JPH0472468B2 - - Google Patents
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- JPH0472468B2 JPH0472468B2 JP1446585A JP1446585A JPH0472468B2 JP H0472468 B2 JPH0472468 B2 JP H0472468B2 JP 1446585 A JP1446585 A JP 1446585A JP 1446585 A JP1446585 A JP 1446585A JP H0472468 B2 JPH0472468 B2 JP H0472468B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion 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
- H02M5/04—Conversion 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
- H02M5/22—Conversion 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
- H02M5/25—Conversion 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
- H02M5/27—Conversion 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自励コンバータと他励コンバータと
を複数組み合わせて構成され、電源の無効電流を
低減する無効電力補償形多相出力サイクロコンバ
ータに関する。
を複数組み合わせて構成され、電源の無効電流を
低減する無効電力補償形多相出力サイクロコンバ
ータに関する。
〔従来の技術〕
第３図は従来の低無効電力形３相サイクロコン
バータの一例を示す構成図である。同図におい
て、１１〜１３，２１〜２３は他励コンバータ、
３１〜３３，４１〜４３は自励コンバータ、５１
〜５３は変圧器、６は負荷である。
バータの一例を示す構成図である。同図におい
て、１１〜１３，２１〜２３は他励コンバータ、
３１〜３３，４１〜４３は自励コンバータ、５１
〜５３は変圧器、６は負荷である。
電源電圧を適当な位相で切り出すことにより所
望の可変電圧、可変周波数を得るサイクロコンバ
ータは、例えばサイリスタを用いた通常の他励コ
ンバータの逆並列結線で構成されるが、他励コン
バータはその原理上、可変電圧を得るとき電源か
ら遅れ位相の無効電流（電力）を取るため、電源
力率が低いことが知られている。
望の可変電圧、可変周波数を得るサイクロコンバ
ータは、例えばサイリスタを用いた通常の他励コ
ンバータの逆並列結線で構成されるが、他励コン
バータはその原理上、可変電圧を得るとき電源か
ら遅れ位相の無効電流（電力）を取るため、電源
力率が低いことが知られている。
この欠点を補なうため、第３図の如く、例えば
ある負荷状態で運転している他励コンバータで構
成される単位サイクロコンバータ（１１，２
１，１２，２２，１３，２３）に対し、自己消弧
可能な可制御電気弁（GTOサイリスタ等）また
は強制転流回路等の補正手段によつて消弧される
可制御電気弁で単位サイクロコンバータ（３
１，４１，３２，４２，３３，４３）を構成し、
このサイクロコンバータで出力電圧と出力電流
の基本波成分に対しては、上記サイクロコンバー
タと同一の負荷条件で運転するとともに、電源
に対しては進み位相の電流が流れる様にその制御
角を決め、合成して電源の無効電流を相殺するこ
とが行なわれている。そして、上記サイクロコン
バータ、の負荷条件を同一にするためには、
これらのサイクロコンバータを直列あるいは並列
に接続して、１つの負荷に給電することによつて
達成される。
ある負荷状態で運転している他励コンバータで構
成される単位サイクロコンバータ（１１，２
１，１２，２２，１３，２３）に対し、自己消弧
可能な可制御電気弁（GTOサイリスタ等）また
は強制転流回路等の補正手段によつて消弧される
可制御電気弁で単位サイクロコンバータ（３
１，４１，３２，４２，３３，４３）を構成し、
このサイクロコンバータで出力電圧と出力電流
の基本波成分に対しては、上記サイクロコンバー
タと同一の負荷条件で運転するとともに、電源
