JPH0576269B2 - - Google Patents
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- JPH0576269B2 JPH0576269B2 JP59187180A JP18718084A JPH0576269B2 JP H0576269 B2 JPH0576269 B2 JP H0576269B2 JP 59187180 A JP59187180 A JP 59187180A JP 18718084 A JP18718084 A JP 18718084A JP H0576269 B2 JPH0576269 B2 JP H0576269B2
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- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
- H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
- H02M7/72—Conversion 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は電力変換装置に係り、特に電気車両用
に直流電源を供給するに当り、損失を低減し高効
率化を図るに好適な電力変換装置に関する。
に直流電源を供給するに当り、損失を低減し高効
率化を図るに好適な電力変換装置に関する。
一般に、電気車両に電力変換装置を用いて直流
電力を供給する場合は、車両の力行時にはダイオ
ード整流装置を用いて交流電源を直流に変換して
供給し、回生時には他励式逆変換装置を用いて直
流を交流に変換して回生電力の交流電源への回生
を行なつている。
電力を供給する場合は、車両の力行時にはダイオ
ード整流装置を用いて交流電源を直流に変換して
供給し、回生時には他励式逆変換装置を用いて直
流を交流に変換して回生電力の交流電源への回生
を行なつている。
第３図はかかる周知の電力変換装置のブロツク
図である。同図に示す如く、変圧器１は交流電源
ACとダイオード整流装置２及びサイリスタを用
いた他励式逆変換装置３の間に配され、電圧の変
成を行なつている。ダイオード整流装置２及び逆
変換装置３の直流側は車両の直流電動機等の負荷
４に接続される。
図である。同図に示す如く、変圧器１は交流電源
ACとダイオード整流装置２及びサイリスタを用
いた他励式逆変換装置３の間に配され、電圧の変
成を行なつている。ダイオード整流装置２及び逆
変換装置３の直流側は車両の直流電動機等の負荷
４に接続される。
かかる構成において、車両の力行運転時は交流
電源ACからの交流電力を変圧器１を介して車両
に適した電圧に変成し、ダイオード整流装置２を
介して直流に変換し、これを負荷４に供給する。
一方、車両の回生運転時は負荷４で発生した回生
直流電力を他励式逆変換装置３を介して交流に変
換し、変圧器１を介して交流電源ACと同じ電圧
に変成し、交流電源ACに回生する。
電源ACからの交流電力を変圧器１を介して車両
に適した電圧に変成し、ダイオード整流装置２を
介して直流に変換し、これを負荷４に供給する。
一方、車両の回生運転時は負荷４で発生した回生
直流電力を他励式逆変換装置３を介して交流に変
換し、変圧器１を介して交流電源ACと同じ電圧
に変成し、交流電源ACに回生する。
ところが、車両の力行運転時、回生運転時共に
交流電源AC側の電流に電源周波数の第５、７、
11、13次の高調波が多量に含まれているため、電
圧、電流の歪に起因する種々の障害が発生する。
交流電源AC側の電流に電源周波数の第５、７、
11、13次の高調波が多量に含まれているため、電
圧、電流の歪に起因する種々の障害が発生する。
そこで、従来からこの高調波を低減するために
パルス幅変調形（以下、PWM形と称する）自励
式変換装置を用いて順変換と逆変換の両方の動作
を行なわせ、かつ交流電流を正弦波にして常に力
率が“１”になるように運転する電力変換装置が
考えられて来た。
パルス幅変調形（以下、PWM形と称する）自励
式変換装置を用いて順変換と逆変換の両方の動作
を行なわせ、かつ交流電流を正弦波にして常に力
率が“１”になるように運転する電力変換装置が
考えられて来た。
第４図はかかる従来の電力変換装置のブロツク
図である。同図に示す如く、交流電源ACと負荷
４の間に介在するPWM形自励式変換装置５は、
自己消弧能力のある制御整流素子、例えばターン
オフサイリスタ、トランジスタなどの半導体素子
から構成され、変圧器１からの交流電力を直流変
