JPH0866055A - Power conversion apparatus - Google Patents
Power conversion apparatusInfo
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- JPH0866055A JPH0866055A JP6194231A JP19423194A JPH0866055A JP H0866055 A JPH0866055 A JP H0866055A JP 6194231 A JP6194231 A JP 6194231A JP 19423194 A JP19423194 A JP 19423194A JP H0866055 A JPH0866055 A JP H0866055A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自己消弧能力を持たな
いスイッチング素子によって構成される交流を直流に変
換するコンバータを備える電力変換装置に係り、特に、
電力回生運転が行われる電力変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter provided with a converter for converting alternating current to direct current, which converter is composed of switching elements having no self-extinguishing ability,
The present invention relates to a power conversion device in which power regeneration operation is performed.
【0002】[0002]
【従来技術】交流電源を使用してインバータに電力を供
給する場合、一般に、交流を直流に変換するコンバータ
を必要する。この種のコンバータ、インバータを有する
電力変換装置に関する従来技術として、例えば、特開平
2−307303号公報等に記載された技術が知られて
いる。2. Description of the Related Art When an AC power source is used to supply power to an inverter, a converter for converting AC to DC is generally required. As a conventional technique related to a power conversion device having a converter and an inverter of this type, for example, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-307303 is known.
【0003】この従来技術は、サイリスタブリッジ回路
を位相制御することにより交流を直流に変換するコンバ
ータと、該コンバータに平滑リアクトル及び平滑コンデ
ンサを介し接続されたインバータと、該インバータによ
り駆動される誘導電動機とを備え、前記コンバータの出
力の制御を、前記平滑コンデンサの電圧が一定電圧とな
るように行い、これにより、コンバータの力行運転及び
回生運転を行うというものである。In this prior art, a converter for converting alternating current to direct current by controlling the phase of a thyristor bridge circuit, an inverter connected to the converter via a smoothing reactor and a smoothing capacitor, and an induction motor driven by the inverter. And controlling the output of the converter such that the voltage of the smoothing capacitor becomes a constant voltage, whereby the power running operation and the regenerative operation of the converter are performed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一般に、自己消弧しな
いスイッチング素子によって構成されるコンバータは、
その回生運転時に、回生電力の増大によって転流期間
(転流が開始されてから終了するまでの期間)が長くな
り、交流電圧の極性が反転するまでに電力の回生が終了
しない場合、転流失敗を生じ電力の回生を継続すること
ができなくなることがある。このため、コンバータは、
通常、インバータを介して誘導電動機からの回生される
電力が最大となっても、電力の回生を継続することがで
きるように、すなわち、転流失敗が生じることがないよ
うに、変圧器の二次電圧、リアクトル、コンデンサ電圧
等の定数が設定されている。Generally, a converter composed of switching elements that do not self-extinguish is
During the regenerative operation, if the regenerative power increases, the commutation period (the period from the start to the end of commutation) becomes longer, and if the power regeneration does not end before the polarity of the AC voltage reverses, the commutation A failure may occur and it may become impossible to continue the regeneration of electric power. Therefore, the converter
Normally, even if the maximum amount of power regenerated from the induction motor through the inverter is reached, the power of the transformer must be kept constant so that power regeneration can be continued, that is, commutation failure will not occur. Constants such as the next voltage, reactor, and capacitor voltage are set.
【0005】自己消弧しないスイッチング素子によって
構成される前記従来技術によるコンバータは、前述した
ように、電力の回生を確実に継続することができるよう
に、コンデンサ電圧を設定しているものであるが、コン
バータが回生する回生電力(インバータから回生される
電力に等しい)の減少に伴い交流入力の力率が著しく低
下するという問題点を有している。As described above, the converter according to the prior art, which is constituted by the switching element which does not self-extinguish, sets the capacitor voltage so that the regeneration of the electric power can be surely continued. However, there is a problem that the power factor of the AC input is remarkably reduced as the regenerative power (equal to the power regenerated from the inverter) regenerated by the converter is reduced.
