JPH0683575B2 - Cycloconverter device - Google Patents

Cycloconverter device

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JPH0683575B2
JPH0683575B2 JP18774186A JP18774186A JPH0683575B2 JP H0683575 B2 JPH0683575 B2 JP H0683575B2 JP 18774186 A JP18774186 A JP 18774186A JP 18774186 A JP18774186 A JP 18774186A JP H0683575 B2 JPH0683575 B2 JP H0683575B2
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cycloconverter
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power
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茂 田中
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電源トランスの容量を低減させたサイクロコ
ンバータ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a cycloconverter device in which the capacity of a power transformer is reduced.

(従来の技術) サイクロコンバータは一定周波数の交流電力を他の異な
る周波数の交流電力に直接変換する装置であるが、その
構成素子たるサイリスタを電源電圧によって転流させる
ため、電源から多くの無効電力をとる欠点がある。ま
た、その無効電力は負荷側の周波数に同期して常に変動
している。このため、電源系統設備の容量を増大させる
だけでなく、無効電力変動により同一系統に接続された
電気機器に種々の悪影響を及ぼしている。
(Prior Art) A cycloconverter is a device that directly converts AC power of a constant frequency into AC power of another different frequency. However, since a thyristor, which is a constituent element of the cycloconverter, is commutated by a power supply voltage, a large amount of reactive power from the power supply There is a drawback to take. Further, the reactive power constantly fluctuates in synchronization with the frequency on the load side. Therefore, not only is the capacity of the power supply system equipment increased, but fluctuations in the reactive power adversely affect various electrical devices connected to the same system.

このようなサイクロコンバータの無効電力を補償する方
法として、特開昭56-44382等の技術がある。
As a method of compensating the reactive power of such a cycloconverter, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-44382.

すなわち、サイクロコンバータの受電端に一定の進み無
効電力をとる進相コンデンサを設置し当該サイクロコン
バータの遅れ無効電力が進相コンデンサの進み無効電力
と常に等しくなるようにサイクロコンバータの循環電流
を調整するものである。
That is, a phase advancing capacitor that takes a certain amount of lead reactive power is installed at the power receiving end of the cycloconverter, and the circulating current of the cycloconverter is adjusted so that the delay reactive power of the cycloconverter is always equal to the lead reactive power of the phase advancing capacitor. It is a thing.

一方、この無効電力補償形サイクロコンバータ装置で
は、交流電源と各コンバータとの間に、降電圧あるいは
昇電圧の目的で、もしくはコンバータの絶縁の目的で電
源トランスを設置するが、この電源トランスの容量とし
て各コンバータの遅れ無効電力をも供給しうる容量が必
要とされた。すなわち、負荷に供給し得る電力に加えて
進相コンデンサの進み無効電力に対向する遅れ無効電力
を電源トランスを介してサイクロコンバータに供給しな
ければならない。そのため、当該電源トランスが大形大
量化し、高価なものとなる。
On the other hand, in this reactive power compensation type cycloconverter device, a power transformer is installed between the AC power source and each converter for the purpose of lowering or raising the voltage or for insulating the converter. As a result, a capacity that can supply the delayed reactive power of each converter was required. That is, in addition to the power that can be supplied to the load, the delayed reactive power that opposes the advanced reactive power of the phase-advancing capacitor must be supplied to the cycloconverter via the power transformer. Therefore, the power transformer is large and large in volume, and is expensive.

これに鑑み、特開昭57-80267が提案された。第4図はそ
の従来のサイクロコンバータ装置の主回路構成図を示す
ものである。
In view of this, JP-A-57-80267 was proposed. FIG. 4 shows a main circuit configuration diagram of the conventional cycloconverter device.

図中、BUSは3相交流電源の電線路、TrU,TrV,TrWは電源
トランス、CAPU1〜CAPU4,CAPV1〜CAPV4,CAPW1〜CAPW4
は進相コンデンサ、CC−U,CC−V,CC−Wは循環電流式サ
イクロコンバータ、U,V,Wは3相交流負荷をそれぞれ表
わす。
In the figure, BUS is a three-phase AC power line, TrU, TrV, TrW are power transformers, CAP U1 to CAP U4 , CAP V1 to CAP V4 , CAP W1 to CAP W4.
Is a phase advancing capacitor, CC-U, CC-V and CC-W are circulating current type cycloconverters, and U, V and W are three-phase AC loads.

U相サイクロコンバータCC−Uは、正群コンバータSS
PU,SDPUと負群コンバータSSNU,SDNU及び直流リアクト
ルLOUから構成されている。いわゆる制御相数(制御パ
ルス数)が12パルスの循環電流式サイクロコンバータと
なっている。
U-phase cycloconverter CC-U is a positive group converter SS
It consists of P U and SDP U , negative group converters SSN U and SDN U, and DC reactor L OU . The circulating current type cycloconverter has 12 so-called control phases (control pulses).

V相及びW相のサイクロコンバータCC−V,CC−Wも同様
に構成されている。
The V-phase and W-phase cycloconverters CC-V and CC-W are similarly constructed.

U相サイクロコンバータCC−Uの入力側には、電源トラ
ンスTrUの2次巻線側に4分割された進相コンデンサCAP
U1〜CAPU4が接続されている。
On the input side of the U-phase cycloconverter CC-U, the phase-advancing capacitor CAP is divided into four on the secondary winding side of the power transformer TrU.
U1 to CAP U4 are connected.

