動から乱調を検出する乱
調検出手段と、

【００１０】前記各交流負荷に対応して複数個設けられ
、前記電力変換器の直流入力電圧、交流出力電圧、交流
出力電流を入力し、前記各負荷に対応する変調率を演算
して前記ゲート制御器に与える変調率演算手段と、

【０
０１１】前記乱調検出手段から乱調検出信号が入力され
たとき、乱調現象が停止する前記変調率演算手段のいず
れかに切換えるか、又は選択する切換選択手段とを具備
している。

【００１２】また、請求項２に対応する発明は、直流電
源部からの直流電力を、複数のサイリスタからなる電力
変換器のゲートをゲート制御器により制御して交流電力
に変換し、この変換された交流電力を特性の違う複数の
交流負荷に安定供給するものにおいて、

【００１３】前
記各交流負荷に対応して複数個設けられ、前記電力変換
器の直流入力電圧、交流出力電圧、交流出力電流を入力
し、前記各負荷に対応する変調率を演算して前記ゲート
制御器に与える変調率演算手段と、

【００１４】前記交
流負荷の内の一つを投入する際の投入指令のアンサーバ
ックにより、乱調現象が停止する前記変調率演算手段の
いずれかに切換える手段とを具備している。

【００１５】

【作用】請求項１による発明によれば、電力変換装置の
交流負荷の特性とゲート位相制御の不整合により発生す
る乱調現象を早期検出し、乱調現象が停止するゲート位
相制御の変調率特性を切り換えることにより乱調現象を
抑えることができる。

【００１６】請求項２による発明によれば、電力変換装
置の交流負荷の特性とゲート位相制御の不整合により発
生する乱調現象を、交流負荷の接触器投入指令のアンサ
ーバックにより、乱調現象の発生しないゲート位相制御
の変調率特性を対応させ、乱調現象を未然に防ぐことが
できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明するが、本発明の主回路構成は、前述した図１の
従来例と同一であるので、ここではその説明を省略し、
従来例と異なる点は、ゲート制御器１６を以下のような
機能が得られるようにしたものである。すなわち、電力
変換器６が定格入力電圧で運転されている場合には、負
荷接触器８の接触器８１を接続し、抵抗負荷９のみへ交
流電力を供給している。この状態から、負荷接触器８は
接触器８１を開放し、接触器８２を投入し、冷房用圧縮
機１０へ交流電力の供給を切り換える。この瞬間から、
フィルタコンデンサ５の両端電圧が振動を開始し、乱調
現象が発生する。すると、ゲート制御器１６は、直流電
流検出器１３を通過する振動電流を検出し、位相制御を
切り換え、フィルタコンデンサ５の両端電圧の振動は、
収束し乱調現象は停止する。このようなことから、電力
変換器６は安定した交流電力を冷房用圧縮機１０へ供給
することができる。又、上記に限らず、負荷接触器８の
接触器８２を開放し、接触器８３を投入した場合でも、
その逆の場合でも同様に安定した交流電力を負荷へ供給
することができる。

【００１８】以下、この第１の実施例のゲート制御器に
ついて、図２のブロック図を参照して説明する。図２に
示すように、３種の変調率演算部２１−１〜２１−３を
有した選択切換式変調率演算器２０は、特性の違うそれ
ぞれの交流負荷に対しても直流入力電圧の変動に対して
も乱調現象の継続しない最適定数にてゲート位相制御す
るようになっている。

【００１９】そして、交流負荷の切換えにより乱調現象
が発生した際、直流電流検出器１３を通過する直流入力
電流は、乱調現象による低周波の振動電流となる。この
振動周波数は、低周波振動検出器（ＬＦＤ）１７により
乱調が検出され、これを逐次選択記憶回路１８へ信号が
送られる。逐次選択記憶回路１８は、初期設定として一
番頻度の高い交流負荷に合せた変調率演算部２１−１〜
２１−３のうち、今仮りに２１−１を選択し、アナログ
スイッチ１９−１を接続する信号を送っているものとす
る。