【0006】本発明の目的は、自己消弧しないスイッチ
ング素子により構成されるコンバータを備える電力変換
装置において、回生電力の大きさによらず、電力回生時
の交流入力の力率の改善を図ると共に、転流失敗を生じ
ることなく電力の回生を継続することができる電力変換
装置を提供することにある。An object of the present invention is to improve the power factor of an AC input at the time of power regeneration, in a power converter including a converter composed of switching elements that do not self-extinguish, regardless of the magnitude of regenerated power. An object of the present invention is to provide a power conversion device that can continue power regeneration without causing commutation failure.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】一般に、自己消弧しない
スイッチング素子により構成されるコンバータは、コン
デンサ電圧を高く設定した場合に入力交流の力率が改善
されるため、コンデンサ電圧を高く設定することによ
り、回生電力が小さい場合の力率の改善を図ることがで
きる。しかし、逆に、コンデンサ電圧を高く設定する
と、コンバータが転流失敗を生じることなく回生するこ
とができる電力(回生可能電力)が小さくなってしま
い、回生される回生電力がコンバータの回生可能電力よ
りも大きくなると、転流失敗を生じて、電力の回生が継
続できなくなってしまう。Generally, in a converter composed of switching elements that do not self-extinguish, the power factor of the input AC is improved when the capacitor voltage is set high, so the capacitor voltage should be set high. As a result, it is possible to improve the power factor when the regenerative power is small. However, conversely, if the capacitor voltage is set high, the power that the converter can regenerate without causing commutation (regenerative power) becomes small, and the regenerated power regenerated is higher than the regenerative power of the converter. If it becomes too large, commutation failure will occur and it will become impossible to continue the regeneration of electric power.
【0008】本発明によれば前記目的は、前述したよう
なコンバータの回生可能電力とコンデンサ電圧との間の
関係に基づいてなされたものであり、コンバータの回生
運転時に前記コンバータの回生電力の減少に応じて、イ
ンバータを介して誘導電動機から回生される回生電力よ
りもコンバータの回生可能電力が大きくなる範囲で、前
記コンデンサ電圧を上昇させる方向に、コンバータの点
弧位相を調整するようにすることにより達成される。According to the present invention, the above object is made based on the relationship between the regenerative power of the converter and the capacitor voltage as described above, and the regenerative power of the converter is reduced during the regenerative operation of the converter. Accordingly, the ignition phase of the converter is adjusted in the direction of increasing the capacitor voltage in a range in which the regenerative power of the converter is larger than the regenerative power regenerated from the induction motor through the inverter. Achieved by
【0009】[0009]
【作用】本発明は、回生電力を検出し検出された回生電
力の大きさに応じて、コンデンサ電圧の設定値を変更し
ているので、常に、コンバータの力率が最大となるよう
に、しかも、転流失敗を生じることなく、全回生電力の
領域で電力の回生を行うことが可能である。According to the present invention, the regenerative power is detected and the set value of the capacitor voltage is changed according to the detected regenerative power, so that the power factor of the converter is always maximized. It is possible to regenerate electric power in the range of all regenerated electric power without causing commutation failure.
【0010】すなわち、本発明は、回生電力が大きい場
合、コンデンサ電圧が低く設定され、転流失敗を生じる
ことなくその回生電力の回生を継続することができる。
そして、電力の回生が継続され、インバータを介して駆
動されている誘導電動機に制動力が加わることにより、
電動機の回転速度が低下し回生電力が徐々に減少してい
くと、この回生電力の低下に伴ってコンデンサ電圧が高
く設定される。That is, according to the present invention, when the regenerative power is large, the capacitor voltage is set low, and the regenerative power can be continuously regenerated without causing commutation failure.
Then, the regeneration of electric power is continued, and the braking force is applied to the induction motor driven through the inverter,
When the rotation speed of the electric motor decreases and the regenerative power gradually decreases, the capacitor voltage is set to be high as the regenerative power decreases.
【0011】本発明は、前述により、コンバータの力率
を低下させることなく、また、転流失敗を生じさせるこ
となく、電力回生の動作を継続することができる。As described above, the present invention can continue the operation of power regeneration without lowering the power factor of the converter and without causing commutation failure.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明による電力変換装置の一実施例
を図面により詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a power converter according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0013】図1は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図、図2はコンバータの回生電力に対する力率の特
性を説明する図、図3はコンバータの回生電力に対する
目標コンデンサ電圧Ed* の関係を説明する図、図4は
本発明の一実施例によるコンバータの回生電力に対する
力率の特性を説明する図である。図1において、1は交
流電源、2は電源内部、架線及び主変圧器のインピーダ
ンス、3はコンバータ、4はフィルタリアクトル、5は
フィルタコンデンサ、7はコンバータ制御装置、8はイ
ンバータ、9は誘導電動機、10はインバータ制御装
置、11は力行回生切換スイッチ、12はパンタグラ
フ、13は主変圧器、61、62は電圧検出器、63、
64、67は電流検出器、65は有効電動機電流演算
器、66はパルスジェネレータ、70は目標コンデンサ
電圧発生器、71、73は減算器、72は電圧制御器、
74は電流制御器、75は乗算器、78は位相発生器、
79はゲートパルス発生器である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics of the power factor with respect to the regenerative power of the converter, and FIG. 3 is a diagram of the target capacitor voltage Ed * with respect to the regenerative power of the converter. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship, and FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the power factor with respect to the regenerative power of the converter according to the embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AC power supply, 2 is the inside of the power supply, overhead line and main transformer impedance, 3 is a converter, 4 is a filter reactor, 5 is a filter capacitor, 7 is a converter control device, 8 is an inverter, and 9 is an induction motor. 10 is an inverter control device, 11 is a power running regeneration switch, 12 is a pantograph, 13 is a main transformer, 61 and 62 are voltage detectors, 63,
64 and 67 are current detectors, 65 is an effective motor current calculator, 66 is a pulse generator, 70 is a target capacitor voltage generator, 71 and 73 are subtractors, 72 is a voltage controller,
74 is a current controller, 75 is a multiplier, 78 is a phase generator,
79 is a gate pulse generator.
