JPH049036B2 - - Google Patents

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JPH049036B2
JPH049036B2 JP56033940A JP3394081A JPH049036B2 JP H049036 B2 JPH049036 B2 JP H049036B2 JP 56033940 A JP56033940 A JP 56033940A JP 3394081 A JP3394081 A JP 3394081A JP H049036 B2 JPH049036 B2 JP H049036B2
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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
    • H02M7/66Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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
    • H02M7/757Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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 using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧形PWM制御変換器の点弧制御方
法に係り、特に、GTOの如きオン・オフが任意
に可能な半導体素子を用いて構成された電圧形
PWM制御変換器に最適な点弧制御方法に関す
る。
第1図は電圧形PWM変換器の主回路構成を示
す回路図である。図は3相電源に接続される場合
を示し、スイツチング素子としてGTO(ゲートタ
ーンオフサイリスタ)を用いた構成が示されてい
る。変換器は、3相ブリツジ回路で構成され、そ
の1相分の構成はGTO1,2を直列接続したア
ームと個々のGTOに逆方向に並列接続されるダ
イオード3,4より成る。交流源ACに対しては、
各GTO同志の接続点に接続され、また各アーム
は並列接続され、その端部を出力点とする。さら
に出力端には、リプル除去のための平滑コンデン
サCが接続される。交流源ACとしては、交流電
動機等あるいは交流電源であり、直流出力を得た
いときには交流電源とし、交流出力が得られる場
合には負荷として交流電動機等が接続される。以
下の説明では説明の便宜上、変換器を逆変換器と
して動作させる場合について説明する。従つて、
交流負荷側に3相電流iu,iv,iwの各々が流出す
るものとする。
第2図a,bは第1図に示した変換器の動作説
明図である。図においては、いずれの相も同一動
作であることから、u相のみについて図示ならび
に説明する。GTO1,2をオン・オフ制御する
ことにより、GTO1あるいはダイオード3が導
通する状態およびGTO2あるいはダイオード4
が導通する状態に対する時間比率を制御、即ち
PWM(Pulse Width Modulation)制御を行うこ
とができる。これにより、変換器の出力電圧の大
きさと位相を制御することができ、交流電動機
ACへの電流を自由に制御することができる。
GTO1,2あるいはダイオード3,4のいず
れが導通するかは、交流電流iの向きとGTO1,
2のいずれにオンゲート信号が印加されるかが関
係する。電流iが、i<0の関係にあれば第2図
aに示すようになり、i>0の関係にあれば第2
図bの如くになる。
GTOは通電々流が保持電流以上であれば、短
時間幅のオンゲート信号パルスにより、ターンオ
ンして導通状態が維持される。従つて、オンゲー
ト信号は、GTOの電流が保持電流以上ならば連
続して与える必要はない。にもかかわらず従来に
おいては、前記の状態下でもオンゲート信号はオ
ン時からオフ時まで連続して与えており、ゲート
回路の損失および電力容量の増加を招いていた。
即ち、スイツチング素子および点弧信号を発生
するゲート回路の素子群はスイツチオン時とオフ
時に大きな電力損失を示し、一旦導通した後の電
力損失が少ないことは良く知られているところで
あるが、導通中においては電源装置より常時電力
供給をしなければならない。このために装置が大
型化し、余分な電力を消費することになる。前述
の如く点弧信号は立上り時と立下り時のみで良
く、これ以外の期間で導通させた場合の当該期間
における電力損失は無視できない。
本発明の目的は、電圧形PWM制御変換器のス
イツチング素子に与えるゲート信号を最小限にし
うる電圧形PWM制御変換器の点弧制御方法に関
する。
本発明は、変換器の交流側電流の大きさと向き
を検出し、該検出結果に応じてスイツチング素子
に与えるゲート信号を制御するようにしたもので
ある。
