JPH10337025A - Ｐｗｍサイクロコンバータの制御方法 - Google Patents
Ｐｗｍサイクロコンバータの制御方法Info
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- JPH10337025A JPH10337025A JP14222497A JP14222497A JPH10337025A JP H10337025 A JPH10337025 A JP H10337025A JP 14222497 A JP14222497 A JP 14222497A JP 14222497 A JP14222497 A JP 14222497A JP H10337025 A JPH10337025 A JP H10337025A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 定格速度運転時には入力電流、出力電圧の高
次高調波がなく、かつ電圧利用率の高い電力変換器であ
るＰＷＭサイクロコンバータの制御方法を提供する。 【解決手段】 交流電源１０１の各相と出力側の各々
の相とを自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続
し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御
し、任意の直交流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバ
ータ１３０の制御方式において、出力周波数の加減速時
はＰＷＭ運転を行い、交流電源周波数および交流電源電
圧と出力周波数および出力電圧とが一致した場合は、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータ内の双方向スイッチのスイッチ
ング動作を停止し、選択的に特定の双方向スイッチを入
れたままとし、他の双方向スイッチを切ったままとして
交流電源での直接運転を行う。
次高調波がなく、かつ電圧利用率の高い電力変換器であ
るＰＷＭサイクロコンバータの制御方法を提供する。 【解決手段】 交流電源１０１の各相と出力側の各々
の相とを自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続
し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御
し、任意の直交流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバ
ータ１３０の制御方式において、出力周波数の加減速時
はＰＷＭ運転を行い、交流電源周波数および交流電源電
圧と出力周波数および出力電圧とが一致した場合は、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータ内の双方向スイッチのスイッチ
ング動作を停止し、選択的に特定の双方向スイッチを入
れたままとし、他の双方向スイッチを切ったままとして
交流電源での直接運転を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は交流電圧を任意の交
直流電圧に変換する電力変換器に関する。
直流電圧に変換する電力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられていたこの種のＰＷＭサイ
クロコンバータは、一般に図４にて示す構成のものが採
用されていた。図４は従来例のＰＷＭサイクロコンバー
タを用いた電力変換器の回路構成を示すブロック構成図
であり、（ａ）は回路全体のブロック構成図、（ｂ）は
ＰＷＭサイクロコンバータの回路構成図である。図中符
号４０１は交流電源、４０８は交流電動機、４３０はＰ