換して負荷４に供給したり、負荷４からの回生直
流電力を交流に変換して変圧器１側に回生したり
する作用を有する。なお、平滑コンデンサ６は
PWM形自励式変換装置５の直流側のリツプルを
除去する作用を有する。
図である。同図に示す如く、交流電源ACと負荷
４の間に介在するPWM形自励式変換装置５は、
自己消弧能力のある制御整流素子、例えばターン
オフサイリスタ、トランジスタなどの半導体素子
から構成され、変圧器１からの交流電力を直流変
換して負荷４に供給したり、負荷４からの回生直
流電力を交流に変換して変圧器１側に回生したり
する作用を有する。なお、平滑コンデンサ６は
PWM形自励式変換装置５の直流側のリツプルを
除去する作用を有する。
かかる構成において車両の力行運転時は交流電
源ACからの交流電力を変圧器１を介して車両に
適した電圧に変成し、PWM形自励式変換装置５
を介して直流に変換し、これを負荷４に供給す
る。一方、車両の回生運転時は負荷４で発生した
回生直流電力をPWM形自励式変換装置５を介し
て交流に変換し、変圧器１を介して交流電源AC
と同じ電圧に変成し、交流電源ACに回生する。
源ACからの交流電力を変圧器１を介して車両に
適した電圧に変成し、PWM形自励式変換装置５
を介して直流に変換し、これを負荷４に供給す
る。一方、車両の回生運転時は負荷４で発生した
回生直流電力をPWM形自励式変換装置５を介し
て交流に変換し、変圧器１を介して交流電源AC
と同じ電圧に変成し、交流電源ACに回生する。
ところが、電気車両用の電源装置、つまり電力
変換装置には力行運転時に定格負荷の300％短時
間過負荷容量が要求されることが多い。一方、回
生運転時には定格負荷の150％程度の低い短時間
過負荷容量を要求されるのが一般的である。
変換装置には力行運転時に定格負荷の300％短時
間過負荷容量が要求されることが多い。一方、回
生運転時には定格負荷の150％程度の低い短時間
過負荷容量を要求されるのが一般的である。
このような要求に対して、PWM形自励式変換
装置で対処する場合、300％過負荷で考える必要
が有り、制御整流素子の使用数はその最大許容し
や断電流の関係上かなり多くなる。また、良好な
運転特性を実現するためには、制御整流素子のス
イツチング周波数を数百Hzから数ＫHzの比較的高
い周波数に設定する必要があるが、この場合、当
然制御整流素子のスイツチング損失が大きくなつ
てしまう。更に、制御整流素子保護用のスナバ回
路の損失は、素子数並びにスイツチング周波数に
比例するので、非常に大きくなつてしまう。
装置で対処する場合、300％過負荷で考える必要
が有り、制御整流素子の使用数はその最大許容し
や断電流の関係上かなり多くなる。また、良好な
運転特性を実現するためには、制御整流素子のス
イツチング周波数を数百Hzから数ＫHzの比較的高
い周波数に設定する必要があるが、この場合、当
然制御整流素子のスイツチング損失が大きくなつ
てしまう。更に、制御整流素子保護用のスナバ回
路の損失は、素子数並びにスイツチング周波数に
比例するので、非常に大きくなつてしまう。
上述のように、従来の電力変換装置は使用する
制御整流素子数の増加や、損失増加に伴う冷却器
の容量増加等によつて装置が大型化し、効率も悪
くなるという問題点がある。
制御整流素子数の増加や、損失増加に伴う冷却器
の容量増加等によつて装置が大型化し、効率も悪
くなるという問題点がある。
従つて、本発明の目的は、損失を低減し、小形
かつ高効率で高信頼度の電力変換装置を提供する
ことにある。
かつ高効率で高信頼度の電力変換装置を提供する
ことにある。
上記目的を達成するために本発明は、交流電源
からの交流電力を直流に変換して電動機負荷に供
給する整流装置と、直流入力端が整流装置の直流
出力端に接続され、交流出力端が交流電源に接続
された自励式変換装置と、整流装置の入力交流電
力の高調波成分を検出する高調波検出手段と、電
動機負荷が力行運転か回生運転かを判別する判別
手段と、自励式変換装置を、判別手段により力行
運転と判別されたときは高調波検出手段によつて
検出された高調波成分をキヤンセルするような高
調波電力を発生して交流電源に供給する高調波抑
制装置として運転し、判別手段により回生運転と
判別されたときは交流電源から見て力率がほぼ１
となるようにインバータ運転して電動機負荷から
の回生電力を交流電源に回生するように制御する
制御手段とを備えた電力変換装置を提供するもの
である。
からの交流電力を直流に変換して電動機負荷に供
給する整流装置と、直流入力端が整流装置の直流