に対しては進み位相の電流が流れる様にその制御
角を決め、合成して電源の無効電流を相殺するこ
とが行なわれている。そして、上記サイクロコン
バータ、の負荷条件を同一にするためには、
これらのサイクロコンバータを直列あるいは並列
に接続して、１つの負荷に給電することによつて
達成される。
しかし、この様な構成では使用される整流素子
数が多くなり、特に大容量機のみにその適用が限
られたり、また主回路構成が複雑になり、主回路
および制御装置が高価になるという問題点があつ
た。
数が多くなり、特に大容量機のみにその適用が限
られたり、また主回路構成が複雑になり、主回路
および制御装置が高価になるという問題点があつ
た。
他励コンバータと自励コンバータとを逆並列結
線または十字結線した単位サイクロコンバータを
複数組み合わせて多相サイクロコンバータを構成
し、自励コンバータには進み位相の無効電流が流
れるようにその制御角を調整する。
線または十字結線した単位サイクロコンバータを
複数組み合わせて多相サイクロコンバータを構成
し、自励コンバータには進み位相の無効電流が流
れるようにその制御角を調整する。
サイクロコンバータは、例えば２組の整流器を
逆並列結線し、負荷電流の極性に応じて上記の整
流器を切変え、負荷に所望の交流電力を供給す
る。以後の説明では、負荷電流の或る方向を正極
性とし、このとき通流する整流器を順側コンバー
タ、上記と逆の負荷電流の方向を逆極性とし、こ
のとき通流する整流器を逆側コンバータと呼ぶこ
とにする。
逆並列結線し、負荷電流の極性に応じて上記の整
流器を切変え、負荷に所望の交流電力を供給す
る。以後の説明では、負荷電流の或る方向を正極
性とし、このとき通流する整流器を順側コンバー
タ、上記と逆の負荷電流の方向を逆極性とし、こ
のとき通流する整流器を逆側コンバータと呼ぶこ
とにする。
いま、多相出力サイクロコンバータ、例えば３
相出力サイクロコンバータにおいて、例えば順側
コンバータを他励コンバータ、逆側コンバータを
自励コンバータでそれぞれ構成し、他励コンバー
タの制御角はその原理上電源から遅れ電流を取る
位相で運転し、自励コンバータは電源から進み電
流を流れる位相で運転する。このとき、負荷のあ
る相から負荷へ流れ込んだ電流は、負荷のある相
から流れ出なければならないという条件から、全
ての時点において順側コンバータが通流している
コンバータ群と、逆側コンバータが通流している
コンバータ群が存在し、従つて、順側すなわち他
励コンバータの遅れ位相の無効電流成分と逆側す
なわち自励コンバータの進み位相の無効電流成分
とが相殺され、電源の無効電流を著しく低減する
ことができる。身方を変えれば、各コンバータに
流れる無効電流は、各相のコンバータ間でその授
受が行なわれることになる。
相出力サイクロコンバータにおいて、例えば順側
コンバータを他励コンバータ、逆側コンバータを
自励コンバータでそれぞれ構成し、他励コンバー
タの制御角はその原理上電源から遅れ電流を取る
位相で運転し、自励コンバータは電源から進み電
流を流れる位相で運転する。このとき、負荷のあ
る相から負荷へ流れ込んだ電流は、負荷のある相
から流れ出なければならないという条件から、全
ての時点において順側コンバータが通流している
コンバータ群と、逆側コンバータが通流している
コンバータ群が存在し、従つて、順側すなわち他
励コンバータの遅れ位相の無効電流成分と逆側す
なわち自励コンバータの進み位相の無効電流成分
とが相殺され、電源の無効電流を著しく低減する
ことができる。身方を変えれば、各コンバータに
流れる無効電流は、各相のコンバータ間でその授
受が行なわれることになる。
次に他励コンバータと自励コンバータの望まし
い制御角の関係について述べる。いま、交流電圧
を出力することに基づく、時々刻々変化する制御
角の目標値を、他励コンバータと自励コンバータ
についてそれぞれαP、αNとする。両者のコンバ
ータのいずれが通流しているにかかわらずその出
力電圧を同一値にすること、両者のコンバータは
その接続方向が互いに逆であること、出力電圧は
転流重なり角が小さな範囲では制御角のの余弦
（cos）に比例すること等を考え合せると、制御角
αPとαNとは次の関係が成立つ様に制御されるの
が望ましい。
い制御角の関係について述べる。いま、交流電圧
を出力することに基づく、時々刻々変化する制御
角の目標値を、他励コンバータと自励コンバータ
についてそれぞれαP、αNとする。両者のコンバ