このように進相コンデンサCAPU1〜CAPU4を電源トランス
TrUの2次巻線側に接続することによりサイクロコンバ
ータCC−Uがとる遅れ無効電力と進相コンデンサCAPU1
〜CAPU4がとる進み無効電力がある程度打ち消し合い、
電源トランスTrUの容量を低減させる効果がある。V相
及びW相も同様である。
In this way, the phase advancing capacitors CAP U1 to CAP U4
Delay reactive power and phase advancing capacitor CAP U1 taken by cycloconverter CC-U by connecting to the secondary winding side of TrU
~ The progress of reactive power taken by CAP U4 cancels each other to some extent,
This has the effect of reducing the capacity of the power transformer TrU. The same applies to the V phase and the W phase.

第5図は、第4図のサイクロコンバータCC−Uの入力側
の電流値を示したもので、ISSPUは正群コンバータSSPU
の入力電流、ISSNUは負群コンバータSSNUの入力電流、I
capu1及びIcapu2は進相コンデンサCAPU1及びCAPU2の電
流の大きさを示す。
FIG. 5 shows the current value on the input side of the cycloconverter CC-U of FIG. 4, where I SSPU is the positive group converter SSP U.
Input current, I SSNU is the input current of negative group converter SSN U , I SSNU
capu1 and I capu2 indicate the magnitude of the current in the phase advancing capacitors CAP U1 and CAP U2 .

負荷U,V,Wが交流電動機の場合、始動及び低速運転時に
は逆起電力がほとんど発生せずサイクロコンバータの出
力電圧も小さく、その制御位相角αは大略90°に近いと
ころで運転される。従って、各コンバータの入力電流I
SSPU,ISSNU等は大部分が遅れ無効電流であると見てよ
い。
When the loads U, V, and W are AC motors, almost no counter electromotive force is generated during start-up and low-speed operation, the output voltage of the cycloconverter is small, and the control phase angle α is operated at about 90 °. Therefore, the input current I of each converter
Most of SSPU , I SSNU, etc. can be regarded as delayed reactive current.

従って、電源トランスTrUの2次巻線に流れる電流ITr2
の大きさは、 ITr2=|ISSPU−Icapu1| となり、また、TrUの1次巻線に流れる電流のITr1の大
きさは、 ITr1=2×|ISSPU+ISSNU−Icapu1−Icapu2| となる。
Therefore, the current I Tr2 flowing in the secondary winding of the power transformer TrU
Is I Tr2 = | I SSPU −I capu1 |, and the size of I Tr1 of the current flowing through the primary winding of TrU is I Tr1 = 2 × | I SSPU + I SSNU −I capu1 − I capu2 |

このように、電源トランスTrUの容量を低減させること
ができるが、進相コンデンサCAPU1〜CAPU4に流れる進み
電流Icapu1〜Icapu4が一定値となっているのに対し、各
コンバータの入力電流ISSPU,ISSNU等は出力電流IUに応
じて図のように変化するため、その差分の電流が電流ト
ランスTrUに流れる。
In this way, the capacity of the power transformer TrU can be reduced, but the advance currents I capu1 to I capu4 flowing in the phase advancing capacitors CAP U1 to CAP U4 have constant values, whereas the input current of each converter is constant. Since I SSPU , I SSNU, etc. change as shown in the figure according to the output current I U , the current of the difference flows in the current transformer TrU.

交流電動機負荷の速度が高くなるに従い、有効電力を消
費するようになり、上記無効電力分に加えて、当該有効
電力分も電源トランスTrUが負担しなければならないの
は言うまでもない。
It goes without saying that as the speed of the AC motor load increases, active power is consumed, and in addition to the reactive power, the active transformer TrU must also bear the active power.

(発明が解決しょうとする問題点) 上記従来のサイクロコンバータ装置は、進相コンデンサ
CAPU1〜CAPU4等を分割して電源トランスTrU等の2次巻
線側に接続することにより、当該電源トランスTrU等の
容量をある程度低減させることができる。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional cycloconverter device described above includes a phase advancing capacitor.
By dividing CAP U1 to CAP U4 etc. and connecting them to the secondary winding side of the power transformer TrU etc., the capacity of the power transformer TrU etc. can be reduced to some extent.

しかし、進相コンデンサに流れる電流が一定値であるの
に対し、各コンバータの入力電流は、サイクロコンバー
タの出力電流に応じて大きく変化するため、その差分の
無効電流は電源トランスが負担しなければならず、容量
低減させる効果が半減していた。特に、トランスの2次
電流の容量低減はあまり期待できないのが現状である。
However, while the current flowing through the phase-advancing capacitor has a constant value, the input current of each converter greatly changes according to the output current of the cycloconverter, so the reactive current of the difference must be borne by the power transformer. As a result, the effect of reducing the capacity was halved. In particular, the current situation is that the secondary current capacity of the transformer cannot be expected to be reduced so much.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、電源
トランスの容量を大幅に低減させたサイクロコンバータ
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cycloconverter device in which the capacity of a power transformer is significantly reduced.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 以上の目的を達成するため、本発明は交流電源と、各相
毎に絶縁された負荷装置と、当該負荷の各相毎に電流を
供給するため正群及び負群コンバータを有するサイクロ
コンバータと、当該サイクロコンバータの各相正群コン
バータの入力側共通端子に接続された第1の進相コンデ
ンサと、前記サイクロコンバータの各相負群コンバータ
の入力側共通端子に接続された第2の進相コンデンサ
と、前記交流電源と前記サイクロコンバータとの間に介
在する電源トランスとでサイクロコンバータ装置を構成
している。
(Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an AC power supply, a load device insulated for each phase, and a positive group for supplying a current for each phase of the load. A cycloconverter having a negative group converter, a first phase advance capacitor connected to an input side common terminal of each phase positive group converter of the cycloconverter, and an input side common terminal of each phase negative group converter of the cycloconverter. A second phase-advancing capacitor connected to and a power supply transformer interposed between the AC power supply and the cycloconverter constitute a cycloconverter device.