ＷＭサイクロコンバータ、４３１は交流フイルタ、４３
２はゲートドライバ、４３３は双方向スイッチモジュー
ル、４３４は双方向スイッチ、４４１は電圧検出手段、
４４５は第１のゲート信号発生手段、４４６は電圧指令
作成手段、４４７は位相指令作成手段、４５０は出力周
波数入力手段、Ｆｒｅｆは出力周波数指令、Ｇ１は第１
のゲート信号、Ｇｒｅｆはゲート信号、Ｐｒｅｆは出力
位相指令、Ｖｉｎは入力電圧検出値、Ｖｒｅｆは出力電
圧振幅指令である。
クロコンバータは、一般に図４にて示す構成のものが採
用されていた。図４は従来例のＰＷＭサイクロコンバー
タを用いた電力変換器の回路構成を示すブロック構成図
であり、（ａ）は回路全体のブロック構成図、（ｂ）は
ＰＷＭサイクロコンバータの回路構成図である。図中符
号４０１は交流電源、４０８は交流電動機、４３０はＰ
ＷＭサイクロコンバータ、４３１は交流フイルタ、４３
２はゲートドライバ、４３３は双方向スイッチモジュー
ル、４３４は双方向スイッチ、４４１は電圧検出手段、
４４５は第１のゲート信号発生手段、４４６は電圧指令
作成手段、４４７は位相指令作成手段、４５０は出力周
波数入力手段、Ｆｒｅｆは出力周波数指令、Ｇ１は第１
のゲート信号、Ｇｒｅｆはゲート信号、Ｐｒｅｆは出力
位相指令、Ｖｉｎは入力電圧検出値、Ｖｒｅｆは出力電
圧振幅指令である。
【０００３】出力周波数指令入力手段４５０に出力周波
数指令Ｆｒｅｆが入力されると、まず出力周波数指令Ｆ
ｒｅｆを受けた位相指令作成手段４４７と電圧指令作成
手段４４６より、それぞれ出力位相指令Ｐｒｅｆと出力
電圧振幅指令Ｖｒｅｆとが出力される。通常出力周波数
指令Ｆｒｅｆを積分することにより出力位相指令Ｐｒｅ
ｆが作成される。また出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆは電圧
Ｖと周波数ｆとの関係がＶ／ｆ一定制御で運転される場
合は（１）式のような一次関数であらわされる。 Ｖｒｅｆ＝Ｖ１＋Ｋ×ｆ （１） 出力位相指令Ｐｒｅｆと出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆは第
１のゲート信号発生手段４４５へ入力され、パルス幅変
調（ＰＷＭ）された後に第１のゲート信号Ｇ１へ変換さ
れる。この時、電圧検出手段４４１により交流電源４０
１から取り込まれた入力電圧検出値Ｖｉｎも第１のゲー
ト信号発生手段４４５に取り込まれるが、ＰＷＭサイク
ロコンバータの出力Ｕ、Ｖ、Ｗと入力Ｒ、Ｓ、Ｔ間の接
続を決定するために必要である。また、ＰＷＭサイクロ
コンバータは入力の交流を直接任意の直流および交流へ
変換するために、例えばＰＷＭインバータのようなエネ
ルギー蓄積要素を持たないために入力電圧検出値Ｖｉｎ
で出力電圧を補正する必要がある。第１のゲート信号Ｇ
１はゲートドライバ４３２によって絶縁され、ゲート信
号Ｇｒｅｆ（ＧＲＵ〜ＧＴＷ）として、双方向スイッチ
モジュール４３３のそれぞれの双方向スイッチ４３４を
駆動する。
数指令Ｆｒｅｆが入力されると、まず出力周波数指令Ｆ
ｒｅｆを受けた位相指令作成手段４４７と電圧指令作成
手段４４６より、それぞれ出力位相指令Ｐｒｅｆと出力
電圧振幅指令Ｖｒｅｆとが出力される。通常出力周波数
指令Ｆｒｅｆを積分することにより出力位相指令Ｐｒｅ
ｆが作成される。また出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆは電圧
Ｖと周波数ｆとの関係がＶ／ｆ一定制御で運転される場
合は（１）式のような一次関数であらわされる。 Ｖｒｅｆ＝Ｖ１＋Ｋ×ｆ （１） 出力位相指令Ｐｒｅｆと出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆは第
１のゲート信号発生手段４４５へ入力され、パルス幅変
調（ＰＷＭ）された後に第１のゲート信号Ｇ１へ変換さ