ータのいずれが通流しているにかかわらずその出
力電圧を同一値にすること、両者のコンバータは
その接続方向が互いに逆であること、出力電圧は
転流重なり角が小さな範囲では制御角のの余弦
（cos）に比例すること等を考え合せると、制御角
αPとαNとは次の関係が成立つ様に制御されるの
が望ましい。
cosαP＝−cosαN ……(1)
したがつて、αPとαNの関係は、
αN＝αP−π ……(2)
または
αN＝π−αP ……(3)
となる。こゝにαPは零からπの範囲であり、αN
は電源から進み電流を取ることから−πから零の
範囲で運転されなければならず、したがつて、(3)
式は本発明の目的に一致せず、結局は第(2)式の関
係式が成り立つ様に制御される。
は電源から進み電流を取ることから−πから零の
範囲で運転されなければならず、したがつて、(3)
式は本発明の目的に一致せず、結局は第(2)式の関
係式が成り立つ様に制御される。
第１図は本発明の実施例を示す３相出力サイク
ロコンバータ主回路構成図である。同図におい
て、１１〜１３は他励コンバータ、４１〜４３は
自励コンバータ、５１〜５３は変圧器、６は負荷
である。
ロコンバータ主回路構成図である。同図におい
て、１１〜１３は他励コンバータ、４１〜４３は
自励コンバータ、５１〜５３は変圧器、６は負荷
である。
すなわち、他励コンバータ１１〜１３と自励コ
ンバータ４１〜４３とが互いに逆並列制御され、
これを単位として相の数だけ設けられる。なお、
同図は３相の零であり、自励コンバータは、こゝ
では自己消弧可能なGTOサイリスタから構成さ
れている。また、他励コンバータと自励コンバー
タとを逆並列接続するかわりに、十字結線とする
こともできる。
ンバータ４１〜４３とが互いに逆並列制御され、
これを単位として相の数だけ設けられる。なお、
同図は３相の零であり、自励コンバータは、こゝ
では自己消弧可能なGTOサイリスタから構成さ
れている。また、他励コンバータと自励コンバー
タとを逆並列接続するかわりに、十字結線とする
こともできる。
第１Ａ図は第１図の如き３相サイクロコンバー
タ１相分の制御装置を示すブロツク図である。同
図において、１は電流調整器（ACR）、２，４は
演算器、３は比較器、７１は他励コンバータ１１
用の点弧角調整器、７２は自励コンバータ４１用
の点弧角調整器である。
タ１相分の制御装置を示すブロツク図である。同
図において、１は電流調整器（ACR）、２，４は
演算器、３は比較器、７１は他励コンバータ１１
用の点弧角調整器、７２は自励コンバータ４１用
の点弧角調整器である。
第１Ａ図の動作について説明す。
電流目標値i*と電流実際値ｉは電流調節器１に
入力され、電流調節器１は指令値i*と実際値ｉの
偏差がなくなる様に動作する。電流調節器１の出
力は、所望の電流を流すための電圧の目標値とし
て用いられる。電圧目標値v*は、演算器２に導
びかれ、その出力は例えば順側コンバータ（他励
コンバータ）１１の制御角の目標値αP *となる。
この目標値αP *は点弧角調整器３１に導びかれる。
点弧角調節器３１は電源電圧に同期してαP *に比
例した角度だけ、コンバータ１１のパルス発生時
点を調整する位相器であり、所望した制御角αP *
で他励コンバータ１１に点弧パルスを発生する。
演算器４では、αP *より(2)式に従がつて逆側コン
バータ（自励コンバータ）の制御角目標値αN *が
求められ、所望の制御角で自励コンバータ４１に
点弧パルスが与えられる。点弧角調整器７１，７
２はその動作原理は同一であるが、調整器７１は
制御角が零から180度の範囲で動作するのに対し、
７２は−180度から零の範囲で動作する。比較器
３は、調整器７１または７２の少なくとも一方の
みの出力を可能とする信号であり、電流指令値の
極性に応じて調整器７１，７２のいずれかが選択
される。
入力され、電流調節器１は指令値i*と実際値ｉの
偏差がなくなる様に動作する。電流調節器１の出
力は、所望の電流を流すための電圧の目標値とし
て用いられる。電圧目標値v*は、演算器２に導
びかれ、その出力は例えば順側コンバータ（他励
コンバータ）１１の制御角の目標値αP *となる。
この目標値αP *は点弧角調整器３１に導びかれる。
点弧角調節器３１は電源電圧に同期してαP *に比
例した角度だけ、コンバータ１１のパルス発生時
点を調整する位相器であり、所望した制御角αP *
で他励コンバータ１１に点弧パルスを発生する。