【0014】図1に示す本発明の一実施例は、列車を駆
動する誘導電動機に電力を供給するインバータと、この
インバータに接続されるコンバータとを備えた電力変換
装置に本発明を適用したものである。図示本発明の一実
施例は、発電所、変電所を含む交流電源1からパンタグ
ラフ12を介して受電する、一次巻線と二次巻線との比
がnであり、パンタグラフからの電圧Epを変圧器二次
電圧Esまで低下させるる変圧器13と、この変圧器1
3の二次電圧Esを整流するブリッジ接続された自己消
去能力を持たないスイッチング素子であるサイリスタT
h1〜Th4によって構成されるコンバータ3と、力行
回生切換スイッチ11、フィルタリアクトル4、フィル
タコンデンサ5を介してコンバータ3からの直流電力が
入力されるインバータ8と、インバータ8からの交流電
力により列車を駆動する誘導電動機9と、コンバータ制
御装置7と、インバータ制御装置10とにより構成され
る。An embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is one in which the present invention is applied to an electric power converter having an inverter for supplying electric power to an induction motor for driving a train and a converter connected to the inverter. Is. In the illustrated embodiment of the present invention, the ratio of the primary winding to the secondary winding, which receives power from the AC power source 1 including a power plant and a substation via the pantograph 12, is n, and the voltage Ep from the pantograph is Transformer 13 for lowering the transformer secondary voltage Es, and this transformer 1
A thyristor T which is a bridge-connected switching element having no self-erasing ability for rectifying the secondary voltage Es of No. 3
The converter 3 configured by h1 to Th4, the inverter 8 to which the DC power from the converter 3 is input through the power running regeneration switch 11, the filter reactor 4, and the filter capacitor 5, and the AC power from the inverter 8 It is composed of an induction motor 9 to be driven, a converter control device 7, and an inverter control device 10.
【0015】コンバータ制御装置7は、目標コンデンサ
電圧発生器70と、減算器71、73と、電圧制御器7
2と、電流制御器74と、位相発生器78と、ゲートパ
ルス発生器79とにより構成される。そして、目標コン
デンサ電圧発生器70は、乗算器75により、電圧検出
器62によって検出されたコンデンサ電圧Edと電流検
出器67によって検出されたインバータ直流電流Iinv
とを乗算して算出されたコンバータの回生電力Wrに応
じた目標コンデンサ電圧Ed* を、後述するようにして
発生する。減算器71は、この目標コンデンサ電圧Ed
* からコンデンサ電圧Edを減算し、その値を電圧制御
器(AVR)72に入力する。電圧制御器72は、電圧
偏差に比例する(比例制御だけでなく積分制御も含まれ
る)直流電流指令値id* を発生する。The converter control unit 7 includes a target capacitor voltage generator 70, subtractors 71 and 73, and a voltage controller 7
2, a current controller 74, a phase generator 78, and a gate pulse generator 79. Then, the target capacitor voltage generator 70 causes the multiplier 75 to detect the capacitor voltage Ed detected by the voltage detector 62 and the inverter DC current Iinv detected by the current detector 67.
A target capacitor voltage Ed * corresponding to the regenerative electric power Wr of the converter calculated by multiplying and is generated as described later. The subtractor 71 uses the target capacitor voltage Ed.
The capacitor voltage Ed is subtracted from *, and the value is input to the voltage controller (AVR) 72. The voltage controller 72 generates a DC current command value id * proportional to the voltage deviation (including not only proportional control but also integral control).