れる。この時、電圧検出手段４４１により交流電源４０
１から取り込まれた入力電圧検出値Ｖｉｎも第１のゲー
ト信号発生手段４４５に取り込まれるが、ＰＷＭサイク
ロコンバータの出力Ｕ、Ｖ、Ｗと入力Ｒ、Ｓ、Ｔ間の接
続を決定するために必要である。また、ＰＷＭサイクロ
コンバータは入力の交流を直接任意の直流および交流へ
変換するために、例えばＰＷＭインバータのようなエネ
ルギー蓄積要素を持たないために入力電圧検出値Ｖｉｎ
で出力電圧を補正する必要がある。第１のゲート信号Ｇ
１はゲートドライバ４３２によって絶縁され、ゲート信
号Ｇｒｅｆ（ＧＲＵ〜ＧＴＷ）として、双方向スイッチ
モジュール４３３のそれぞれの双方向スイッチ４３４を
駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、定格回転速度領域においてもＰＷＭ動作を行うた
め、出力電圧波形や入力電流波形に高次高調波を含み、
電動機および電源系統の負担が大きかった。また最大出
力電圧と入力電圧の比（電圧利用率）も８６％（√３／
２）と低いためシステムの大型化を招いていた。本発明
の目的は、定格速度運転時には入力電流、出力電圧の高
次高調波がなく、かつ電圧利用率の高い電力変換器であ
るＰＷＭサイクロコンバータの制御方法を提供すること
にある。
は、定格回転速度領域においてもＰＷＭ動作を行うた
め、出力電圧波形や入力電流波形に高次高調波を含み、
電動機および電源系統の負担が大きかった。また最大出
力電圧と入力電圧の比（電圧利用率）も８６％（√３／
２）と低いためシステムの大型化を招いていた。本発明
の目的は、定格速度運転時には入力電流、出力電圧の高
次高調波がなく、かつ電圧利用率の高い電力変換器であ
るＰＷＭサイクロコンバータの制御方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＰＷＭサイクロ
コンバータの制御方法は、交流電源の各相と出力側の各
々の相とを自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接
続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御
し、任意の直交流電圧を出力する電力変換器のＰＷＭサ
イクロコンバータの制御方法において、出力周波数の加
減速時はＰＷＭ運転を行い、交流電源周波数および交流
電源電圧と出力周波数および出力電圧とが一致した場合
は、ＰＷＭサイクロコンバータ内の双方向スイッチのス
イッチング動作を停止し、選択的に特定の双方向スイッ
チを入れたままとし、他の双方向スイッチを切ったまま
として交流電源での直接運転を行う。
コンバータの制御方法は、交流電源の各相と出力側の各
々の相とを自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接
続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御
し、任意の直交流電圧を出力する電力変換器のＰＷＭサ
イクロコンバータの制御方法において、出力周波数の加
減速時はＰＷＭ運転を行い、交流電源周波数および交流
電源電圧と出力周波数および出力電圧とが一致した場合
は、ＰＷＭサイクロコンバータ内の双方向スイッチのス
イッチング動作を停止し、選択的に特定の双方向スイッ
チを入れたままとし、他の双方向スイッチを切ったまま
として交流電源での直接運転を行う。
【０００６】上述の制御を行うために、制御回路は、電
圧検出手段と、ゲート信号切替手段と、第１のゲート信
号発生手段と、第２のゲート発生手段と、電圧指令作成
手段と、同期手段と、位相指令作成手段と、極性判別手
段と、周波数一致検出手段とを有しており、電圧検出手
段において入力する交流電源の電圧を検出して交流電源