出力端に接続され、交流出力端が交流電源に接続
された自励式変換装置と、整流装置の入力交流電
力の高調波成分を検出する高調波検出手段と、電
動機負荷が力行運転か回生運転かを判別する判別
手段と、自励式変換装置を、判別手段により力行
運転と判別されたときは高調波検出手段によつて
検出された高調波成分をキヤンセルするような高
調波電力を発生して交流電源に供給する高調波抑
制装置として運転し、判別手段により回生運転と
判別されたときは交流電源から見て力率がほぼ１
となるようにインバータ運転して電動機負荷から
の回生電力を交流電源に回生するように制御する
制御手段とを備えた電力変換装置を提供するもの
である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例に係る電力変換装置
の電力回路部分のブロツク図である。同図に示す
如く、交流電源ACには変圧器１Ａを介してダイ
オード整流装置２が接続され、変圧器１Ｂを介し
てPWM形自励式変換装置５が接続される。ダイ
オード整流装置２及びPWM自励式変換装置５の
直流側は並列接続され、ここに平滑コンデンサ６
及び負荷４が接続される。
の電力回路部分のブロツク図である。同図に示す
如く、交流電源ACには変圧器１Ａを介してダイ
オード整流装置２が接続され、変圧器１Ｂを介し
てPWM形自励式変換装置５が接続される。ダイ
オード整流装置２及びPWM自励式変換装置５の
直流側は並列接続され、ここに平滑コンデンサ６
及び負荷４が接続される。
かかる構成において、力行運転時は交流電源
ACからの交流電力を変圧器１Ａを介して車両に
適した電圧に変成し、ダイオード整流装置２を介
して直流に変換し、これを負荷４に供給する。こ
の場合の電力供給は300％負荷までダイオード整
流装置２にて行なう。この時、交流電源AC側の
電流の基本波力率は“１”であるが、高調波成分
を含んでいる。このような高調波に対しては
PWM形自励式変換装置５でその高調波成分と逆
位相の高調波を発生し、これを変圧器１Ｂを介し
て交流電源AC側に供給することにより、全体的
に力率“１”で高調波の少ない運転を実施するこ
とができる。なお、この時PWM形自励式変換装
置５は交流電源AC側に高調波成分のみ供給すれ
ばよいため、容量的には小さくても良い。一方、
回生運転時は負荷４で発生した回生直流電力を
PWM形自励式変換装置５を介して交流に変換
し、変圧器１Ｂを介して交流電源ACに回生する。
この場合、PWM形自励式変換装置５を常に力率
が“１”になるように回生運転する。このような
回生運転時は、PWM形自励式変換装置５は150
％負荷までを負担できれば良く、従つて、容量は
小さくても良い。
ACからの交流電力を変圧器１Ａを介して車両に
適した電圧に変成し、ダイオード整流装置２を介
して直流に変換し、これを負荷４に供給する。こ
の場合の電力供給は300％負荷までダイオード整
流装置２にて行なう。この時、交流電源AC側の
電流の基本波力率は“１”であるが、高調波成分
を含んでいる。このような高調波に対しては
PWM形自励式変換装置５でその高調波成分と逆
位相の高調波を発生し、これを変圧器１Ｂを介し
て交流電源AC側に供給することにより、全体的
に力率“１”で高調波の少ない運転を実施するこ
とができる。なお、この時PWM形自励式変換装
置５は交流電源AC側に高調波成分のみ供給すれ
ばよいため、容量的には小さくても良い。一方、
回生運転時は負荷４で発生した回生直流電力を
PWM形自励式変換装置５を介して交流に変換
し、変圧器１Ｂを介して交流電源ACに回生する。
この場合、PWM形自励式変換装置５を常に力率
が“１”になるように回生運転する。このような
回生運転時は、PWM形自励式変換装置５は150
％負荷までを負担できれば良く、従つて、容量は
小さくても良い。
第２図は第１図の構成の具体的な構成例を示す
ブロツク図である。同図において、電流検出器８
はダイオード整流装置２の交流入力電流を検出す
る。ハイパスフイルタ９は電流検出器８の出力信
号から高調波分のみを抽出する。電流検出器１０
はPWM形自励式変換装置５の交流側電流を検出
する。直流電圧検出器１１は直流側の電圧を検出
する。交流電圧検出器１２は交流側の電圧を検出
する。制御演算回路１３は電流検出器８，１０、
直流電圧検出器１１及び交流電圧検出器１２から
の各検出信号に基いて、PWM形自励式変換装置
５の制御整流素子をオン、オフ制御する。
ブロツク図である。同図において、電流検出器８
はダイオード整流装置２の交流入力電流を検出す
る。ハイパスフイルタ９は電流検出器８の出力信