【0016】減算器73は、この直流電流指令値id*
から直流電流idを減算し、その値を電流制御器(AC
R)74に入力する。電流制御器74は、与えられた電
流偏差に基づいて制御遅れ角αを発生しゲートパルス発
生装置79に入力する。また、位相発生器78は、電圧
検出器61により検出された変圧器13の一次電圧Ep
が入力され、これより得た交流電圧の位相である電気角
θをゲートパルス発生器79に入力する。ゲートパルス
発生器79は、入力された制御角αと、電気角θとを比
較し、その結果に基づいて所定のゲート信号をサイリス
タコンバータ3に入力する。The subtractor 73 receives the direct current command value id *
DC current id is subtracted from the
R) 74. The current controller 74 generates a control delay angle α based on the given current deviation and inputs it to the gate pulse generator 79. In addition, the phase generator 78 detects the primary voltage Ep of the transformer 13 detected by the voltage detector 61.
Is input, and the electrical angle θ, which is the phase of the AC voltage obtained from this, is input to the gate pulse generator 79. The gate pulse generator 79 compares the input control angle α with the electrical angle θ and inputs a predetermined gate signal to the thyristor converter 3 based on the result.
【0017】一方、インバータ制御装置10は、外部か
ら入力される誘導電動機9に対する目標有効電流Imr
* と、電流検出器64により検出された誘導電動機9の
入力電流に基づいて有効電動機電流演算器65が演算し
た有効電動機電流Imr(電動機電流と同相の有効電流
成分)と、誘導電動機9に取り付けられているパルスジ
ェネレータ66により検出された電動機回転周波数fr
とにより、所定のゲートパルスを発生してインバータ8
を制御する。On the other hand, the inverter control device 10 has a target effective current Imr for the induction motor 9 input from the outside.
*, And the effective motor current Imr calculated by the effective motor current calculator 65 based on the input current of the induction motor 9 detected by the current detector 64 (active current component in phase with the motor current), and attached to the induction motor 9. Motor rotation frequency fr detected by the pulse generator 66
Generates a predetermined gate pulse by the inverter 8
Control.
【0018】図1に示す本発明の一実施例は、前述の構
成を備えることにより、インバータ8、コンバータ3に
より電気車駆動用の誘導電動機9を力行回生制御する。The embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is provided with the above-mentioned configuration, and the inverter 8 and the converter 3 control the power running regeneration of the induction motor 9 for driving the electric vehicle.
【0019】次に、コンデンサ電圧Edと回生電力Wr
とコンバータの力率との関係について説明する。Next, the capacitor voltage Ed and the regenerative power Wr
And the power factor of the converter will be described.
【0020】図2にはコンデンサ電圧Edをパラメータ
とした回生電力Wrに対するサイリスタコンバータの力
率特性が示されている。この図2から回生電力Wrの減
少に伴って、コンバータの力率が低下していくことが判
る。そして、図2には、コンデンサ電圧EdがEd0の
場合、回生電力WrがW0まで回生可能であること、コ
ンデンサ電圧EdがEd1の場合、回生電力WrがW1
まで回生可能であること、コンデンサ電圧EdがEd2
の場合、回生電力WrがW2まで回生可能であることが
示されている。但し、前述において、Ed0>Ed1>
Ed2、W0<W1<W2である。FIG. 2 shows the power factor characteristic of the thyristor converter with respect to the regenerative electric power Wr with the capacitor voltage Ed as a parameter. It can be seen from FIG. 2 that the power factor of the converter decreases as the regenerative power Wr decreases. FIG. 2 shows that when the capacitor voltage Ed is Ed0, the regenerative power Wr can be regenerated up to W0, and when the capacitor voltage Ed is Ed1, the regenerative power Wr is W1.
Regeneration is possible, and the capacitor voltage Ed is Ed2
In the case of, it is shown that the regenerative electric power Wr can be regenerated up to W2. However, in the above description, Ed0>Ed1>
Ed2 and W0 <W1 <W2.