位相と交流電源周波数と入力電圧検出値とを出力し、位
相指令作成手段は外部より入力した出力周波数指令によ
り位相指令を計算して同期手段に出力し、極性判別手段
は外部より入力した出力周波数指令の極性を判別して極
性判別信号を出力し、周波数一致検出手段は電圧検出手
段より入力する交流電源周波数と外部より入力した出力
周波数指令との一致を判断して周波数一致信号を出力
し、同期手段は周波数一致検出手段からの周波数一致信
号を受けて、出力する出力位相指令と交流電源位相とが
一致するように該出力位相指令を調整して両位相が一致
した場合に位相一致信号を出力し、第１のゲート信号発
生手段は電圧検出手段からの入力電圧検出値と同期手段
からの出力位相指令とより計算されたＰＷＭ信号である
第１のゲート信号を発生し、第２のゲート信号発生手段
は極性判別手段からの極性判別信号により出力周波数の
極性より選ばれた相の組合せである双方向スイッチを駆
動する第２のゲート信号を出力し、ゲート信号切替手段
は位相一致信号を受け取ると第１のゲート信号から第２
のゲート信号への切り替えを行い、ＰＷＭサイクロコン
バータの双方向スイッチ駆動信号を出力してＰＭＷサイ
クロコンバータをＰＷＭ運転から交流電源運転へ切り替
える制御を行うことが望ましい。
圧検出手段と、ゲート信号切替手段と、第１のゲート信
号発生手段と、第２のゲート発生手段と、電圧指令作成
手段と、同期手段と、位相指令作成手段と、極性判別手
段と、周波数一致検出手段とを有しており、電圧検出手
段において入力する交流電源の電圧を検出して交流電源
位相と交流電源周波数と入力電圧検出値とを出力し、位
相指令作成手段は外部より入力した出力周波数指令によ
り位相指令を計算して同期手段に出力し、極性判別手段
は外部より入力した出力周波数指令の極性を判別して極
性判別信号を出力し、周波数一致検出手段は電圧検出手
段より入力する交流電源周波数と外部より入力した出力
周波数指令との一致を判断して周波数一致信号を出力
し、同期手段は周波数一致検出手段からの周波数一致信
号を受けて、出力する出力位相指令と交流電源位相とが
一致するように該出力位相指令を調整して両位相が一致
した場合に位相一致信号を出力し、第１のゲート信号発
生手段は電圧検出手段からの入力電圧検出値と同期手段
からの出力位相指令とより計算されたＰＷＭ信号である
第１のゲート信号を発生し、第２のゲート信号発生手段
は極性判別手段からの極性判別信号により出力周波数の
極性より選ばれた相の組合せである双方向スイッチを駆
動する第２のゲート信号を出力し、ゲート信号切替手段
は位相一致信号を受け取ると第１のゲート信号から第２
のゲート信号への切り替えを行い、ＰＷＭサイクロコン
バータの双方向スイッチ駆動信号を出力してＰＭＷサイ
クロコンバータをＰＷＭ運転から交流電源運転へ切り替
える制御を行うことが望ましい。
【０００７】上述の制御により、定格回転速度運転状態
以外ではＰＷＭ運転し、定格速度運転状態では電源直入
れ運転とすることができ、また、電源相と出力相との組
み合わせが選択できるため、切り替えが早くかつ４象限
運転が可能で、さらに電源および電動機の負担を軽くで
き、システム効率を上げることができる。
以外ではＰＷＭ運転し、定格速度運転状態では電源直入
れ運転とすることができ、また、電源相と出力相との組
み合わせが選択できるため、切り替えが早くかつ４象限
運転が可能で、さらに電源および電動機の負担を軽くで
き、システム効率を上げることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
のＰＷＭサイクロコンバータを用いた電力変換器の回路
構成を示すブロック構成図であり、（ａ）は回路全体の
ブロック構成図、（ｂ）は同期手段のブロック構成図、
（ｃ）は第２のゲート信号発生手段の機能を示す模式図