【００２０】逐次選択記憶回路１８へ、低周波振動検出
器１７から、乱調検出信号が送られてくることにより、
変調率演算部２１−２へ切り換るために、アナログスイ
ッチ１９−２を接続する信号へ切り換える。この状態に
て乱調が停止するか継続するか１〜２秒の診断を行ない
、乱調を検出した信号が診断中になくなった場合、アナ
ログスイッチ１９−２を接続する信号に記憶固定する。 もし乱調が継続している場合は、変調率演算部２１−３
を選択し、アナログスイッチ１９−３を接続する。 以上の様な乱調を検出し乱調を停止させる最適な変調率
演算部２１−１〜２１−３を選択することにより、交流
負荷の特性に合ったゲート位相制御を行うものである。 各変調率演算部２１−１〜２１−３は、あらかじめ、個
別に交流負荷に対して、調整しておくことが前提である
。

【００２１】以上述べた本発明の第１の実施例によれば
、電力変換器６の交流負荷９〜１１の特性とゲート位相
制御の不整合により発生する乱調現象を早期検出し、乱
調現象が停止するゲート位相制御の変調率特性を切り換
えることにより、乱調現象を抑えることができる。

【００２２】次に、本発明の第２の実施例について、図
３と図４を参照して説明する。図３は電力変換装置の主
回路構成図であり、図１の回路と異なる点は、交流負荷
９〜１１の接続を人的操作にて行えるように、負荷接触
器８に負荷接続制御器３７を接続した点である。すなわ
ち、負荷接続制御器３７を人的操作することにより、負
荷接触器８の接触器８１〜８３のいずれかに対して投入
指令が送られ、これにより交流負荷９〜１１のいずれか
が接続されるようになっている。

【００２３】そして、負荷接触器８の接触器８１〜８３
の投入指令は、アンサーバックにより、後述するゲート
制御器１６の負荷応答式変調率演算器３０に入力される
ようになっている。

【００２４】そして、ゲート制御器１６は、以下に述べ
るような機能が得られるようにしたものである。交流負
荷９〜１１の接続は、人的操作にて指令が送られ、この
指令を負荷接続制御器３７が受け付け、負荷接触器８の
接触器８１〜８３のいずれかを投入する指令を送る。電
力変換器６が定格入力電圧にて運転し、負荷接触器８は
抵抗負荷９に対して投入指令を受け、接触器８１を接続
し抵抗負荷９のみへ交流電力を供給している。この状態
から負荷接触器８への抵抗負荷投入指令をしゃ断し、冷
房用圧縮機１０に投入指令を送り、接触器８１を開放し
、接触器８２が投入され、冷房用圧縮機１０へ交流電力
の供給を切り換える。すると、ゲート制御器１６は接触
器８２の投入指令のアンサーバックにより、位相制御を
切り換えているため、乱調現象は発生せず、電力変換装
置は安定した交流電力を冷房用圧縮機１０へ供給するこ
とができるようになっている。。

【００２５】図４は図３の実施例のゲート制御器１６を
説明するためのブロック図であり、負荷応答式変調率演
算器３０は変調率演算部２１−１〜２１−３を有してお
り、特性の違う図３の交流負荷９〜１１に対しても直流
入力電圧の変動に対しても乱調現象の発生しない最適定
数にてゲート位相制御するものである。交流負荷９〜１
１の接続は、人的操作にて指令が送られ、この指令を負
荷接続制御器３７が受け付け、負荷接触器８の接触器８
１〜８３のいずれかを投入する指令を送る。この投入指
令は、負荷応答式変調率演算部３０にアンサーバックさ
れ、投入される負荷９〜１１に対応する最適定数の変調
率演算部２１−１〜２１−３のうち、いずれかを接続す
る様、アナログスイッチ１９−１〜１９−３のいずれか
に信号が送られる。