【0021】すなわち、コンデンサ電圧EdをEd0、
Ed1、Ed2に設定した場合にコンバータが回生でき
る最大電力である回生可能最大電力Wは、図2よりそれ
ぞれ、W0、W1、W2であり、これ以上の電力がイン
バータ8から回生された場合、コンバータは、転流失敗
を生じて電力の回生を継続することができない。いま、
インバータ8を介して誘導電動機9から回生される回生
電力Wrの最大値をWrmaxとすると、サイリスタコンバ
ータ3が転流失敗を生じることなく、全回生電力の範囲
で電力の回生を可能とするためには、次に示す式(1) W>Wrmax …(1) を満たすようにコンデンサ電圧Edを設定することが必
要である。That is, the capacitor voltage Ed is set to Ed0,
The maximum regenerable electric power W, which is the maximum electric power that the converter can regenerate when set to Ed1 and Ed2, is W0, W1, and W2, respectively, as shown in FIG. 2, and when more electric power is regenerated from the inverter 8, Cannot generate electricity due to commutation failure and continue power regeneration. Now
When the maximum value of the regenerative electric power Wr regenerated from the induction motor 9 via the inverter 8 is Wrmax, the thyristor converter 3 can regenerate the electric power in the range of the entire regenerative electric power without causing commutation failure. Needs to set the capacitor voltage Ed so as to satisfy the following expression (1) W> Wrmax (1).
【0022】また、図2から回生最大電力Wrmaxは、次
に示す式(2) W1<Wrmax<W2 …(2) の関係があるので、サイリスタコンバータ3の回生可能
電力Wに余裕を持たせ、コンデンサ電圧Edを一定に設
定する場合、コンデンサ電圧Edは、Ed2に設定する
ことが妥当である。Further, from FIG. 2, the maximum regenerative electric power Wrmax has a relationship of the following equation (2) W1 <Wrmax <W2 (2), so that the regenerative electric power W of the thyristor converter 3 has a margin, When the capacitor voltage Ed is set to be constant, it is appropriate to set the capacitor voltage Ed to Ed2.
【0023】一方、図2から判るように、コンデンサ電
圧EdをEd2からEd1、Ed0と高く設定すると、
そのコンデンサ電圧で決まる回生可能な電力を回生する
場合の力率特性が改善することができる。しかし、コン
デンサ電圧Edの設定値を高くするとサイリスタコンバ
ータの回生可能電力Wが低下するため、前記式(1)を
満たすことができなくなり、回生最大電力Wrmaxまでの
電力の回生を行うことができなくなる。On the other hand, as can be seen from FIG. 2, when the capacitor voltage Ed is set high from Ed2 to Ed1 and Ed0,
The power factor characteristic in the case of regenerating the regenerable power determined by the capacitor voltage can be improved. However, if the set value of the capacitor voltage Ed is increased, the regenerative electric power W of the thyristor converter decreases, so that the above formula (1) cannot be satisfied and the electric power cannot be regenerated up to the maximum regenerative electric power Wrmax. .
【0024】すなわち、コンバータは、コンデンサ電圧
Edが高く設定されると、電力回生時における力率の改
善が可能となるが、回生可能電力Wが低下するため、全
回生電力範囲での電力の回生が不可能となり、一方、全
回生電力範囲で回生を可能とするために、コンデンサ電
圧Edが低く設定されると電力回生時の力率改善効果が
得られないということになる。That is, in the converter, when the capacitor voltage Ed is set high, the power factor at the time of power regeneration can be improved, but the regenerable power W decreases, so that the power regeneration in the entire regenerative power range is possible. On the other hand, if the capacitor voltage Ed is set low in order to enable regeneration in the entire regenerative power range, the power factor improving effect at the time of power regeneration cannot be obtained.
【0025】前述したように、図1に示すサイリスタコ
ンバータ3が転流に失敗することなく全回生電力領域に
おいて電力の回生を継続するためには、図2により説明
したように、インバータ8からの回生電力の最大値をW
rmaxとすると、式(1)を満たすコンデンサ電圧、すな
わち、コンデンサ電圧EdをEd2に設定することが必
要である。しかし、誘導電動機9の回転速度の低下によ
って回生電力Wrが減少し、Wr<W1となった場合、
コンデンサ電圧EdをEd1に、また、さらに回生電力
Wrが減少し、Wr<W0となった場合、コンデンサ電
圧EdをEd0に設定しても、コンバータは、転流に失
敗することなく電力の回生を継続することが可能であ
る。As described above, in order for the thyristor converter 3 shown in FIG. 1 to continue regenerating electric power in the entire regenerative power region without failing in commutation, as described with reference to FIG. The maximum value of regenerative power is W
When rmax is set, it is necessary to set the capacitor voltage that satisfies the expression (1), that is, the capacitor voltage Ed to Ed2. However, when the regenerative power Wr decreases due to the decrease in the rotation speed of the induction motor 9 and Wr <W1,
When the capacitor voltage Ed is set to Ed1 and the regenerative power Wr is further reduced to Wr <W0, even if the capacitor voltage Ed is set to Ed0, the converter regenerates power without failing commutation. It is possible to continue.
