JPH0783609B2

JPH0783609B2 - 電力変換器

Info

Publication number: JPH0783609B2
Application number: JP1217265A
Authority: JP
Inventors: 哲福田; 博美稲葉; 武喜安藤; 俊明黒沢; 昭浩軒田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH0382369A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、コンバータ装置等の電力変換器の制御装置に
係り、特に、周波数可変のインバータ装置に対する電力
を供給するために用いて好適なコンバータ等の電力変換
器に関する。

［従来の技術］従来技術によるインバータ装置として、電流形インバー
タ装置、電圧形インバータ装置が知られている。電流形
インバータ装置は、一般に、交流を直流に変換する際
に、交流電源電圧と同期をとり、電源電圧との位相差に
より出力電流を制御する方式のコンバータ装置から直流
電流を供給される。また、電圧形インバータ装置は、交
流電源電圧との位相差により出力電圧が制御されるコン
バータ装置から直流電圧の供給を受けるのが一般的であ
る。

すなわち、インバータ装置は、コンバータ装置部で、交
流電源電圧との位相差により制御される、コンバータ装
置の出力端の電流、あるいは、電圧を、分配することに
より、直流を交流に逆変換し、負荷である電動機等に三
相交流を与えるものである。

なお、インバータ装置に関する従来技術として、例え
ば、特願昭61-2875号（特開昭62-163579号公報参照）等
に記載された技術が知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記電流形インバータ装置に電力を供給するコ
ンバータ装置は、何らかの理由により、交流電源との位
相差を急峻に変化させる指令が与えられた場合、コンバ
ータ出力端の直流電圧、電流が急激に変化し、インバー
タ装置の出力電流にリプルを生じさせて、負荷である電
動機に騒音を発生させ、また、急峻な電流変化と、回路
のインダクタンス分とにより、Ｌ・di/dtで表わされる
過電圧を発生させ、インバータ、コンバータを構成する
主スイッチング素子を破壊させてしまうという問題点を
有している。

また、前記電圧形インバータ装置に電力を供給するコン
バータ装置も、何らかの理由により、交流電源との位相
差を急峻に変化させる指令が与えられた場合、前述と同
様な問題点を生じさせる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、交流
電源との位相差を急峻に変化させる指令が与えられた場
合にも、コンバータの出力端の電圧、電流を急激に変化
させることなく、インバータ装置の出力にリプルを生じ
させることのないコンバータ装置等の電力変換器を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば前記目的は、コンバータ装置に対する総
合位相指令の変化率が、予め設定した所定値を越えた場
合、前記総合位相指令の変化率を制限し、前記所定値を
越えないように補償するとにより達成される。

［作用］総合位相指令の変化率に制限を設けることにより、位相
指令が急峻に変化した場合にも、電源との位相を考慮し
た実際の総合位相指令の変化率は、予め設定されている
所定値を越えることがなく、緩やかに変化するので、コ
ンバータの出力電流、電圧を緩やかに変化させることが
でき、過電圧、過電流の発生を低く抑え、インバータ装
置をスムーズに動作させることができる。

［実施例］以下、本発明による電力変換器の実施例を図面により詳
細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図、第２図は本発明の実施例による総合位相指令の変化
率のチェック処理を説明するフローチャート、第３図、
第４図はインバータの出力波形の例を示す図である。第
１図において、１は三相交流電源、２、６は過電圧抑制
コンデンサ、３は電流形コンバータ部、４は直流リアク
トル、５は電流形インバータ部、７は誘導電動機、８は
直流電流検出器、９は比較器、10は一次電流指令供給端
子、11、12はマイコンである。

第１図に示す本発明の第１の実施例は、主スイッチング
素子としてのトランジスタ31〜36により構成され、マイ
コン11により制御されて、三相交流電源１の電力を直流
に変換する電流形コンバータ部３と、主スイッチング素
子としてのトランジスタ51〜56により構成され、マイコ
ン12により制御されて、前記コンバータ部３からの直流
電力を、三相交流電力に変換し、負荷の一例として示し
た誘導電動機７を制御する電流形インバータ部５とによ
り構成されている。

コンバータ部３を制御するマイコン11は、三相交流電源
１からの電源同期信号13と、コンバータ出力電流を検出
する直流電流検出器８の検出電流i_Iと一次電流指令供給
端子10からの一次電流指令i_I*とを比較する比較器９の
出力である電流偏差i_I*-i_Iとを受け取り、トランジスタ
31〜36を制御するパルスパターンを発生させるものであ
る。