また、サイクロコンバータの制御相数(制御パルス数)
に応じて前記第1及び第2の進相コンデンサをさらに分
割して構成している。
Also, the number of control phases of the cycloconverter (the number of control pulses)
Accordingly, the first and second phase advancing capacitors are further divided and configured.

(作用) すなわち、サイクロコンバータの出力相数が3相の場
合、各相サイクロコンバータの正群コンバータの入力側
端子を共通の第1の進相コンデンサに接続し、その端子
を電源トランスの2次巻線に接続することにより、3相
分の正群コンバータの入力電流の遅れ無効分と前記第1
の進相コンデンサの進み電流が打ち消し合い、電源トラ
ンスの2次巻線には有効電源しか流れない。負群コンバ
ータの入力側も同様に作用し、結果的に電源トランスの
容量を大幅に低減させることが可能となる。
(Operation) That is, when the number of output phases of the cycloconverter is three, the input side terminal of the positive group converter of each phase cycloconverter is connected to the common first phase advance capacitor, and the terminal is connected to the secondary of the power transformer. By connecting to the winding, the delay reactive component of the input current of the positive group converter for three phases and the first
The leading currents of the phase-advancing capacitors cancel each other out, and only effective power flows through the secondary winding of the power transformer. The input side of the negative group converter acts in the same manner, and as a result, the capacity of the power transformer can be significantly reduced.

このとき、サイクロコンバータの負荷は各相毎に絶縁さ
れており、電源短絡が生じることを防止している。
At this time, the load of the cycloconverter is insulated for each phase to prevent a power supply short circuit.

サイクロコンバータの制御相数(制御パルス数)が増加
した場合には、それに応じて前記第1及び第2の進相コ
ンデンサをさらに分割し、出力電流リップルの小さい運
転を行うことができる。この場合でも、電源トランスの
容量低減の効果は同じである。
When the number of control phases (the number of control pulses) of the cycloconverter increases, the first and second phase advancing capacitors can be further divided accordingly, and operation with a small output current ripple can be performed. Even in this case, the effect of reducing the capacity of the power transformer is the same.

(実施例) 第1図は、本発明のサイクロコンバータ装置の実施例を
示す構成図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a cycloconverter device of the present invention.

図中、SUPは3相交流電源、MTRは電源トランス、CA
P11,CAP12は第1の進相コンデンサ、CAP21,CAP22は第
2の進相コンデンサ、CC−U,CC−V,CC−Wは循環電流式
サイクロコンバータ、U,V,Wは3相交流負荷である。
In the figure, SUP is a 3-phase AC power supply, MTR is a power transformer, CA
P 11 and CAP 12 are the first phase advancing capacitors, CAP 21 and CAP 22 are the second phase advancing capacitors, CC-U, CC-V and CC-W are circulating current type cycloconverters, and U, V and W are It is a three-phase AC load.

U相サイクロコンバータCC−Uは正群コンバータSSPU
SDPUと負群コンバータSSNU,SDNU及び直流リアトルLOU
(LOU1〜LOU5)で構成されている。V相及びW相のサイ
クロコンバータCC−V,CC−Wも同様である。
The U-phase cycloconverter CC-U is a positive group converter SSP U ,
SDP U and negative group converter SSN U , SDN U and DC reactor L OU
(L OU1 to L OU5 ). The same applies to the V-phase and W-phase cycloconverters CC-V and CC-W.

また、CTsは3相交流電流検出用変流器、PTsは3相交流
電圧検出用変成器、VARは無効電力演算回路、CTU,CTV,C
TWは出力電流検出器、CTPU,CTNU,CTPV,CTNV,CTPW,CTNW
は各コンバータの出力電流検出器である。
CTs is a three-phase AC current detection transformer, PTs is a three-phase AC voltage detection transformer, VAR is a reactive power operation circuit, CT U , CT V , C
T W is the output current detector, CT PU , CT NU , CT PV , CT NV , CT PW , CT NW
Is the output current detector of each converter.

第2図は、第1図の装置の制御回路の実施例を示す構成
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the control circuit of the apparatus shown in FIG.