である。図中符号１０１は交流電源、１０８は交流電動
機、１２０は同期手段、１２１はスイッチ、１２２は位
相差検出手段、１２３はフイルタ、１２４はＶＣＯ、１
２５は分周器、１２６は位相比較手段、１２７はフイル
タ、１２８は比較器、１３０はＰＷＭサイクロコンバー
タ、１４１は電圧検出手段、１４３はゲート信号切替手
段、１４４は第２のゲート信号発生手段、１４５は第１
のゲート信号発生手段、１４６は電圧指令作成手段、１
４７は位相指令作成手段、１４８は周波数一致検出手
段、１５０は出力周波数入力手段、１５１は極性判別手
段、ＡＧＲは周波数一致信号、Ｆｉｎは交流電源周波
数、Ｆｒｅｆは出力周波数指令、Ｇ１は第１のゲート信
号、Ｇ２は第２のゲート信号、Ｇｒｅｆはゲート信号、
Ｐｉｎは交流電源位相、Ｐｏｕｔは位相指令、Ｐｒｅｆ
は出力位相指令、ＳＩＧＮは極性判別信号、ＳＹＮは位
相一致信号、Ｖｉｎは入力電圧検出値、Ｖｒｅｆは出力
電圧振幅指令である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
のＰＷＭサイクロコンバータを用いた電力変換器の回路
構成を示すブロック構成図であり、（ａ）は回路全体の
ブロック構成図、（ｂ）は同期手段のブロック構成図、
（ｃ）は第２のゲート信号発生手段の機能を示す模式図
である。図中符号１０１は交流電源、１０８は交流電動
機、１２０は同期手段、１２１はスイッチ、１２２は位
相差検出手段、１２３はフイルタ、１２４はＶＣＯ、１
２５は分周器、１２６は位相比較手段、１２７はフイル
タ、１２８は比較器、１３０はＰＷＭサイクロコンバー
タ、１４１は電圧検出手段、１４３はゲート信号切替手
段、１４４は第２のゲート信号発生手段、１４５は第１
のゲート信号発生手段、１４６は電圧指令作成手段、１
４７は位相指令作成手段、１４８は周波数一致検出手
段、１５０は出力周波数入力手段、１５１は極性判別手
段、ＡＧＲは周波数一致信号、Ｆｉｎは交流電源周波
数、Ｆｒｅｆは出力周波数指令、Ｇ１は第１のゲート信
号、Ｇ２は第２のゲート信号、Ｇｒｅｆはゲート信号、
Ｐｉｎは交流電源位相、Ｐｏｕｔは位相指令、Ｐｒｅｆ
は出力位相指令、ＳＩＧＮは極性判別信号、ＳＹＮは位
相一致信号、Ｖｉｎは入力電圧検出値、Ｖｒｅｆは出力
電圧振幅指令である。
【０００９】電圧検出手段１４１は交流電源１０１を取
り込んで交流電源電圧を検出し、交流電源位相Ｐｉｎ、
交流電源周波数Ｆｉｎ、入力電圧検出値Ｖｉｎを出力す
る。周波数一致検出手段１４８では出力周波数入力手段
１５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆの絶対値｜Ｆｒｅ
ｆ｜と電圧検出手段１４１からの交流電源周波数Ｆｉｎ
とを比較し、一致した場合に周波数一致信号ＡＧＲを出
力する。極性判別手段１５１では出力周波数入力手段１
５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆの極性を判別して極
性判別信号ＳＩＧＮを出力する。極性判別信号ＳＩＧＮ
はＦｒｅｆ＞０のとき１を、Ｆｒｅｆ＜０のとき０を出
力する。位相指令作成手段１４７では出力周波数入力手
段１５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆを受けて、通常
出力周波数指令Ｆｒｅｆを積分することにより位相指令
Ｐｏｕｔを出力する。
り込んで交流電源電圧を検出し、交流電源位相Ｐｉｎ、
交流電源周波数Ｆｉｎ、入力電圧検出値Ｖｉｎを出力す
る。周波数一致検出手段１４８では出力周波数入力手段
１５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆの絶対値｜Ｆｒｅ
ｆ｜と電圧検出手段１４１からの交流電源周波数Ｆｉｎ
とを比較し、一致した場合に周波数一致信号ＡＧＲを出