そして、マイコン11は、関数器100を用いて位相指令θ
＊と、通流率指令γ＊とを作成する処理と、この位相指
令θ＊と電源電圧位相とを考慮して、総合位相指令θ_T*
を算出する処理と、この総合位相指令θ_T*の変化率を所
定値以下とする処理と、この総合位相指令θ_T*の変化率
チェック処理後の値と通流率指令γ＊とにより、消弧、
点弧させるトランジスタを決定し、そのタイミングを設
定する処理とによる通常処理F1000を備えている。

この通常処理F1000は、所定の間隔で発生するタイマ割
り込みにより起動され、処理の実行を開始する。

このパルスパターン発生のための前述の処理フローが、
第１図のマイコン11を示すブロック内に示されており、
以下、これについてさらに詳細に説明する。

（１）まず、タイマ割込みにより通常処理F1000が起動
されると、マイコン11は、直流電流検出器８により検出
された電流値i_Iと、一次電流指令値i_I*とを比較する比
較器９からの電流偏差i_I*-i_Iにより、関数器100を用い
て位相指令θ＊と、通流率指令γ＊とを作成する。関数
器100は、位相指令θ＊用の関数102と、通流率指令γ＊
用の101とを備えて構成されている（ステップF1100）。

（２）前述で作成した位相指令θ＊と電源電圧位相とに
より、総合位相指令θ_T*を算出する（ステツプF120
0）。

（３）次に、前述で算出された総合位相指令θ_T*の変化
率のチェックを行なう。この処理の詳細なフローが第２
図に示されており、この処理については後述する（ステ
ップF1300）。

（４）前述のステップF1300でチェックされ、必要によ
り修正された、総合位相指令θ_T*と、ステップF1100で
算出された通流率指令γ＊とを用いて、トランジスタ31
〜36を消弧、点弧させる順番と、そのタイミングを設定
する（ステップF1400）。

前述したステップF1300は、総合位相指令θ_T*の変化率
をチェックし、その変化率が所定値をこえた場合、変化
率が所定値を越えないように修正する処理を行なう。以
下、第２図のフローを参照して、この処理を説明する。

（１）まず、前回の最終総合位相指令θ_TO*と、処理ス
テップF1200で算出された今回の総合位相指令θ_T*とを
比較し、その指令値の変化率を算出する（ステップF131
0）。

（２）次に、この指令の変化率と、予め設定されている
所定値とを比較し、指令の変化率が所定値以内であれ
ば、ステップF1200で算出された総合位相指令θ_T*を出
力して、総合位相指令θ_T*の変化率チェック処理F1300
を終了する（ステップF1320）。

（３）ステップF1320で、変化率が所定値を越える場
合、前回の最終総合位相指令θ_TO*と、処理ステップF12
00で算出された今回の総合位相指令θ_T*との大小を比較
し、今回の総合位相指令θ_T*が、前回より大きい側に変
化したのか、小さい側に変化したのかを判定する（ステ
ップF1330）。

（４）ステップF1330で、今回の総合位相指令θ_T*が、
前回より大きい側に変化している場合には、前回の最終
総合位相指令θ_TO*に予め定められた所定値を加算した
値を、修正した今回の総合位相指令θ_T*として出力して
処理を終了する（ステップ1340）。

（５）ステップF1330で、今回の総合位相指令θ_T*が前
回より小さい側に変化している場合には、前回の最終総
合位相指令θ_TO*から予め定められた所定値を減算した
値を、修正した今回の総合位相指令θ_T*として出力して
処理を終了する（ステップ1350）。

前述した総合位相指令θ_T*の変化率チェック処理F1300
で修正された、今回の総合位相指令θ_T*は、次回のタイ
マ割込みによる通常処理F1000の処理を実行する場合
に、前回の最終総合位相指令θ_TO*として使用される。

前述のようにして決定された総合位相指令θ_T*は、当然
ながら、予め定められた所定値を越えることなく、緩や
かに変化するものであり、コンバータ部３の出力電圧、
電流の変化が急激にならないようにすることができる。

従つて、前述した本発明の第１の実施例によれば、従
来、電流形コンバータ部３に対する総合位相指令θ_T*が
急激に変化した場合に発生していた、インバータ部５の
出力電流リプルを少なくすることができる。

第３図は、本発明を適用しない従来技術の場合のインバ
ータの出力波形を示し、第４図は、本発明を適用した場
合のインバータの出力波形を示している。この第３図及
び第４図から理解できるように、本発明の第１の実施例
は、インバータ部５の出力電流リプルを少なくすること
ができるものである。