号から高調波分のみを抽出する。電流検出器１０
はPWM形自励式変換装置５の交流側電流を検出
する。直流電圧検出器１１は直流側の電圧を検出
する。交流電圧検出器１２は交流側の電圧を検出
する。制御演算回路１３は電流検出器８，１０、
直流電圧検出器１１及び交流電圧検出器１２から
の各検出信号に基いて、PWM形自励式変換装置
５の制御整流素子をオン、オフ制御する。
かかる構成において、力行運転時はダイオード
整流装置２が運転されるから電流検出器８の出力
信号をハイパスフイルタ９に入力し、基本波電流
成分を除去して高調波分のみを制御演算回路１３
に入力する。制御演算回路１３はPWM形自励式
変換装置５の制御整流素子に制御信号を与え、検
出された高調波成分と逆位相の電流を交流電源
AC側に供給させる。
整流装置２が運転されるから電流検出器８の出力
信号をハイパスフイルタ９に入力し、基本波電流
成分を除去して高調波分のみを制御演算回路１３
に入力する。制御演算回路１３はPWM形自励式
変換装置５の制御整流素子に制御信号を与え、検
出された高調波成分と逆位相の電流を交流電源
AC側に供給させる。
一方、回生運転時は負荷４からの回生電力によ
り直流電圧が上昇して来るため、ダイオード整流
装置２は運転できなくなる。このため、電流検出
器８の出力は無くなる。一方、制御演算回路１３
は直流電圧を一定に保つようにしながら、PWM
形自励式変換装置５の出力交流電圧が交流電源
ACからの入力交流電圧と逆位相になるように制
御整流素子に信号を与える。その結果、力率
“１”での回生運転を実施することができる。
り直流電圧が上昇して来るため、ダイオード整流
装置２は運転できなくなる。このため、電流検出
器８の出力は無くなる。一方、制御演算回路１３
は直流電圧を一定に保つようにしながら、PWM
形自励式変換装置５の出力交流電圧が交流電源
ACからの入力交流電圧と逆位相になるように制
御整流素子に信号を与える。その結果、力率
“１”での回生運転を実施することができる。
なお、力行運転と回生運転の切り換えは、回生
運転時に直流側電圧が上昇すると共にダイオード
整流装置２の出力電流が無くなるのを利用して、
これを電流検出器８と直流電圧検出器１１の両出
力に基づいて判別することによつて実施する。
運転時に直流側電圧が上昇すると共にダイオード
整流装置２の出力電流が無くなるのを利用して、
これを電流検出器８と直流電圧検出器１１の両出
力に基づいて判別することによつて実施する。
このように、第２図の構成においては、力行運
転時、回生運転時のどちらの場合にも力率“１”
で高調波の無い運転を実現することができる。
転時、回生運転時のどちらの場合にも力率“１”
で高調波の無い運転を実現することができる。
以上述べた如く、本発明によれば、次のような
効果を得ることができる。
効果を得ることができる。
PWM形自励式変換装置の容量は回生時の容量
又は高調波抑制時の容量で決定されるため、力行
運転時まで想定した場合の容量よりも小さくする
ことができる。このため、制御整流素子の使用数
が減つて装置の小型化、損失の低減化が可能とな
る。
又は高調波抑制時の容量で決定されるため、力行
運転時まで想定した場合の容量よりも小さくする
ことができる。このため、制御整流素子の使用数
が減つて装置の小型化、損失の低減化が可能とな
る。
一方、ダイオード整流装置はPWM形自励式変
換装置のように整流素子の最大しや断許容電流に
左右されず、短時間過負荷耐量も比較的大きくと
れることから、容易に装置の小型化、低損失化が
計れる。
換装置のように整流素子の最大しや断許容電流に
左右されず、短時間過負荷耐量も比較的大きくと
れることから、容易に装置の小型化、低損失化が
計れる。
従つて、装置全体の据付面積は従来よりも小さ
くてよく、損失も低減させることができるため、
省エネルギ形で高効率の電力変換装置を実現する
ことができる。また、制御整流素子数が少なくな
ることによつて、より高信頼度の装置を実現する
ことができる。
くてよく、損失も低減させることができるため、
省エネルギ形で高効率の電力変換装置を実現する
ことができる。また、制御整流素子数が少なくな
ることによつて、より高信頼度の装置を実現する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例に係る電力変換装置
のブロツク図、第２図は第１図の構成の具体的な
構成例を示すブロツク図、第３図は周知の電力変
換装置のブロツク図、第４図は従来の電力変換装
置のブロツク図である。 １，１Ａ，１Ｂ……変圧器、２……ダイオード
整流装置、４……負荷、５……PWM形自励式変