【００２６】今、仮りに負荷接続制御器３７より負荷接
触器８へ接触器８１を投入、負荷応答式変調率演算器３
０へアナログスイッチ１９−１を接続する信号が送られ
ているとする。ここへ接触器８１を開放し接触器８２を
投入したとした場合、接触器８１の開放時はアナログス
イッチ１９−１を保持し、接触器８２への投入信号と同
じタイミングにてアナログスイッチ１９−２を接続する
信号に切換る。通常、接触器の特性上、コイルが励磁さ
れ始めてから主接点が接続されるまで、１００ｍｓ〜２
００ｍｓの遅れ時素があるため、交流負荷９〜１１の特
性と制御定数の不整合による乱調現象が発生する前に、
最適定数にて交流負荷投入を迎え討ち、乱調現象を未然
に防ぐことができる。尚、各変調率演算部２１−１〜２
１−３は、あらかじめ個別に交流負荷９〜１１に対して
、調整しておくことが前提である。

【００２７】以上の様に、接触器投入指令を、負荷接続
制御器３７からの制御情報として取り込むことにより、
乱調現象の発生しない最適な変調率演算部２１−１〜２
１−３に対応し、交流負荷９〜１１の特性に合ったゲー
ト位相制御が行われる。

【００２８】以上述べた第２の実施例によれば、電力変
換器６の交流負荷９〜１１の特性とゲート位相制御の不
整合により発生する乱調現象を、交流負荷９〜１１の接
触器投入指令のアンサーバックにより、乱調現象の発生
しないゲート位相制御の変調率特性を対応させ、乱調現
象を未然防ぐことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、乱調現象が原因で起き
る電力変換器の運転停止や、他の負荷への悪影響を最小
限に防ぐことができる電力変換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力変換装置の第１の実施例および従
来の電力変換装置の一例を示す主回路構成図。

【図２】図１のゲート制御器を示すブロック図。

【図３】本発明による電力変換装置の第２の実施例を示
す主回路構成図。

【図４】図３のゲート制御器のブロック図。

【図５】従来のゲート制御器の一例を示すブロック図。

【図６】図５の補足説明のための波形図。

【符号の説明】

１…電源変圧器、２…電源整流器、６…電力変換器、７
…変圧器、８…負荷接触器、９…抵抗負荷、１０…冷房
用圧縮機、１１…空気圧縮機、１２…直流電圧検出器、
１３…直流電流検出器、１４…交流電圧検出器、１６…
ゲート制御器、１７…低周波振動検出器、１８…逐次選
択記憶回路、１９…アナログスイッチ、２０…選択切換
式変調率演算器、３０…負荷応答式変調率演算器、３７
…負荷接続制御器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直流電源部からの直流電力を、複数の
   サイリスタからなる電力変換器のゲートをゲート制御器
   により制御して交流電力に変換し、この変換された交流
   電力を特性の違う複数の交流負荷に安定供給するものに
   おいて、前記電力変換器の直流入力電流の変動から乱調
   を検出する乱調検出手段と、前記各交流負荷に対応して
   複数個設けられ、前記電力変換器の直流入力電圧、交流
   出力電圧、交流出力電流を入力し、前記各負荷に対応す
   る変調率を演算して前記ゲート制御器に与える変調率演
   算手段と、前記乱調検出手段から乱調検出信号が入力さ
   れたとき、乱調現象が停止する前記変調率演算手段のい
   ずれかに切換えるか、又は選択する切換選択手段と、を
   具備した電力変換装置。
2. 【請求項２】　　直流電源部からの直流電力を、複数の
   サイリスタからなる電力変換器のゲートをゲート制御器
   により制御して交流電力に変換し、この変換された交流
   電力を特性の違う複数の交流負荷に安定供給するものに
   おいて、前記各交流負荷に対応して複数個設けられ、前
   記電力変換器の直流入力電圧、交流出力電圧、交流出力
   電流を入力し、前記各負荷に対応する変調率を演算して
   前記ゲート制御器に与える変調率演算手段と、前記交流
   負荷の内の一つを投入する際の投入指令のアンサーバッ
   クにより、乱調現象が停止する前記変調率演算手段のい
   ずれかに切換える手段と、を具備した電力変換装置。