演算器４では、αP *より(2)式に従がつて逆側コン
バータ（自励コンバータ）の制御角目標値αN *が
求められ、所望の制御角で自励コンバータ４１に
点弧パルスが与えられる。点弧角調整器７１，７
２はその動作原理は同一であるが、調整器７１は
制御角が零から180度の範囲で動作するのに対し、
７２は−180度から零の範囲で動作する。比較器
３は、調整器７１または７２の少なくとも一方の
みの出力を可能とする信号であり、電流指令値の
極性に応じて調整器７１，７２のいずれかが選択
される。
なお、第１図において、他励コンバータと自励
コンバータの接続位置を互いに置きかえることは
当然可能であるし、また逆並列結線に限らず十字
結線にしても、本発明の作用、効果は変わらな
い。また、同一の負荷を有する複数台の直流電動
機、例えば特に２台の直流電動機が機械的に直結
されている様な場合、１台の直流電動機に給電す
るコンバータ群の例えば順側コンバータを他励コ
ンバータで、逆側コンバータを自励コンバータで
構成し、他の１台の直流電動機に給電するコンバ
ータ群の順側コンバータを自励コンバータで、逆
側コンバータを他励コンバータで構成し、本発明
に示した様に各コンバータの制御角を調節するこ
とによつて、電源力率をほぼ“１”にすることが
できる。
コンバータの接続位置を互いに置きかえることは
当然可能であるし、また逆並列結線に限らず十字
結線にしても、本発明の作用、効果は変わらな
い。また、同一の負荷を有する複数台の直流電動
機、例えば特に２台の直流電動機が機械的に直結
されている様な場合、１台の直流電動機に給電す
るコンバータ群の例えば順側コンバータを他励コ
ンバータで、逆側コンバータを自励コンバータで
構成し、他の１台の直流電動機に給電するコンバ
ータ群の順側コンバータを自励コンバータで、逆
側コンバータを他励コンバータで構成し、本発明
に示した様に各コンバータの制御角を調節するこ
とによつて、電源力率をほぼ“１”にすることが
できる。
第２Ｂ図は従来の他励コンバータのみで構成し
た３相出力サイクロコンバータにおいて、三相対
称な正弦波電圧、正弦波電流を出力した場合の各
コンバータのある一つの相の入力電流波形i1、i2、
i3と、合成された電源のある一つの相の入力電流
波形i4の一例を示す。第２Ａ図は本発明によると
ころの、第２Ｂ図と同一の負荷条件における同一
箇所の電流波形を示す。両図より明らかな様に、
本発明によつて各コンバータ間の無効電流が相殺
され、その結果電源基本波力率はほぼ“１”が達
成される。なおi1、i2、i3、i4は例えば第１図に示
される各部分の電流波形である。
た３相出力サイクロコンバータにおいて、三相対
称な正弦波電圧、正弦波電流を出力した場合の各
コンバータのある一つの相の入力電流波形i1、i2、
i3と、合成された電源のある一つの相の入力電流
波形i4の一例を示す。第２Ａ図は本発明によると
ころの、第２Ｂ図と同一の負荷条件における同一
箇所の電流波形を示す。両図より明らかな様に、
本発明によつて各コンバータ間の無効電流が相殺
され、その結果電源基本波力率はほぼ“１”が達
成される。なおi1、i2、i3、i4は例えば第１図に示
される各部分の電流波形である。
本発明によれば、多相出力サイクロコンバータ
において、他励コンバータと自励コンバータとを
逆並列結線あるいは十字結線して一相当りのサイ
クロコンバータを構成し、互いの制御角を基本的
に(2)式の関係式が保たれる様に調整することによ
り、基本的な整流素子数を増すことなく合成した
電源の無効電流を低減することができる利点がも
たらされる。
において、他励コンバータと自励コンバータとを
逆並列結線あるいは十字結線して一相当りのサイ
クロコンバータを構成し、互いの制御角を基本的
に(2)式の関係式が保たれる様に調整することによ
り、基本的な整流素子数を増すことなく合成した
電源の無効電流を低減することができる利点がも
たらされる。
第１図は本発明による多相出力サイクロコンバ
ータ主回路を示す構成図、第１Ａ図は本発明によ
る多相出力サイクロコンバータ制御装置を示すブ
ロツク図、第２Ａ図は本発明による電源電流波形
を示す波形図、第２Ｂ図は従来例による電源電流
波形を示す波形図、第３図は３相出力サイクロコ
ンバータ主回路の従来例を示す構成図である。 符号説明、１１〜１３，２１〜２３……他励コ
ンバータ、３１〜３３，４１〜４３……自励コン
バータ、５１〜５３……変圧器、６……負荷、１