第3図は本発明の実施例を示す回路図である。
第3図においては、1相分の回路についてのみ図
示し、他相の分は図示を省略している。また、第
1図に示したと同一部材であるものには同一符号
を付している。更に、第3図においては逆変換器
の場合を示している。
5は交流側電流i(出力電流)を検出する変流
器であり、この出力に基づいて電流方向検出器6
で正方向か負方向かを検出し、また、電流レベル
検出器7で電流iの大きさを検出する。電流レベ
ル検出器7は電流iが所定振幅以下のとき出力信
号を発生する。一方、出力電圧を変更する電圧指
令は正弦波状信号をもつて比較器8に出力され
る。比較器8には更に三角波信号が発振器9より
搬送波信号として与えられ、比較器8で両入力信
号の比較が行われる。比較器8の出力信号は
PWM信号であり、モノマルチ回路10,AND
回路11及びモノマルチ回路12の各々に与えら
れる。モノマルチ回路10は比較器8の出力信号
の立上りに同期して一定時間幅のパルス信号を発
生し、モノマルチ回路12は比較器8の出力信号
の立下りに同期して一定時間幅のパルス信号を発
生する。
モノマルチ回路10および電流方向検出器6の
各出力はアンド回路13に与えられ、また、電流
方向検出器6および電流レベル検出器7の各出力
はOR回路14に出力される。AND回路13は電
流方向検出器6がi>0のとき発生する出力信号
に同期してモノマルチ回路10の出力を後段の回
路に出力する。またAND回路11は、電流レベ
ル検出器7がi>0でかつ保持電流以下であると
きゲートを開き比較器8の出力を後段の回路に出
力する。OR回路14は、電流方向検出器6また
は電流レベル検出器7のいずれかに出力信号が発
生するときに出力信号を発生する。AND回路1
1,13の各出力はOR回路15に送られ、AND
回路11,13のいずれに出力信号が発生した場
合でも出力信号を発生する。また、モノマルチ回
路12およびOR回路14の出力は、AND回路1
6に出力され両回路に出力信号が発生するときゲ
ートアンプ17に信号を出力する。ゲートアンプ
17には更にOR回路15の出力信号が印加され
る。ゲートアンプ17は、OR回路15の出力信
号に応じてGTO1にオンゲート信号を出力する
と共に、AND回路16の出力信号に応じてオフ
ゲート信号を出力する。
第4図は本発明の実施例の各部動作波形図であ
る。図中の各記号は第3図中の各記号に対応した
信号を示す。第4図に基づいて本発明の実施例の
動作を説明する。
第4図において、信号Saは変換器の出力電圧
(基本成分)を決める電圧指令であり、この電圧
指令と発振器9より出力される信号Sbの三角波状
の搬送波信号とを比較することにより、信号Sc
得られる。この信号Scは信号SaとSbが交叉する時
間領域幅に対応した矩形波信号である。この信号
Scをゲートアンプ17に出力して点弧を行つてい
たのが従来の点弧方法である。
電流検出器5の出力信号Sdは正弦波形であり、
その信号極性は交流出力電流iが第3図に示す向
きのとき“正”であるとする。電流レベル検出器
7の出力信号は信号Se,Sfの如く零レベルを中心
として正,負所定幅内に電流iが存在するとき発
生されるものであり、この信号発生はGTOの保
持電流以下にあることを意味する。また、信号
Sg,Shは、電流検出器5の出力の零レベル点を境
界として、正電流発生区間および負電流発生区間
に対応して、正方向の場合は信号Sgを発生し、負
方向の場合は信号Shを発生する。
信号Siはゲートアンプ17の出力であり、
GTO1を点弧するために用いられ、同様に信号
SjはGTO2を点弧するために用いられる。これ
ら信号の正極性部はオンゲート信号を、負極性部
はオフゲート信号を示す。オンゲート信号は、前
述した動作に従つて、信号Scの立上りに同期した
一定時間幅のパルスと信号Sgの論理積及び信号Sc
と信号Seの論理積の和に関係して出力される。し
たがつて、オンゲート信号は、電流i>0でかつ
保持電流以上のときは短時間幅のパルス信号とし
て、一方電流iが保持電流以下のときは連続信号
に変化してGTO1に加えられる。
一方、オフゲート信号は、同様に前述した動作
に従つて、信号Scの立下りに同期した一定時間幅
のパルス信号と信号Sgの論理積並びに前者信号と
信号Sfの論理積の和に関係して出力される。した
がつて、オフゲート信号は、電流i>0あるいは
i<0かつ保持電流以下の場合に、短時間幅のパ
ルス信号としてGTO1に与えられる。なお、パ
ルス幅は電流方向検出器6の出力信号Sgによつて
一義的に決められる。また、信号ShはGTO2の
制御回路に用いられるものであり、GTO1の点
弧に対しては不用である。
なお、ゲート信号が電流の極性に応じて制御さ
れる理由は、i<0の場合はGTO1が、またi
>0の場合はGTO2が導通する可能性がないた
めであり、その場合にはゲート信号を加える必要
がないためである。なお、オフゲート信号につい