【0026】本発明は、前述した考察に基づき、回生電
力を検出し、検出された回生電力の大きさに応じて、コ
ンデンサ電圧Edを可変に制御するようにすることによ
り、すなわち、回生電力Wrの減少に応じて、コンデン
サ電圧Edを上昇させるように制御し、これにより、全
回生電力領域において転流に失敗することなく電力の回
生を継続可能とし、また、力率の改善を図ることができ
るものである。Based on the above consideration, the present invention detects the regenerative power and variably controls the capacitor voltage Ed according to the magnitude of the detected regenerative power, that is, the regenerative power Wr. The capacitor voltage Ed is controlled so as to increase in accordance with the decrease of the power consumption, whereby the power regeneration can be continued without failing commutation in the entire regenerative power region, and the power factor can be improved. It is possible.
【0027】図3には、サイリスタコンバータ3の回生
可能電力Wがインバータ8を介して誘導電動機9から回
生される回生電力Wrと等しくなるコンデンサ電圧Ed
の値、すなわち、サイリスタコンバータ3が転流失敗を
生じることなく、誘導電動機9から回生される回生電力
Wrを回生することが可能となるコンデンサ電圧Edの
限界値が示されている。但し、図3において、Edmax
は、サイリスタコンバータ3及びインバータ8を構成す
る半導体素子の耐圧によって決定されるコンデンサ電圧
Edの最大値である。In FIG. 3, the capacitor voltage Ed at which the regenerative electric power W of the thyristor converter 3 becomes equal to the regenerative electric power Wr regenerated from the induction motor 9 via the inverter 8.
Value, that is, the limit value of the capacitor voltage Ed that enables the thyristor converter 3 to regenerate the regenerative electric power Wr regenerated from the induction motor 9 without causing commutation failure. However, in FIG. 3, Edmax
Is the maximum value of the capacitor voltage Ed determined by the breakdown voltage of the semiconductor elements forming the thyristor converter 3 and the inverter 8.
【0028】図3から判るように、インバータ8を介し
て回生される回生電力Wrに対し、コンデンサ電圧Ed
を図3に示す特性曲線よりも低く設定すれば、サイリス
タコンバータ3は、転流失敗を生じることなく電力の回
生を継続することができる。また、コンデンサ電圧Ed
を高く設定すればコンバータの力率を改善することがで
きる。As can be seen from FIG. 3, with respect to the regenerative electric power Wr regenerated through the inverter 8, the capacitor voltage Ed
Is set lower than the characteristic curve shown in FIG. 3, the thyristor converter 3 can continue the regeneration of electric power without causing commutation failure. Also, the capacitor voltage Ed
By setting a high value, the power factor of the converter can be improved.
【0029】本発明の実施例は、前述により、検出され
た回生電力Wrに対してコンデンサ電圧Edを図3に示
すように設定する。In the embodiment of the present invention, as described above, the capacitor voltage Ed is set with respect to the detected regenerative electric power Wr as shown in FIG.
【0030】すなわち、図1に示す本発明の一実施例に
おいて、目標コンデンサ電圧発生器70は、乗算器75
からの回生電力Wrに応じ目標コンデンサ電圧Ed* を
図3に示す特性に従って発生する。そして、コンバータ
制御装置7は、コンバータ3を回生動作させるとき、目
標コンデンサ電圧発生器70からの目標コンデンサ電圧
Ed* に従って、サイリスタコンバータ3の回生可能電
力Wがインバータを介して回生される回生電力Wrより
も大きくなる範囲で、コンデンサ電圧Edが高くなるよ
うに、ゲートパルス発生装置79を介してコンバータ3
を構成するスイッチング素子であるサイリスタTh1〜
Th4の点弧位相を制御する。That is, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the target capacitor voltage generator 70 is a multiplier 75.
A target capacitor voltage Ed * is generated according to the characteristic shown in FIG. Then, when the converter 3 is regeneratively operated, the converter control device 7 regenerates the regenerable electric power W of the thyristor converter 3 via the inverter in accordance with the target capacitor voltage Ed * from the target capacitor voltage generator 70. In order to increase the capacitor voltage Ed in a range that becomes larger than the
Thyristor Th1 which is a switching element constituting
Control the firing phase of Th4.
【0031】図4にコンデンサ電圧Edを回生電力Wr
に応じて図3に示すように変化させて設定した場合の本
発明の一実施例のコンバータにおける力率特性と、全電
力範囲でコンデンサ電圧をEd2に一定に設定した場合
の従来技術のコンバータにおける力率特性とが示されて
いる。FIG. 4 shows the capacitor voltage Ed as the regenerative power Wr.