換装置、８，１０……電流検出器、９……ハイパ
スフイルタ、１１……直流電圧検出器、１２……
交流電圧検出器、１３……制御演算回路。
のブロツク図、第２図は第１図の構成の具体的な
構成例を示すブロツク図、第３図は周知の電力変
換装置のブロツク図、第４図は従来の電力変換装
置のブロツク図である。 １，１Ａ，１Ｂ……変圧器、２……ダイオード
整流装置、４……負荷、５……PWM形自励式変
換装置、８，１０……電流検出器、９……ハイパ
スフイルタ、１１……直流電圧検出器、１２……
交流電圧検出器、１３……制御演算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 交流電源からの交流電力を直流に変換して電
動機負荷に供給する整流装置と、 直流入力端が前記整流装置の直流出力端に接続
され、交流出力端が前記交流電源に接続された自
励式変換装置と、 前記整流装置の入力交流電力の高調波成分を検
出する高調波検出手段と、 前記電動機負荷が力行運転か回生運転かを判別
する判別手段と、 前記自励式変換装置を、前記判別手段により力
行運転と判別されたときは前記高調波検出手段に
よつて検出された高調波成分をキヤンセルするよ
うな高調波電力を発生して前記交流電源に供給す
る高調波抑制装置として運転し、前記判別手段に
より回生運転と判別されたときは前記交流電源か
ら見て力率がほぼ１となるようにインバータ運転
して前記電動機負荷からの回生電力を前記交流電
源に回生するように制御する制御手段と を備えた電力変換装置。 ２ 自励式変換装置がパルス幅変調形自励式変換
装置で構成され、整流装置がダイオード整流装置
で構成されている特許請求の範囲第１項に記載の
電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59187180A JPS6166573A (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59187180A JPS6166573A (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166573A JPS6166573A (ja) | 1986-04-05 |
| JPH0576269B2 true JPH0576269B2 (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=16201504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59187180A Granted JPS6166573A (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166573A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3272495B2 (ja) * | 1993-08-17 | 2002-04-08 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| DE102008036281B4 (de) * | 2008-08-04 | 2022-02-17 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Fahrzeug mit wenigstens einer als Generator betreibbaren Elektromaschine und Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs |
| JP2012239346A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石発電機／電動機用電力変換システム |
| JP5801128B2 (ja) | 2011-07-26 | 2015-10-28 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機 |
-
1984
- 1984-09-06 JP JP59187180A patent/JPS6166573A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6166573A (ja) | 1986-04-05 |
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