但し、前述した本発明の実施例において、総合位相指令
θ_T*の変化率の制限値を、あまり小さく設定すると、制
御位相の変化が遅れ制御系の応答を悪化させることにな
るので、総合位相指令θ_T*の変化率の制限値は、許され
る範囲内で、できるだけ大きく設定することが望まし
い。

第５図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
であり、図の符号は第１図の場合と同一である。

第５図に示す本発明の第２の実施例は、通常処理F1000
における、処理ステップF1150において、位相指令θ＊
の変化率に制限を加えるようにした点で、第１図により
説明した本発明の第１の実施例と相違し、その他の点で
は、第１の実施例と同一である。

一般に、コンバータにおいては、電源位相と位相指令θ
＊とにより、総合位相指令θ_T*を求めているが、電源位
相は、タイマ割り込みにより一定量で増加するものであ
るので、位相指令θ＊の急変が、すなわち、総合位相指
令θ_T*の急変となる。従つて、位相指令θ＊の変化率を
所定値以下に制限することは、総合位相指令θ_T*の変化
率に制限を設けたことと等価となる。

このため、第５図に示す本発明の第２の実施例は、前述
した本発明の第１の実施例と同様な効果を奏することが
できる。

第６図は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。第６図において、５は電圧形インバータ部、1
4、15は電圧形コンバータを構成する電力変換器、16は
平滑コンデンサ、17は比較器であり、他の符号は第１図
の場合と同一である。

第６図に示す本発明の第３の実施例は、本発明を電圧形
コンバータの制御に適用したものであり、従つて、イン
バータ部５も電圧形として構成されている。

この実施例において、マイコン18は、比較器17からの、
コンバータ出力電圧V_Cと一次電圧指令V_C*との偏差によ
り、電圧形コンバータを構成する電力変換器14、15を制
御する制御信号を作成するものであり、前記偏差を用い
て、電源電圧との位相を制御する通常処理F2000を備え
て構成されている。

この通常処理F2000は、コンバータ部の出力電圧を制御
するものであるが、その構成は、前述の本発明の第１の
実施例における通常処理F1000と本質的に同一である。
そして、この通常処理F2000は、コンバータ出力電圧V_C
と一次電圧指令V_C*との偏差により算出される総合位相
指令θ_T*の変化率チェック処理F2300を備えている。

この総合位相指令θ_T*の変化率チェック処理F2300は、
前述した処理F1300と同様な処理を行なうものであり、
総合位相指令θ_T*が急変しないように制限している。

従つて、前述した本発明の第３の実施例は、コンバータ
の出力電圧を緩やかに変化させるので、この直流電圧を
分配するインバータの出力電圧に、リプルを生じさせる
ことがなく、また、インバータ部とコンバータとの間の
電位差が急変することがないため、過電流を発生させる
こともない。

なお、第６図において、電圧形コンバータを構成する電
力変換器14、15をサイリスタで構成するように示してい
るが、トランジスタ等の他のスイッチング素子により構
成してもよい。

第７図は本発明の応用例を示す第４の実施例の構成を示
すブロック図である。第７図において、20は巻胴、21は
主ロープ、22は乗りかご、23は平衡おもりであり、他の
符号は第１図の場合と同一である。

この本発明の第４の実施例は、第１図に示した本発明の
第１の実施例における、電流形インバータ部５の負荷で
ある誘導電動機７に、巻胴20を連結し、この巻胴20に主
ロープ21を巻きつけ、その両端に乗りかご22と平衡おも
り23とを装備して、本発明をエレベーターの駆動用に適
用したものである。

この本発明の第４の実施例によれば、インバータの出力
電流に電流リプルが生じないため、電流リプルにより、
誘導電動機７にトルクリプルを生じさせることがなく、
このトルクリプルによる、乗りかごの振動、電動機の騒
音の発生を防止することができる。

第８図は本発明の応用例を示す第５の実施例の構成を示
すブロック図であり、図の符号は第６図、第７図の場合
と同一である。

この本発明の第５の実施例は、第６図に示した本発明の
第３の実施例における、電圧形インバータ部５の負荷で
ある誘導電動機７に、巻胴20を連結し、この巻胴20に主
ロープ21を巻きつけ、その両端に乗りかご22と平衡おも
り23とを装備して、本発明をエレベーターの駆動用に適
用したものである。

この本発明の第５の実施例によれば、前述した本発明の
第４の実施例と同様に、インバータの出力電流に電流リ
プルが生じないため、電流リプルにより、誘導電動機に
トルクリプルを生じさせることがなく、このトルクリプ
ルによる、乗りかごの振動、電動機の騒音の発生を防止
することができる。