……電流調節器（ACR）、２，４……演算器、３
……比較器、７１，７２……点弧角調整器。
ータ主回路を示す構成図、第１Ａ図は本発明によ
る多相出力サイクロコンバータ制御装置を示すブ
ロツク図、第２Ａ図は本発明による電源電流波形
を示す波形図、第２Ｂ図は従来例による電源電流
波形を示す波形図、第３図は３相出力サイクロコ
ンバータ主回路の従来例を示す構成図である。 符号説明、１１〜１３，２１〜２３……他励コ
ンバータ、３１〜３３，４１〜４３……自励コン
バータ、５１〜５３……変圧器、６……負荷、１
……電流調節器（ACR）、２，４……演算器、３
……比較器、７１，７２……点弧角調整器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 他励コンバータと自励コンバータとを逆並列
結線または十字結線してなる単位サイクロコンバ
ータを複数組み合わせて多相サイクロコンバータ
を構成し、自励コンバータには進み位相の無効電
流が流れるようにその制御角を調整し、他の相の
他励コンバータに流れる遅れ位相の無効電流を相
殺することにより、電源の無効電流（無効電力）
を低減することを特徴とする無効電力補償形多相
サイクロコンバータ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の無効電力補償
形多相サイクロコンバータにおいて、前記他励コ
ンバータおよび自励コンバータの制御角の時間的
推移をそれぞれαP、αNとするとき、 αN＝αP−180度 （たゞし、０αP＜180度） なる関係が成立するようにそれぞれの制御角を調
整することを特徴とする無効電力補償形サイクロ
コンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1446585A JPS61177167A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 無効電力補償形多相サイクロコンバ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1446585A JPS61177167A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 無効電力補償形多相サイクロコンバ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177167A JPS61177167A (ja) | 1986-08-08 |
| JPH0472468B2 true JPH0472468B2 (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=11861802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1446585A Granted JPS61177167A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 無効電力補償形多相サイクロコンバ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61177167A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450763A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | Two-multiplex polyphase cycloconverter |
| US7102331B2 (en) | 2003-01-17 | 2006-09-05 | Black & Decker Inc. | Generator with dual cycloconverter for 120/240 VAC operation |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP1446585A patent/JPS61177167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61177167A (ja) | 1986-08-08 |
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