According to the power factor characteristics in the converter of one embodiment of the present invention when changed and set as shown in FIG. 3, and in the converter of the prior art when the capacitor voltage is set to Ed2 constant over the entire power range. The power factor characteristics are shown.
【0032】図4の中に斜線により示すように、本発明
の一実施例によれば、全回生電力の範囲でコンデンサ電
圧をEd2一定に設定した場合に対してコンバータの力
率が大きく改善されていることが判る。すなわち、図1
に示す本発明の一実施例は、全回生電力範囲において、
コンバータの力率の改善を図って、電力の回生を行うこ
とができる。As shown by the slant lines in FIG. 4, according to one embodiment of the present invention, the power factor of the converter is greatly improved as compared with the case where the capacitor voltage is set to be constant Ed2 in the range of the entire regenerative power. You can see that That is, FIG.
An embodiment of the present invention shown in is, in the entire regenerative power range,
Electric power can be regenerated by improving the power factor of the converter.
【0033】前述した本発明の一実施例は、コンデンサ
電圧目標値Ed* を発生させるために、コンデンサ電圧
Edとインバータ電流Iinv との積によるコンバータの
回生電力Wrを求めてこれを用いるとしたが、回生電力
Wrは、コンバータが回生する電力を示す値であればよ
く、例えば、コンデンサ電圧Edとコンバータ電流id
との積として求めたものであってもよい。In the above-described embodiment of the present invention, in order to generate the capacitor voltage target value Ed *, the regenerative power Wr of the converter obtained by the product of the capacitor voltage Ed and the inverter current Iinv is obtained and used. , The regenerative power Wr may be any value indicating the power regenerated by the converter. For example, the capacitor voltage Ed and the converter current id
It may be obtained as the product of
【0034】前述した本発明の一実施例は、本発明の一
実施例が電力回生動作を行う場合についてのみ、その動
作を説明したが、力行動作時には、コンデンサ電圧を従
来技術の場合と同様に一定の値に設定しておいてもよ
く、目標コンデンサ電圧発生器の特性を、コンバータの
出力電力に対応した目標コンデンサ電圧を発生するよう
に切り替えてもよい。The operation of the above-described embodiment of the present invention has been described only when the embodiment of the present invention performs the power regeneration operation. However, during the power running operation, the capacitor voltage is set to the same value as in the prior art. It may be set to a constant value, or the characteristics of the target capacitor voltage generator may be switched so as to generate a target capacitor voltage corresponding to the output power of the converter.
【0035】前述した本発明の一実施例は、列車を駆動
するために使用するコンバータに本発明を適用したもの
として説明したが、本発明は、図1に示す誘導電動機が
他の用途に使用される場合にも、また、コンバータが三
相交流が入力されるものであっても適用することができ
る。また、本発明は、コンバータの出力にチョッパー回
路を介して直流電動機が接続される場合にも適用するこ
とができる。Although the above-described one embodiment of the present invention has been described as the one in which the present invention is applied to the converter used for driving the train, the present invention uses the induction motor shown in FIG. 1 for other purposes. If the converter is used, the converter can be applied even if a three-phase alternating current is input. The present invention can also be applied to the case where a DC motor is connected to the output of the converter via a chopper circuit.
【0036】すなわち、本発明は、コンバータに対する
負荷が電力回生機能を持つものであれば、どのようなシ
ステムに対しても適用することができる。That is, the present invention can be applied to any system as long as the load on the converter has a power regeneration function.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
己消弧能力を持たないスイッチング素子によって構成さ
れるコンバータにおいて、全回生電力範囲おいて電力回
生時のコンバータの力率を低下させることなく、コンバ
ータに確実に電力の回生を継続させることができる。As described above, according to the present invention, in the converter constituted by the switching elements having no self-extinguishing ability, the power factor of the converter during power regeneration is reduced in the entire regenerative power range. In other words, the converter can surely continue the regeneration of electric power.
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】コンバータの回生電力に対する力率特性を説明
する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating power factor characteristics of a converter with respect to regenerative power.
【図3】コンバータの回生電力に対する目標コンデンサ
電圧Ed* の関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a target capacitor voltage Ed * and regenerative power of a converter.
【図4】図4は本発明の一実施例によるコンバータの回
生電力に対する力率の特性を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a power factor characteristic with respect to regenerative power of a converter according to an embodiment of the present invention.