図中、VRQは無効電力設定器、HQ(s)は無効電力制御
補償回路、GOU(s),GOV(s),GOW(s)は負荷電
流制御償回路、GU(s),GV(s),GW(s)は負荷電
流制御補償回路、OC1〜OC3は循環電流演算回路、C1〜C7
は比較器、A1〜A6は加算器、INV1〜INV3は反転増幅器を
それぞれ表わす。
In the figure, VRQ is a reactive power setting device, H Q (s) is a reactive power control compensation circuit, G OU (s), G OV (s) and G OW (s) are load current control compensation circuits, and G U (s) ), G V (s), G W (s) are load current control compensation circuits, OC 1 to OC 3 are circulating current calculation circuits, C 1 to C 7
Is a comparator, A 1 to A 6 are adders, and INV 1 to INV 3 are inverting amplifiers, respectively.

以下、第1図及び第2図の実施例を参照しながら本発明
装置の動作を説明する。
The operation of the device of the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.

まず、負荷電流IU,IV,IWの制御動作を説明する。U相
サイクロコンバータCC−Uを例にとって説明する。
First, the control operation of the load currents I U , I V , and I W will be described. The U-phase cycloconverter CC-U will be described as an example.

負荷電流IUを変流器CTUによって検出し、比較器C3に入
力する。比較器C3により、当該電流検出器IUとその指令
値IU *を比較し、その偏差εU=IU *−IUを求める。当該
偏差εUを次の電流制御補償回路GU(s)に入力し増幅
する。GU(s)の出力信号は、1つは加増器A1を介して
正群コンバータSSPU,SDPUの位相制御回路PHPUに入力す
る。またGU(s)の出力信号の他の1つは反転増幅器IN
V1及び加算器A2を介して負群コンバータSSNU,SDNUの位
相制御回路PHNUに入力する。
The load current I U detected by the current transformer CT U, is input to a comparator C 3. The current detector I U is compared with the command value I U * by the comparator C 3 , and the deviation ε U = I U * −I U is obtained. The deviation ε U is input to the next current control compensation circuit G U (s) and amplified. One of the output signals of G U (s) is input to the phase control circuit PHP U of the positive group converters SSP U and SDP U via the adder A 1 . The other one of the output signals of G U (s) is the inverting amplifier IN.
Input to the phase control circuit PHN U of the negative group converter SSN U , SDN U via V 1 and adder A 2 .

いま、仮に循環電流制御回路GOU(s)からの出力信号
が十分小さいものとして無視すると、上記位相制御回路
PHPU及びPHNUの入力信号vαPU及びvαNUは次の関係を
する。ただし、GU(s)は比例要素KUだけとする。
Now, assuming that the output signal from the circulating current control circuit G OU (s) is sufficiently small and ignored, the above phase control circuit
The input signals vα PU and vα NU of PHP U and PHN U have the following relationship. However, G U (s) is the proportional element K U only.

vαPU=εU・KU vαNU=−εU・KU また、正群及び負群コンバータの出力電圧VPU,VNUを第
1図の矢印の方向を正として考えると、次のような関係
を有する。
PU = ε U · K UNU = −ε U · K U Also, assuming that the output voltage V PU , V NU of the positive group and negative group converters is positive in the direction of the arrow in FIG. Have a relationship.

VPU=kV・VS・cos αPU VNU=−kV・VS・cos αNU ただし、kVは変換定数、VSは電源電圧、αPU,αNUは正
群及び負群コンバータの制御位相角である。
V PU = k V · V S · cos α PU V NU = −k V · V S · cos α NU , where k V is the conversion constant, V S is the power supply voltage, and α PU and α NU are the positive and negative groups. It is a control phase angle of the converter.

さらに、cosαPU=k・vαPU,cosαNU=k・vαNU
関係があるので、VPU=VNUとなり、このときの制御位相
角はαNU=180°−αPUの関係を有する。
Furthermore, since there is a relationship of cos α PU = k · v α PU and cos α NU = k · v α NU , V PU = V NU , and the control phase angle at this time has a relationship of α NU = 180 ° −α PU .

負荷Uに印加される電圧VUは、正群及び負群コンバータ
の出力電圧VPU,VNUの平均値となる。
The voltage V U applied to the load U is the average value of the output voltages V PU and V NU of the positive group and negative group converters.

VU=(VPU+VNU)/2 =kV・k・VS・εU・KU すなわち、電流偏差εUに比例した電圧VUが負荷に印加
される。
V U = (V PU + V NU) / 2 = k V · k · V S · ε U · K U i.e., the voltage V U which is proportional to the current deviation epsilon U is applied to the load.

IU *>IUの場合、偏差εUは正の値となり、出力電圧VU
増大させて、電流IUを増やす故に最終的にIU≒IU *とな
るように制御される。
When I U * > I U , the deviation ε U has a positive value, and the output voltage V U is increased, and the current I U is increased, so that the deviation is finally controlled so that I U ≈I U * .

逆にIU *<IUとなった場合、偏差εUは負の値となり、VU
を負の値にして、電流IUを減少させ、やはり、IU≒IU *
となって落ち着く、電流指令値IU *を正弦波状に変化さ
せると、それに応じて、実電流IUも正弦波に制御され
る。
Conversely, when I U * <I U , the deviation ε U becomes a negative value and V U
To a negative value to reduce the current I U and again I U ≈ I U *
When the current command value I U * is changed in a sine wave shape, the actual current I U is also controlled to a sine wave accordingly.

このとき、常にVPU=VNUを満足しており、循環電流IOU
の増減はない。
At this time, V PU = V NU is always satisfied, and the circulating current I OU
There is no increase or decrease.

