JPH0517792B2 - - Google Patents

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JPH0517792B2
JPH0517792B2 JP57153754A JP15375482A JPH0517792B2 JP H0517792 B2 JPH0517792 B2 JP H0517792B2 JP 57153754 A JP57153754 A JP 57153754A JP 15375482 A JP15375482 A JP 15375482A JP H0517792 B2 JPH0517792 B2 JP H0517792B2
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JP
Japan
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voltage
neutral point
synchronous motor
ground
circuit
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JP57153754A
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JPS5944979A (ja
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Toshiaki Matsura
Yoshinobu Yamanaka
Tetsuaki Kaneko
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • H02M7/505Conversion 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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion 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 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)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は同期機を低周波起動するサージアブ
ゾーバ付きの周波数変換装置に関するものであ
る。近年揚水用発電電動機、高炉ブロア用同期電
動機等大容量同期機の起動方式としてサイリスタ
等のスイツチング素子で構成した周波数変換装置
を用いる起動方式が採用されている。
この起動方式は概要を第1図で示すように、系
統1の電圧・周波数を起動用変圧器3を通して周
波数変換装置4により周波数変換し、この可変周
波数の電力で同期電動機8を起動させ、同期電動
機の電圧値、位相及び周波数が系統1と同期した
ら、周波数変換装置4よりの電力供給を停止し、
同期しや断器7により系統に併入される。なおし
や断器2及び5は低周波起動中は投入され、併入
運転中は開放されている。同図で6は主変圧器、
9は同期電動機8の中性点接地抵抗を示す。また
10は分配器で同期電動機8のロータの位置を検
出し、電動機がスムースに加速するように、点弧
信号を周波数変換装置4のインバータに与えるも
のである。
本システムを設計する場合に重要なことは、静
止形周波数変換装置4が動作する時に、起動変圧
器3及び同期電動機8の中性点電位が変動し各機
器の対地電位が上昇すること、また同期電動機8
の中点接地抵抗9に電流が流れることである。つ
まりこの中性点電位上昇を考慮して各機器の絶縁
レベル、中性点接地抵抗9の容量を求める必要が
ある。
以下この中性点電位上昇の原理について説明す
る。
第2図に周波数変換装置の同期電動起動回路の
一例を示す。同図で整流器回路13により、起動
用変圧器3の2次巻線の交流電圧を直流に変換
し、直流リアクトル14により直流電圧平滑化し
た後、インバータ回路15により直流電圧を可変
交流電圧に変換し同期電動機8を加速する。同図
で11,18はケーブルの漂遊容量、12は整流
器側サージアブゾーバ、16はインバータ側サー
ジアブゾーバ、17は交流リアクトル、9は接地
抵抗を示す。
まず簡単のために、ケーブル漂遊容量11,1
8、サージアブゾーバ12,16が無い場合の中
性点電位上昇を考える。この場合、同期電動機8
は中性点が接地抵抗9により接地されており、他
に接地点はないためこの接地抵抗9に接地電流は
流れず、同期電動機8の中性点NMは大地電圧に
なる。
同期電動機8の出力端子UM、VM、WMの対地
電位は固定されインバータ15の直流端子P2
端子N2も電位は固定される。
直流リアクトル14は側と側と同じ定数で
あるので、整流器13の直流端子P1と端子
N1の中間電位P1+N1/2はインバータ15の直流 端子P2と端子N2と中間電位P2+N2/2と等し くなる。
つまり第2図において、インバータ側の直流中
間電圧P2+N2/2と同期電動機中性点電圧NMの電 圧差をg(t)、整流器側の直流中間電圧P1+N1/2と 起動用変圧器中性点電圧NTの電圧差をf(t)とす
ると、時刻tにおける起動用変圧器3の2次巻線
の中性点電圧NTの対地電圧h(t)は h(t)=(NMの対地電圧)+g(t)+f(t) で与えられる。今、接地電流は零で同期電動機8
の中性点電圧NMは大地電圧としているのでh(t)
=g(t)+f(t)になる。次に各電圧波形f(t)、g
(t)、h(t)を求める。整流器側直流中間電圧