1 交流電源 2 電源内部、架線及び主変圧器のインピーダンス 3 コンバータ 4 フィルタリアクトル 5 フィルタコンデンサ 7 コンバータ制御装置 8 インバータ 9 誘導電動機 10 インバータ制御装置 11 力行回生切換スイッチ 12 パンタグラフ 13 主変圧器 61、62 電圧検出器 63、64、67 電流検出器 65 有効電動機電流演算器 66 パルスジェネレータ 70 目標コンデンサ電圧発生器 71、73 減算器 72 電圧制御器 74 電流制御器 75 乗算器 78 位相発生器 79 ゲートパルス発生器 1 AC power supply 2 Impedance of power supply inside, overhead line and main transformer 3 Converter 4 Filter reactor 5 Filter capacitor 7 Converter controller 8 Inverter 9 Induction motor 10 Inverter controller 11 Power regeneration switch 12 Pantograph 13 Main transformer 61, 62 Voltage Detector 63, 64, 67 Current detector 65 Effective motor current calculator 66 Pulse generator 70 Target capacitor voltage generator 71, 73 Subtractor 72 Voltage controller 74 Current controller 75 Multiplier 78 Phase generator 79 Gate pulse generator
Claims (6)
構成され、このスイッチング素子の点弧位相を制御する
ことにより交流を直流に変換するコンバータと、このコ
ンバータにリアクトル及びコンデンサを介して接続さ
れ、回生電力を発生する負荷とにより構成される電力変
換装置において、前記負荷から回生される回生電力の減
少に応じて、前記コンデンサの電圧が上昇する方向に前
記コンバータを構成するスイッチング素子の点弧位相を
制御するコンバータ制御手段を備えたことを特徴とする
電力変換装置。1. A converter which is composed of a switching element that does not self-extinguish, and which converts an alternating current into a direct current by controlling the ignition phase of the switching element; In a power conversion device configured with a load that generates, a firing phase of a switching element that configures the converter is controlled in a direction in which a voltage of the capacitor increases in accordance with a decrease in regenerative power regenerated from the load. An electric power conversion device comprising:
記コンデンサの実電圧の検出値及び前記リアクトルの実
電流の検出値に基づいて演算されることを特徴とする請
求項1記載の電力変換装置。2. The power conversion according to claim 1, wherein the regenerative power regenerated from the load is calculated based on a detected value of the actual voltage of the capacitor and a detected value of the actual current of the reactor. apparatus.
記コンデンサの実電圧の検出値及び前記負荷からの実電
流の検出値に基づいて演算されることを特徴とする請求
項1記載の電力変換装置。3. The electric power according to claim 1, wherein the regenerative electric power regenerated from the load is calculated based on a detected value of an actual voltage of the capacitor and a detected value of an actual current from the load. Converter.
手段は、負荷から回生される回生電力に対応するコンデ
ンサに対する電圧指令である目標コンデンサ電圧を発生
する目標コンデンサ電圧発生手段を備え、前記コンデン
サの電圧が、前記目標コンデンサ電圧発生手段からの目
標コンデンサ電圧より低い値になるように前記スイッチ
ング素子の点弧位相を制御することを特徴とする請求項
1、2または3記載の電力変換装置。4. The converter control means for controlling the ignition phase includes a target capacitor voltage generating means for generating a target capacitor voltage which is a voltage command for a capacitor corresponding to regenerative power regenerated from a load, 4. The power converter according to claim 1, 2 or 3, wherein the ignition phase of the switching element is controlled so that the voltage becomes a value lower than the target capacitor voltage from the target capacitor voltage generating means.
タの出力に接続される誘導電動機により構成されること
を特徴とする請求項1ないし4のうち1記載の電力変換
装置。5. The power converter according to claim 1, wherein the load is composed of an inverter and an induction motor connected to the output of the inverter.
ーの出力に接続される直流電動機により構成されること
を特徴とする請求項1ないし4のうち1記載の電力変換
装置。6. The power converter according to claim 1, wherein the load is composed of a chopper and a DC motor connected to an output of the chopper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6194231A JPH0866055A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Power conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6194231A JPH0866055A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Power conversion apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0866055A true JPH0866055A (en) | 1996-03-08 |
Family
ID=16321153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6194231A Pending JPH0866055A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Power conversion apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0866055A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108944462A (en) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 西南交通大学 | It is a kind of based on take stream feed back pantograph Active Control Method and control device |
-
1994
- 1994-08-18 JP JP6194231A patent/JPH0866055A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108944462A (en) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 西南交通大学 | It is a kind of based on take stream feed back pantograph Active Control Method and control device |
CN108944462B (en) * | 2018-07-23 | 2023-09-08 | 西南交通大学 | Pantograph active control method and device based on current taking feedback |
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