力する。極性判別手段１５１では出力周波数入力手段１
５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆの極性を判別して極
性判別信号ＳＩＧＮを出力する。極性判別信号ＳＩＧＮ
はＦｒｅｆ＞０のとき１を、Ｆｒｅｆ＜０のとき０を出
力する。位相指令作成手段１４７では出力周波数入力手
段１５０からの出力周波数指令Ｆｒｅｆを受けて、通常
出力周波数指令Ｆｒｅｆを積分することにより位相指令
Ｐｏｕｔを出力する。
【００１０】同期手段１２０は周波数一致検出手段１４
８からの周波数一致信号ＡＧＲによりスイッチ１２１で
位相指令作成手段１４７からの位相指令Ｐｏｕｔと電圧
検出手段１４１からの交流電源位相Ｐｉｎのどちらかに
出力位相指令Ｐｒｅｆを同期させる。また同期手段１２
０は同期完了すると同期信号ＳＹＮを出力する。具体的
に説明すると図１（ｂ）に示すように、同期手段１２０
の内部構成は位相差検出手段１２２、フイルタ１２３、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２４、分周器１２５からな
る位相同期ループと、位相比較器１２６、フイルタ１２
７、比較器１２８から構成される同期検出回路、および
同期させる位相を切り替えるスイッチ１２１から構成さ
れる。スイッチ１２１は周波数一致検出手段１４８から
周波数一致信号ＡＧＲを受け取ると、電圧検出手段１４
１からの交流電源位相Ｐｉｎと接続され、出力位相指令
Ｐｒｅｆを交流電源位相Ｐｉｎと同期させる。
８からの周波数一致信号ＡＧＲによりスイッチ１２１で
位相指令作成手段１４７からの位相指令Ｐｏｕｔと電圧
検出手段１４１からの交流電源位相Ｐｉｎのどちらかに
出力位相指令Ｐｒｅｆを同期させる。また同期手段１２
０は同期完了すると同期信号ＳＹＮを出力する。具体的
に説明すると図１（ｂ）に示すように、同期手段１２０
の内部構成は位相差検出手段１２２、フイルタ１２３、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２４、分周器１２５からな
る位相同期ループと、位相比較器１２６、フイルタ１２
７、比較器１２８から構成される同期検出回路、および
同期させる位相を切り替えるスイッチ１２１から構成さ
れる。スイッチ１２１は周波数一致検出手段１４８から
周波数一致信号ＡＧＲを受け取ると、電圧検出手段１４
１からの交流電源位相Ｐｉｎと接続され、出力位相指令
Ｐｒｅｆを交流電源位相Ｐｉｎと同期させる。
【００１１】第２のゲート信号発生手段１４４は極性判
別手段１５１からの極性判別信号ＳＩＧＮにより、交流
電源運転時の各双方向スイッチのゲート信号の状態を第
２のゲート信号Ｇ２として出力する。極性判別信号ＳＩ
ＧＮ＝１のとき、Ｒ−Ｕ、Ｓ−Ｖ、Ｔ−Ｗが接続され、
ゲート信号Ｇｒｅｆは、 ＧＲＵ＝１、ＧＲＶ＝０、ＧＲＷ＝０、ＧＳＵ＝０、Ｇ
ＳＶ＝１、ＧＳＷ＝０、ＧＴＵ＝０、ＧＴＶ＝０、ＧＴ
Ｗ＝１ となり、極性判別信号ＳＩＧＮ＝０のとき、Ｒ−Ｕ、Ｓ
−Ｗ、Ｔ−Ｖが接続され、このときのゲート信号Ｇｒｅ
ｆは、 ＧＲＵ＝１、ＧＲＶ＝０、ＧＲＷ＝０、ＧＳＵ＝０、Ｇ
ＳＶ＝０、ＧＳＷ＝１、ＧＴＵ＝０、ＧＴＶ＝１、ＧＴ
Ｗ＝０ とならなければならない。ただし、各ゲート信号は１の
ときＯＮで０のときＯＦＦである。
別手段１５１からの極性判別信号ＳＩＧＮにより、交流
電源運転時の各双方向スイッチのゲート信号の状態を第
２のゲート信号Ｇ２として出力する。極性判別信号ＳＩ
ＧＮ＝１のとき、Ｒ−Ｕ、Ｓ−Ｖ、Ｔ−Ｗが接続され、
ゲート信号Ｇｒｅｆは、 ＧＲＵ＝１、ＧＲＶ＝０、ＧＲＷ＝０、ＧＳＵ＝０、Ｇ
ＳＶ＝１、ＧＳＷ＝０、ＧＴＵ＝０、ＧＴＶ＝０、ＧＴ
Ｗ＝１ となり、極性判別信号ＳＩＧＮ＝０のとき、Ｒ−Ｕ、Ｓ
−Ｗ、Ｔ−Ｖが接続され、このときのゲート信号Ｇｒｅ