V相,W相の負荷電流IV,IWも同様に制御される。The V-phase and W-phase load currents IV and IW are controlled in the same manner.

次に循環電流IOU,IOV,IOWの制御動作を説する。やは
り、U相サイクロコンバータCC−Uを例にとって説明す
る。
Next, the control operation of the circulating currents I OU , I OV , and I OW will be explained . Again, the U-phase cycloconverter CC-U will be described as an example.

U相サイクロコンバータの循環電流IOUは、変流器CTPU
及びCTNUによって検出された正群及び負群コンバータの
出力電流IPU及びINUを演算回路OC1に入力し、次の演算
を行うことにより求められる。
The circulating current I OU of the U-phase cycloconverter is the current transformer CT PU
, And the output currents I PU and I NU of the positive group and negative group converters detected by CT NU are input to the arithmetic circuit OC 1 , and the following arithmetic operations are performed.

IOU=(IPU+INU−|(IPU−INU)|)/2 ここで、IPU−INU=IUの関係がある。I OU = (I PU + I NU − | (I PU −I NU ) |) / 2 where I PU −I NU = I U.

このようにして、求められた循環電流検出値IOUを比較
器C2に入力し、循環電流指令値IO * Uと比較する。当該偏
差εOU=IO * U−IOUを電流制御補償回路GOU(s)に入力
し、増幅する。GOU(s)の出力信号は各々加算器A1
びA2を介して、前記位相制御回路PHPU,PHNUに入力され
る。
In this way, the obtained circulating current detection value I OU is input to the comparator C 2 and compared with the circulating current command value I O * U. The deviation ε OU = I O * U −I OU is input to the current control compensation circuit G OU (s) and amplified. The output signal of G OU (s) is input to the phase control circuits PHP U and PHN U via adders A 1 and A 2 , respectively.

故に、前記PHPU,PHNUの入力信号vαPU,vαNUは、次の
ように変更される。ただし、GOU(s)=KOUとして考え
る。
Therefore, the input signals vα PU and vα NU of the PHP U and PHN U are changed as follows. However, consider G OU (s) = K OU .

vαPU=εU・KU+εOU・KOU vαNU=−εU・KU+εOU・KOU 従って、正群及び負群コンバータの出力電圧VPU及びVNU
は、上記εOU・KOUの分だけバランスがくずれ、循環電
流IOUを増減させる。
PU = ε U · K U + ε OU · K OUNU = −ε U · K U + ε OU · K OU Therefore, the output voltages V PU and V NU of the positive and negative group converters
Causes the balance to be lost by the amount of ε OU · K OU , and increases or decreases the circulating current I OU .

すなわち、IOU *>IOUとなった場合、偏差εOUは正の値
となり、その分だけVPU>VNUとなる。故に循環電流IOU
=IOU *となって落ち着く。
That is, when I OU * > I OU , the deviation ε OU becomes a positive value, and V PU > V NU correspondingly . Therefore the circulating current I OU
= I OU * and calm down.

逆にIOU *<IOUとなった場合、偏差εOUは負の値となり
その分だけ、VPU<VNUとなる。故にIOUは減少し、やは
り、IOU=IO * Uとなるように制御される。
On the contrary, when I OU * <I OU , the deviation ε OU becomes a negative value and V PU <V NU accordingly . Therefore, I OU is reduced, and again, I OU = I O * U is controlled.

V相,W相の循環電流IOV,IOWも同様に制御される。The V-phase and W-phase circulating currents I OV and I OW are similarly controlled.

上記循環電流の指令値IO * U,IO * V,IO * Wは無効電力制御
回路HQ(s)からの出力信号によって与えられる。
The circulating current command values I O * U , I O * V , and I O * W are given by the output signal from the reactive power control circuit H Q (s).

次にその無効電力制御の動作を説明する。サイクロコン
バータの受電端に設置された変流器CTS及び変成器PTS
よつて、3相交流電流及び3相交流電圧を検出し、無効
電力演算回路VARに入力する。受電端の無効電力QSは、
上記電源電圧vR,vS,vTを90°だけ位相を遅らせ、各相
電流iR,iS,vTをそれぞれ乗じ3相分加えて求める。す
なわちQS=vR′・iR+vS′・iS+vT′・iT によって瞬時無効電力QSが検出される。
Next, the operation of the reactive power control will be described. Yotsute in the installed current transformer CT S and transformer PT S in the receiving end of the cycloconverter, detects the three-phase alternating current and three-phase AC voltage, and inputs to the reactive power computing circuit VAR. The reactive power Q S at the receiving end is
Phases of the power supply voltages v R , v S , and v T are delayed by 90 °, and the phase currents i R , i S , and v T are respectively multiplied and three phases are added to obtain. That is, Q S = v R ′ · i R + v S ′ · i S + v T ′ · i T The instantaneous reactive power Q S is detected by.

当該無効電力検出値QSを比較器C1に入力し、無効電力設
定器VRQからの指令値QS *と比較する。当該偏差εQ=QS *
−QSを無効電力制御補償回路HQ(s)に入力し、積分増
幅あるいは比例増幅を行う。通常、定常偏差εQを零に
するためHQ(s)には積分要素が使われる。
The reactive power detection value Q S is input to the comparator C 1 and compared with the command value Q S * from the reactive power setter VRQ. The deviation ε Q = Q S *
-Q S is input to the reactive power control compensation circuit H Q (s) to perform integral amplification or proportional amplification. Normally, an integral element is used for H Q (s) to make the steady deviation ε Q zero.