P1+N1/2と起動用変圧器中性点電圧NTの電圧差 f(t)は、整流器13の点弧制御角αにより異な
る。一例としてα=60°の時のf(t)の波形を第3
図に、α=90°の時のf(t)の波形を第4図に示す。
第3図、第4図で起動用変圧器3の出力相電圧の
ピーク値はESである。またインバータ側の直流中
間電圧P2+N2/2と同期電動機8の中間点電圧NM
の電圧差g(t)は、同期電動機8の分配器10の点
弧角γ(=180°−α)によつて異なる。一般に本
方式のような静止形周波数変換装置ではγ〜
60°程度に設定される。一例としてγ=60°の時の
g(t)の波形を第5図に示す。同図で同期電動機8
の出力相電圧のピーク値はEMである。起動用変
圧器3中性点NTの対地電圧h(t)は、上述のf(t)
とg(t)を加えたものである。第6図〜第8図にf
(t)、g(t)、h(t)の関係を示す。第8図のh(t)は第
6図のf(t)と第7図のg(t)を瞬時ごとに加えたも
のである。(整流器13の点弧角α=60°、分配器
10の点弧角γ=60°、同期電動機8定格運転時
の例である。) 以上のように、第2図の回転でケーブルの漂遊
容量11,18サージアブゾーバ12,16を無
視すると、同期電動8機の中性点電圧NMは第8
図に示すように最大でES+EM/2(起動用変圧器3 出力相電圧ピーク値ESの1/2と同期電動機8出力
相電圧ピーク値EMの1/2を加えた値)だけ大地電
位よりも高くなる。
このため起動用変圧器3の端子の対地電圧も一
般の変圧器に比べES+EN/2だけ高くなる。
起動用変圧器3の設計をする場合、このような
中性点電位上昇を考慮する必要がある。
第9図に以上説明の内容をまとめる。同期電動
機8の中性点NMを抵抗接地した場合、同期電動
機中性点NMは大地電位になり、起動用変圧器3
の中性点NTは大地に対して電位を上昇する。第
10図は、起動用変圧器3の中性点を抵抗接地し
た場合で、この時には起動用変圧器3の中性点
NTが大地電位になり、同期電動機8の中性点NM
は大地に対して電位上昇する。ただし第9図、第
10図にもサージアブゾーバ、ケーブルの漂遊容
量は無視している。
第11図に、同期電動機8の中性点NMを抵抗
接地し、回路に含まれるサージアブゾーバ、ケー
ブルの漂遊容量を考慮した場合の、各部電位の説
明を示す。
実機における運転モードはこの第11図のよう
になる。第11図では、整流器側サージアブゾー
バ12を通して零相電流が同期電動機8の接地抵
抗9に流れるので同期電動機8の中性点NMも大
地から電位上昇する。同図に示すように、起動用
変圧器3の中性点NT、同期電動機の中性点NM
もに大地より電位上昇する。同図において、起動
用変圧器3の中性点NTの対地電位上昇値と、同
期電動機8の中性点NMの対地電位上昇値は、整
流器側の対地インピーダンスとインバータ側の対
地インビーダンスによつてきまる。つまり、第2
図において、整流器側の対地インビーダンス(ケ
ーブルの漂遊容量11、サージアブゾーバ12)
がインバータ側の対地インビーダンス(ケーブル
の漂遊容量18、サージアブゾーバ16、同期電
動機8の接地抵抗9)に比べ非常に大きければ第
9図のようなモードになり、同期電動機中性点
NMの対地電位は殆んど零になる。整流器側の対
地インピーダンスが少さくなると、第11図のよ
うに同期電動機8の中性点NMの対地電圧は上昇
し、接地抵抗9にも大きな電流が流れる。
第12図に、第11図の回路(同期電動機8の
中性点NMを接地抵抗9で接地し、回路に含まれ
るサージアブゾーバ、ケーブルの漂遊容量を考慮
した。)で低周波起動した場合の、同期電動機8
の中性点NMの対地電圧波形の一例を示す。接地
抵抗9に流れる電流波形も第12図と相似の波形
になる。
従来の周波数変換装置では、第2図に示すよう
に整流器側サージアブゾーバ12、インバータ側
サージアブゾーバ16ともに接地されているの
で、以下に示すような問題点かあつた。
(1) 整流器側サージアブゾーバを設置しているこ
とにより、第11に示すように同期電動機8の
中性点NMの電位が大地に対し電位上昇し、同
期電動機端子も大地に対しその分だけ電圧上昇
する。この電圧上昇を考慮して同期電動機8の
絶縁設計する必要があつた。
(2) 同期電動機8の中性点接地抵抗9には、静止
形周波数変換装置で低周波起動している間、零
相電流が流れることになり、このため接地抵抗
としては容量の大きなものを製作する必要があ
つた。
この発明は、整流器側サージアブゾーバを非接
地とすることにより、上記のような従来のものの
欠点を除去することを目的になされたものであ
る。
以下、この発明の実施例を第13図を用いて説
明する。第13図において整流器側サージアブゾ
ーバ12aは非接地にし、インバータ側サージア
ブゾーバ16は接地している。本回路では、整流
器側対地インピーダンスはケーブルの漂遊容量1
1だけであるのに対し、インバータ側対地インビ
ーダンスは同期電動機8の接地抵抗9とインバー
タ側サージアブゾーバ16とケーブルの漂遊容量
18の合成インピーダンスになる。本発明の回路
は、整流器側サージアブゾーバを非接地にしてい
るので、整流器側の対地インビーダンスはインバ
ータ側の対地インピーダンスに比べ非常に大きな
値となり、起動用変圧器3中性点NTと同期電動
機8の中性点NMの電圧特性は第9図に示すよう
になる。つまり同期電動機中性点NMはほぼ大地
電位になり、接地抵抗9には殆んど電流は流れな
い。また、本発明の回路で、起動用変圧器3と整
流器13の間をケーブルでなく、例えばバスダク
トでつないだ場合には、第13図においてケーブ