前述した本発明の応用例である第４、第５の実施例は、
本発明によるコンバータにインバータを接続し、該イン
バータの負荷となる電動機によりエレベーターを駆動す
るものであつたが、本発明は、コンバータに直接電動機
等の負荷を接続するような応用にも適用することができ
る。

第９図は本発明のさらに他の応用例を示す第６図の実施
例の構成を示すブロック図である。第９図において、24
は界磁制御装置、25は直流電動機であり、他の符号は第
７図の場合と同一である。

この本発明の第６の実施例は、電流形コンバータ部３の
出力に直流電動機25を接続し、該電動機25によりエレベ
ーターを駆動するようにした応用例である。この応用例
では、界磁巻線が界磁制御装置24により制御され、直流
電動機25の回転子が本発明による電力変換器であるコン
バータにより制御されている。

このような、本発明の第６の実施例においても、本発明
を適用することにより、コンバータの出力リプルを抑制
することができるので、電動機騒音、乗りかご振動の発
生することのないエレベーターを実現することができ
る。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、位相指令の急変等
によつて総合位相指令が急峻に変化する場合にも、この
総合位相の変化率を所定値以下に抑えることができるの
で、コンバータの出力電流、あるいは、出力電圧に含ま
れるリプルを低く抑えることができ、これにより、コン
バータに接続されるインバータの出力電流のリプルを低
く抑えることができる。

従つて、本発明によれば、電動機等の負荷に、電流リプ
ルに起因する、トルクリプル、電動機騒音、高調波損失
等を発生させることがなく、また、過電圧、過電流が発
生することのない、低高調波で信頼性の高い電力変換器
を提供することができ、エレベーター等の制御に適用し
た場合に、低騒音、低トルクリプルの高性能な運転制御
を行なわせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図、第２図は本発明の実施例による総合位相指令の変化
率のチェック処理を説明するフローチャート、第３図、
第４図はインバータの出力波形の例を示す図、第５図は
本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図、第６図
は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図、第７
図は本発明の応用例を示す第４の実施例の構成を示すブ
ロック図、第８図は本発明の応用例を示す第５の実施例
の構成を示すブロック図、第９図は本発明のさらに他の
応用例を示す第６の実施例の構成を示すブロック図であ
る。１……三相交流電源、２、６……過電圧抑制コンデン
サ、３……コンバータ部、４……直流リアクトル、５…
…インバータ部、７……誘導電動機、８……直流電流検
出器、９、17……比較機、10……一次電流指令供給端
子、11、12、18……マイコン、14、15……電圧形コンバ
ータを構成する電力変換器、16……平滑コンデンサ、20
……巻胴、21……主ロープ、22……乗りかご、23……平
衡おもり、24……界磁制御装置、25……直流電動機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤武喜東京都千代田区神田錦町１丁目６番地日立エレベータサービス株式会社内 (72)発明者黒沢俊明東京都千代田区神田錦町１丁目６番地日立エレベータサービス株式会社内 (72)発明者軒田昭浩東京都千代田区神田錦町１丁目６番地日立エレベータサービス株式会社内 (56)参考文献特開昭62−210866（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−81667（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流を直流に変換するコンバータと、該コ
ンバータの直流側に接続され、直流電流のリプルを平滑
する直流リアクトルとを備えた電力変換器において、直
流電流指令と検出された前記コンバータの出力直流電流
との偏差により位相指令を作成する手段と、作成された
位相指令と前記コンバータに入力される交流電源の位相
とにより前記コンバータの出力電流を制御する総合位相
指令を決定する手段と、決定された総合位相指令の変化
率を所定の値以下に抑える手段とを備えることを特徴と
する電力変換器。
【請求項２】交流を直流に変換するコンバータと、該コ
ンバータの直流側に接続され、直流電圧のリプルを平滑
するコンデンサとを備えた電力変換器において、直流電
圧指令と検出された前記コンバータの出力直流電圧との
偏差により位相指令を作成する手段と、作成された位相
指令と前記コンバータに入力される交流電源の位相とに
より前記コンバータの出力電圧を制御する総合位相指令
を決定する手段と、決定された総合位相指令の変化率を
所定の値以下に抑える手段とを備えることを特徴とする
電力変換器。
【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
電力変換器の出力に、電流形インバータが接続されたこ
とを特徴とする電力変換器。
【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
電力変換器の出力に、電圧形インバータが接続されたこ
とを特徴とする電力変換器。
【請求項５】特許請求の範囲第３項または第４項記載の
電力変換器の出力に接続された誘導電動機により駆動さ
れることを特徴とするエレベーター装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
電力変換器の出力に接続された直流電動機により駆動さ
れることを特徴とするエレベーター装置。