HQ(s)の出力信号は各相サイクロコンダータの循環電
流の指令値IO * U,IO * V,IO * Wとなる。
The output signal of H Q (s) becomes the command values I O * U , I O * V , and I O * W of the circulating current of the cycloconverter for each phase.

QS *>QSとなった場合、偏差εQは正の値となり、循環電
流指令値IO * U,IO * V,IO * Wを増加させる。実際の循環電
流IOU,IOV,IOWは前に述べた通り、IOU≒IO * U,IOV≒I
O * V,IOW≒IO * Wとなるように制御されるので、当該循環
電流IOU,IOV,IOWも増加し、受電端の遅れ無効電力QS
を増大させQS=QS *となって落ち着く。
When Q S * > Q S , the deviation ε Q becomes a positive value, and the circulating current command values I O * U , I O * V , and I O * W are increased. The actual circulating currents I OU , I OV , I OW are, as described above, I OU ≈ I O * U , I OV ≈ I
Since the control is performed so that O * V , I OW ≈ I O * W , the circulating currents I OU , I OV , and I OW also increase, and the delayed reactive power Q S at the receiving end is increased.
Is increased and Q S becomes equal to Q S * and calms down.

逆にQS *<QSとなった場合、偏差εQは負の値となり、各
相循環電流IOU,IOV,IOWを増加させ、受電端の遅れ無
効電力QSを減らしてやはりQS=QS *となるように制御さ
れる。
On the other hand, when Q S * <Q S , the deviation ε Q becomes a negative value, and the circulating currents I OU , I OV , and I OW of each phase are increased, and the delay reactive power Q S at the receiving end is reduced, and It is controlled so that Q S = Q S * .

なお、この場合、無効電力検出値QSは遅れを正の値とし
て取り扱う。
In this case, the reactive power detection value Q S treats the delay as a positive value.

また、一般には入力力率=1の運転を行うため前記無効
電力指令値QS *=0として与える。
Further, in general, since the operation is performed with the input power factor = 1, the reactive power command value Q S * is given as 0.

サイクロコンバータCC−U,CC−V,CCWは電源電圧を利用
して自然転流させるため、常に遅れ無効電力QCCをと
る。当該遅れ無効電力QCCは負該電流IU,IV,IWの値に
より、また、そのときの各コンバータの制御位相角
αPU,αNU,αPV,αNV,αPW,αNWの値により変化す
るが、前述のように各相サイクロコンバータの循環電流
IOU,IOV及びIOWを調整することにより、QCCを一定値に
することができる。
The cycloconverters CC-U, CC-V, and CCW use the power supply voltage for natural commutation, and therefore always take the delayed reactive power Q CC . The delayed reactive power Q CC depends on the values of the negative currents I U , I V , I W , and the control phase angles α PU , α NU , α PV , α NV , α PW , α NW of the respective converters at that time. Although it changes depending on the value of, the circulating current of each phase cycloconverter as described above.
By adjusting I OU , I OV and I OW , Q CC can be kept constant.

これに対し、電源トランスMTRの2次巻線側に分割して
接続された進相コンデンサCAP11,CAP12,CAP21,CA22
は一定の進み無効電力Qcapをとり、前記遅れ無効電力Q
CCと打ち消し合って電源SUPからは有効電力PSだけを供
給すればよいことになる。
On the other hand, the phase advancing capacitors CAP 11 , CAP 12 , CAP 21 , CA 22 that are divided and connected to the secondary winding side of the power transformer MTR.
Takes a certain lead reactive power Q cap , and the delayed reactive power Q
Only the active power P S needs to be supplied from the power supply SUP by canceling out with CC .

さて、本発明装置のサイクロコンバータ装置ではCC−U
の正群コンバータSSPUとCC−Vの正群コンバータSSPV
びCC−Wの正群コンバータSSPWの入力側端子は、共通の
進相コンデンサCAP11に接続され、CAP11の進み無効電力
Qcap11とSSPU,SSPV及びSSPWの遅れ無効電力の和QSSP1
が打ち消し合う。このときQSSP1は次式のように表わす
ことができる。
In the cycloconverter device of the present invention, CC-U
The input terminal of the positive group converter SSP W positive group converter SSP V and CC-W positive group converter SSP U and CC-V, are connected to a common phase advancing capacitor CAP 11, leading reactive power of CAP 11
Sum of delayed reactive power of Q cap11 and SSP U , SSP V and SSP W Q SSP1
Cancel each other out. At this time, Q SSP1 can be expressed as the following equation.

QSSP1=kQ(IPU・sinαPU+IPU・sinαPV+IPW・sinα
PW) ただし、kQは比例数 負荷U,V,Wが交流電動機の電機子巻線とした場合、始
動、低速運転時には、速度起電力が小さいため、サイク
ロコンバータの出力電圧VU,VV,VWは小さく、制御位相角
αPU≒αPV≒αPW≒90°の状態で運転される。このと
き、サイクロコンバータのとる遅れ無効電力QSは最大と
なり循環電流IOU,IOV,IOWは最小値となる。
Q SSP1 = k Q (I PU・ sinα PU + I PU・ sinα PV + I PW・ sinα
PW ) However, k Q is a proportional number When the loads U, V, W are armature windings of the AC motor, the speed electromotive force is small at startup and low speed operation, so the output voltage V U , V V of the cycloconverter , V W is small and the control phase angle α PU ≈ α PV ≈ α PW ≈ 90 ° is used for operation. At this time, the delayed reactive power Q S taken by the cycloconverter becomes maximum and the circulating currents I OU , I OV , and I OW become minimum values.