ルの漂遊容量11は零になるので、この時には第
9図に示すように同期電動機中性点NMは完全に大
地電位になり、接地抵抗9電流も零になる。また
中性点電圧NMが固定されるので同期電動機端子電
圧も電位上昇することがなく、絶縁設計上も有利
である。
以上述べたように、本発明のように整流器側サ
ージアブゾーバ12aを非接地回路インバータ側
サージアンブゾーバ16を接地回路とすることに
より下記の利点が得られる。
(1) 同期電動機8の中性点NMは大地電位になり、
このため同期電動機の端子電圧も対地電位上昇
しないので、絶縁設計上有利である。
(2) 静止形周波数変換装置で低周波起動している
間も、同期電動機8の接地抵抗9には電流が流
れないので、接地抵抗として低周波起動を考慮
した容量の大きいものを製作する必要がない。
ここで、整流器側サージアブゾーバ12aを非
接地としても、整流回路13のサンイリスタに対
するサージ電圧保護は影響受けない。
そこで、装置に対して変圧器側からの大地間サ
ージ電圧保護を必要とする場合は、第14図に示
すように起動用変圧器3の1次巻線19と2次巻
線との間に混触防止板20を備えればよい。
起動用変圧器1次巻線側に発生した大地間サー
ジ電圧を混触防止板20により変圧器2次巻線側
に静電移行するのを防止する。
以上はサイリスタを用いた6相グレツツ結線の
静止形周波数変換装置について説明したが、ダイ
オードやGTO等半導体素子で構成されたものや、
12相、24相等の多相整流回路、多相インバータ回
路で構成されたものであつても同様の効果を奏す
る。
以上のように、この発明によれば、整流器側サ
ージアブゾーバを非接地回路のように構成したの
で、同期機中性点電圧上昇を押え、また、同期機
接地抵抗を小容量とできる周波数変換装置が得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な静止形周波数変換装置の概略
回路図、第2図は従来の静止形周波数変換装置の
詳細回路図、第3図は整流器制御α角=60°の場
合の整流器側直流中間電圧P1+N1/2の電圧波形 図、第4図は整流器制御α角=90°の場合の整流
器側直流中間電圧P1+N1/2の電圧波形図、第5図 はインバータ制御γ=60°の場合のインバータ側
直流中間電圧P2+N2/2の電圧波形図、第6図は第 3図の再録であり、第7図は第5図の再録であ
る。第8図は起動用変圧器中性点電圧波形の1例
を示す波形図、第9図〜第11図は各接地方式に
おける同期電動機の中性点と、起動用変圧器の中
性点の対地電圧の関係図、第12図は従来回路に
おける同期電動機の中性点電圧波形の一例を示す
波形図、第13図はこの発明に係る周波数変換装
置の一実施例を示す回路図、第14図はこの発明
に係る周波数変換装置の他の実施例を示す回路図
である。 図中、1は電力系統、2は入力側しや断器、3
は起動用変圧器、4は静止形周波数変換装置、5
は出力側しや断器、6は主変圧器、7は同期しや
断器、8は同期電動機、9は接地抵抗、10は分
配器、11は整流器側ケーブルの漂遊容量、12
aは整流器側サージアブゾーバ、13は整流器回
路、14は直流リアクトル、15はインバータ回
路、16はインバータ側サージアブゾーバ、17
は交流リアクトル、18はインバータ側ケーブル
の漂遊容量、19は起動用変圧器1次巻線、20
は起動用変圧器の混触防止板を示す。なお図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 起動用変圧器からの交流電圧を直流電圧に変
    換する整流平滑回路と、上記直流電圧を可変交流
    電圧に変換するインバータ回路と、上記整流平滑
    回路の前段及び上記インバータ回路の後段にそれ
    ぞれ設けられたサージアブゾーバとを備えて、上
    記可変交流電圧で同期機を低周波起動する周波数
    変換装置において、上記整流平滑回路の前段に設
    けられたサージアブゾーバを非接地回路とし、イ
    ンバータ回路の後段に設けられたサージアブゾー
    バを接地回路としたことを特徴とする周波数変換
    装置。 2 起動用変圧器が1次巻線と2次巻線間に混触
    防止板を有するものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の周波数変換装置。
JP57153754A 1982-09-01 1982-09-01 周波数変換装置 Granted JPS5944979A (ja)

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JPS5944979A JPS5944979A (ja) 1984-03-13
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Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6277067A (ja) * 1985-09-30 1987-04-09 Hitachi Ltd 電流形インバ−タ装置
KR100459472B1 (ko) * 1998-11-06 2005-04-08 엘지산전 주식회사 인버터구동전동기
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JPS52150520A (en) * 1976-06-09 1977-12-14 Hitachi Ltd Thyristor device

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