ては、前述したように、電流iが保持電流以下の
場合は、電流極性が逆の場合についても発生する
ようにしてあるが、これは小電流時におけるター
ンオフ動作を確実にするためである。
以上述べたように、ゲート信号は必要最小限だ
け発生するので、本発明によれば、ゲート回路の
損失及び容量を低減することができる点弧制御法
を提供することができる。
第5図は本発明の他の実施例の要部を示すブロ
ツク図である。第5図においては、第3図に示し
たと同一部材であるものには同一符号を付してい
る。本実施例が第3図の実施例と異なる点は、比
較器8および発振器9を不用にしたことにある。
即ち、ヒステリシス特性を有する比較器20を備
え、この比較器20で電流検出器5の出力の瞬時
値と電流指令信号とを比較し、PWM信号を信号
Scとして出力する。以降の回路構成は第3図の如
くであり、その動作は第4図の如くであるので説
明を省略する。
このような構成により、前述の実施例と同様に
ゲート信号の発生を最小限にでき、同様の効果を
得ることができる。
なお、前記実施例では交流出力電流を検出する
例を示したが、この他、該電流と等価な電流が流
れる部位で検出、即ち、ダイオード3,4の電流
を検出するようにしてもよい。
また、前記実施例では、スイツチング素子とし
てGTOサイリスタについてのみ示したが、同様
の機能を有する他のスイツチング素子が適用でき
ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の対象とするPWM制御変換器
の原理的回路図、第2図は変換器を構成するアー
ムの動作説明図、第3図は本発明の実施例の回路
図、第4図は第3図に示した実施例の各部動作波
形図、第5図は本発明の他の実施例の要部を示す
ブロツク図である。 1,2…GTOサイリスタ、3,4…ダイオー
ド、5…電流検出器、6…電流方向検出器、7…
電流レベル検出器、8,20…比較器、9…発振
器、10,12…モノマルチ回路、11,13,
16…AND回路、14,15…OR回路、17…
ゲートアンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ブリツジ接続された各ゲートターンオフサイ
    リスタにダイオードを逆並列接続して構成される
    電圧形PWM制御変換器であつて、前記ゲートタ
    ーンオフサイリスタに広幅のオンパルスと狭幅の
    オンパルスを与えるパルス幅変調制御する電圧形
    PWM制御変換器の点弧制御方法において、前記
    電圧形PWM制御変換器の交流入出力側に電流を
    検出する検出器を設け、前記検出電流の正極性の
    全期間中は前記電圧形PWM制御変換器を構成す
    る正側のゲートターンオフサイリスタのみにオン
    パルスを与え、前記検出電流の負極性の全期間中
    は前記電圧形PWM制御変換器を構成する負側の
    ゲートターンオフサイリスタのみにオンパルスを
    与えるようにし、また、電流の正負期間を通じて
    狭幅オフゲート信号でターンオフさせるように
    し、前記交流側電流の絶対値が所定値以上のとき
    は狭幅パルスを与え、前記交流側電流の絶対値が
    所定値以下のときには広幅のオンパルスを与えて
    前記ゲートターンオフサイリスタの点弧制御を行
    なうようにしたことを特徴とする電圧形PWM制
    御変換器の点弧制御方法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記検出電
    流が正極性の全期間及び負極性で前記電流の絶対
    値が所定値以下のとき、前記電圧形PWM制御変
    換器を構成するゲートターンオフサイリスタにオ
    フパルスを与えるようにしたことを特徴とする電
    圧形PWM制御変換器の点弧制御方法。
JP56033940A 1981-03-11 1981-03-11 Controlling method for firing of pwm controlling converter Granted JPS57151271A (en)

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JP56033940A JPS57151271A (en) 1981-03-11 1981-03-11 Controlling method for firing of pwm controlling converter
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JPS57151271A JPS57151271A (en) 1982-09-18
JPH049036B2 true JPH049036B2 (ja) 1992-02-18

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