進相コンデンサCAP11,CAP12,CAP21,CAP22は、αPU=α
NU=αPV=αNV=αPW=αNW=90°のとき、負荷電流
IU,IV,IWが最大値をとるときのサイクロコンバータの遅
れ無効電力QCCを打ち消すように、Qcap=Qcap11+Q
cap12+Qcap21+Qcap22を用意する。故にQcap11=Qcap/
4となる。
The phase advancing capacitors CAP 11 , CAP 12 ,, CAP 21 , CAP 22 are α PU = α
NU = α PV = α NV = α PW = α NW = 90 °, the load current
Q cap = Q cap11 + Q so as to cancel the delayed reactive power Q CC of the cycloconverter when I U , I V , and I W take the maximum value.
Prepare cap12 + Q cap21 + Q cap22 . Therefore Q cap11 = Q cap /
It becomes 4.

第3図は、循環電流IOU=IOV=IOW≒0として、正群コ
ンバータSSPU,SSPV,SSPWの出力電流IOU,IOV,IOW
遅れ無効電力QSSP1の波形を表わす。ただし、αPU≒α
PV≒αPW≒0として取扱っている。
FIG. 3 shows the waveforms of the output currents I OU , I OV and I OW of the positive group converters SSP U , SSP V and SSP W and the delay reactive power Q SSP1 with the circulating current I OU = I OV = I OW ≈0. Represent. However, α PU ≈ α
It is treated as PV ≈ α PW ≈ 0.

電源トランスMTRのΔ結果の2次線に接続された正群コ
ンバータSDPU,SDPV,SDPWの遅れ無効電力QSDP1も同様に
なる。すなわち、 QSDP1=QSSP1 となる。
The delayed reactive power Q SDP1 of the positive group converters SDP U , SDP V , SDP W connected to the secondary line of the Δ result of the power transformer MTR is also the same. That is, Q SDP1 = Q SSP1 .

一方、負群コンバータSSNU,SSNV及びSSNWの出力電流I
NU,INV,INWは第3図の電流波形IPU,IPV及びIPWとは位
相が180°ずれるが、無効電力QSSN1は、 QSSN1=kQ(INU・sinαNU+INU・sinαNV+INW・sinα
NW)となり、前記正群コンバータのとる無効電力QSSN1
と一致する。
On the other hand, the output current I of the negative group converter SSN U , SSN V and SSN W
NU , I NV , I NW are 180 ° out of phase with the current waveforms I PU , I PV and I PW in Fig. 3, but the reactive power Q SSN1 is Q SSN1 = k Q (I NU · sinα NU + I NU・ Sinα NVINW・ sinα
NW ) and the reactive power Q SSN1 taken by the positive group converter
Matches

すなわち、 QSSP1=QSDP1=QSSN1=QSDN1 =QCC/4 が成り立つ。進相コンデンサCAP11,CAP12,CAP21,CAP
22がとる進み無効電力Qcapを上記サイクロコンバータが
とれる遅れ無効電力QCCの最大値QCC(max)だけ用意し
た場合、常にQCC=Qcapとなるように循環電流IOU
IOV,IOWが流れ、 QSSP1=Qcap11 を満足することになる。
That is, Q SSP1 = Q SDP1 = Q SSN1 = Q SDN1 = Q CC / 4. Phase-advancing capacitors CAP 11 , CAP 12 , CAP 21 , CAP
If the advance reactive power Q cap taken by 22 is prepared by the maximum value Q CC (max) of the delayed reactive power Q CC that can be taken by the cycloconverter, the circulating current I OU , so that Q CC = Q cap is always maintained.
I OV and I OW flow, and Q SSP1 = Q cap11 is satisfied.

すなわち、電源トランスMTRの2次側で、進相コンデン
サCAP11がとる進み無効電力Qcap11と正群コンバータSSP
U,SSPV,SSPWがとる遅れ無効電力QSSP1が完全に打ち消し
合いトランスMTRの2次巻線には有効電流だけが流れる
ことになる。
That is, the secondary side of the power transformer MTR, the reactive power Q CAP11 and positive group converter SSP proceeds phase advancing capacitor CAP 11 takes
The delayed reactive power Q SSP1 taken by U , SSP V , and SSP W completely cancels each other, so that only the active current flows in the secondary winding of the transformer MTR.

他の2次巻線も同様である。The same applies to the other secondary windings.

サイクロコンバータCC−U,CC−V,CC−Wの出力端子は負
荷の各相毎に分離されており、入力側を共通にしても短
絡電流は流れることはない。
The output terminals of the cycloconverters CC-U, CC-V, and CC-W are separated for each phase of the load, and short-circuit current does not flow even if the input side is shared.

第1図の装置は、12パルスのサイクロコンバータについ
て説明したが、6パルスのサイクロコンバータでは、第
1の進相コンデンサCAP1と第2の進相コンデンサCAP2
用意すればよく、また、24パルスのサイクロコンバータ
では、第1の進相コンデンサを4分割し、CAP11,CAP12,
CAP13,CAP14とし第2の進相コンデンサも4分割し、CAP
21,CAP22,CAP23,CAP24とすればよい。
The device of FIG. 1 has been described as a 12-pulse cycloconverter, but in a 6-pulse cycloconverter, it is sufficient to prepare the first phase advance capacitor CAP 1 and the second phase advance capacitor CAP 2. In the pulse cycloconverter, the first phase advancing capacitor is divided into four, and CAP 11 , CAP 12 ,
CAP 13 and CAP 14 are also used, and the second phase advancing capacitor is also divided into 4
21 , CAP 22 , CAP 23 , and CAP 24 may be used.

第1図の装置は循環電流式サイクロコンバータについて
説明したが、非循環電流式サイクロコンバータの力率改
善に適用しても同様のことができるとは言うまでもな
い。
The apparatus of FIG. 1 has been described with respect to the circulating current type cycloconverter, but it goes without saying that the same can be applied to the power factor correction of the non-circulating current type cycloconverter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明のサイクロコンバータ装置では、
電源トランスMTRの2次側で完全に無効電力を打ち消し
合うことができ、当該トランスの容量を大幅に低減させ
ることが可能である。特に2次巻線に流れる電流が有効
電流だけとなり、従来の装置のように2次巻線の電流容
量を増やす必要がなくなる。
As described above, in the cycloconverter device of the present invention,
The secondary side of the power transformer MTR can completely cancel the reactive power, and it is possible to significantly reduce the capacity of the transformer. In particular, the current flowing through the secondary winding is only the effective current, and it is not necessary to increase the current capacity of the secondary winding as in the conventional device.

また、電源トランスの数は従来の装置の1/3となり、そ
の分のコスト低減を図れる。
In addition, the number of power transformers is one-third that of conventional devices, and the cost can be reduced accordingly.

さらに軽負荷運転時には電源トランスに流れる電流も小
さくなり、その分損失も小さくなって効率の良い運転が
可能となる。
Furthermore, during light load operation, the current flowing through the power supply transformer is also reduced, and the loss is reduced accordingly, enabling efficient operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のサイクロコンバータ装置の実施例を示
す構成図、第2図は第1図の装置の制御回路の実施例を
示す構成図、第3図は第1図の装置の動作を説明するた
めの波形図、第4図は従来のサイクロコンバータ装置の
構成図、第5図は第4図の装置の動作を説明するための
波形図である。 SUP…3相交流電源 MTR…電源トランス CAP11,CAP12…第1の進相コンデンサ CAP21,CAP22…第2の進相コンデンサ CC−U,CC−V,CC−W…循環電流式サイクロコンバータ U,V,W…交流負荷 SSPU,SSPU,SSPW(正群コンバータ) SDPU,SDPV,SDPW(正群コンバータ) SSNU,SSNV,SSNW(負群コンバータ) SDNU,SDNV,SDNW(負群コンバータ) LOU1〜LOU5…(直流リアクトル) LOV1〜LOV5…(直流リアクトル) LOW1〜LOW5…(直流リアクトル)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a cycloconverter device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a control circuit of the device of FIG. 1, and FIG. 3 is an operation of the device of FIG. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining, FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional cycloconverter device, and FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the device of FIG. SUP… 3-phase AC power supply MTR… Power supply transformer CAP 11 , CAP 12 … First advance capacitor CAP 21 , CAP 22 … Second advance capacitor CC-U, CC-V, CC-W… Circulating current cyclone Converter U, V, W ... AC load SSP U , SSP U , SSP W (Positive group converter) SDP U , SDP V , SDP W (Positive group converter) SSN U , SSN V , SSN W (Negative group converter) SDN U , SDN V, SDN W (negative group converter) L OU1 ~L OU5 ... (DCR) L OV1 ~L OV5 ... (DCR) L OW1 ~L OW5 ... (DCR)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流電源と、各相毎に絶縁された負荷装置
と、当該負荷装置の各相毎に電流を供給するための正群
及び負群コンバータを有するサイクロコンバータと、当
該サイクロコンバータの各相正群コンバータの入力側共
通端子に接続された第1の進相コンデンサと、前記サイ
クロコンバータの各相負群コンバータの入力側共通端子
に接続された第2の進相コンデンサと、前記交流電源と
前記サイクロコンバータとの間に介在する電源トランス
とから構成されるサイクロコンバータ装置。
1. A cycloconverter having an AC power supply, a load device insulated for each phase, a positive group converter and a negative group converter for supplying a current for each phase of the load device, and a cycloconverter of the cycloconverter. A first phase advancing capacitor connected to the input side common terminal of each phase positive group converter; a second phase advancing capacitor connected to the input side common terminal of each phase negative group converter of the cycloconverter; A cycloconverter device composed of a power supply and a power transformer interposed between the cycloconverter.
【請求項2】前記第1及び第2の進相コンデンサを前記
サイクロコンバータの制御パルス数に応じて分割したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のサイクロコ
ンバータ装置。
2. The cycloconverter device according to claim 1, wherein the first and second phase advancing capacitors are divided according to the number of control pulses of the cycloconverter.
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