ｆは、 ＧＲＵ＝１、ＧＲＶ＝０、ＧＲＷ＝０、ＧＳＵ＝０、Ｇ
ＳＶ＝０、ＧＳＷ＝１、ＧＴＵ＝０、ＧＴＶ＝１、ＧＴ
Ｗ＝０ とならなければならない。ただし、各ゲート信号は１の
ときＯＮで０のときＯＦＦである。
【００１２】第１のゲート信号発生手段１４５は同期手
段１２０から入力された出力位相指令Ｐｒｅｆと電圧指
令作成手段から入力された出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆを
パルス幅変調（ＰＷＭ）した後に第１のゲート信号Ｇ１
として出力する。この時、電圧検出手段１４１により交
流電源１０１から取り込まれた入力電圧検出値Ｖｉｎも
第１のゲート信号発生手段１４５に取り込まれ出力電圧
を補正する。ゲート信号切替手段１４３には第１のゲー
ト信号発生手段１４５からの第１のゲート信号Ｇ１と、
第２のゲート信号発生手段１４４からの第２のゲート信
号Ｇ２が入力されており、常時は第１のゲート信号Ｇ１
をゲート信号ＧｒｅｆとしてＰＷＭサイクロコンバータ
１３１に出力しているが、同期手段１２０から同期信号
ＳＹＮが入力するとゲート信号Ｇｒｅｆへの接続を第１
のゲート信号Ｇ１から第２のゲート信号Ｇ２に切り替え
る。
段１２０から入力された出力位相指令Ｐｒｅｆと電圧指
令作成手段から入力された出力電圧振幅指令Ｖｒｅｆを
パルス幅変調（ＰＷＭ）した後に第１のゲート信号Ｇ１
として出力する。この時、電圧検出手段１４１により交
流電源１０１から取り込まれた入力電圧検出値Ｖｉｎも
第１のゲート信号発生手段１４５に取り込まれ出力電圧
を補正する。ゲート信号切替手段１４３には第１のゲー
ト信号発生手段１４５からの第１のゲート信号Ｇ１と、
第２のゲート信号発生手段１４４からの第２のゲート信
号Ｇ２が入力されており、常時は第１のゲート信号Ｇ１
をゲート信号ＧｒｅｆとしてＰＷＭサイクロコンバータ
１３１に出力しているが、同期手段１２０から同期信号
ＳＹＮが入力するとゲート信号Ｇｒｅｆへの接続を第１
のゲート信号Ｇ１から第２のゲート信号Ｇ２に切り替え
る。
【００１３】次に、本発明の実施例をタイミングチャー
トで説明する。図２は本発明の実施例を説明するタイミ
ングチャートであり、図３は図２の切り替え点を拡大し
たタイミングチャートである。図２には運転停止時、加
速時、定格運転時、減速時の出力周波数指令Ｆｒｅｆ、
ゲート信号Ｇｒｅｆ、周波数一致信号ＡＧＲ、位相一致
信号ＳＹＮ、極性判別信号ＳＩＧＮの変化の状態を示
す。加速時のゲート信号ＧｒｅｆはＧ１を出力し、ＰＷ
Ｍ運転で動作する。出力周波数指令Ｆｒｅｆが交流電源
周波数Ｆｉｎまたは−Ｆｉｎと一致すると、周波数一致
信号ＡＧＲ＝１となり、同期手段１２０によって出力位
相指令Ｐｒｅｆが位相指令Ｐｏｕｔから徐々に交流電源
位相Ｐｉｎになるように制御される。出力位相指令Ｐｒ
ｅｆがＰｒｅｆ＝Ｐｉｎとなったとき、同期信号ＳＹＮ
がＳＹＮ＝１となり、ゲート信号Ｇｒｅｆが第２のゲー
ト信号Ｇ２と接続され、交流電源運転に速やかに移動す
る。
トで説明する。図２は本発明の実施例を説明するタイミ
ングチャートであり、図３は図２の切り替え点を拡大し
たタイミングチャートである。図２には運転停止時、加
速時、定格運転時、減速時の出力周波数指令Ｆｒｅｆ、
ゲート信号Ｇｒｅｆ、周波数一致信号ＡＧＲ、位相一致
信号ＳＹＮ、極性判別信号ＳＩＧＮの変化の状態を示
す。加速時のゲート信号ＧｒｅｆはＧ１を出力し、ＰＷ
Ｍ運転で動作する。出力周波数指令Ｆｒｅｆが交流電源
周波数Ｆｉｎまたは−Ｆｉｎと一致すると、周波数一致
信号ＡＧＲ＝１となり、同期手段１２０によって出力位
相指令Ｐｒｅｆが位相指令Ｐｏｕｔから徐々に交流電源
位相Ｐｉｎになるように制御される。出力位相指令Ｐｒ
ｅｆがＰｒｅｆ＝Ｐｉｎとなったとき、同期信号ＳＹＮ
がＳＹＮ＝１となり、ゲート信号Ｇｒｅｆが第２のゲー
ト信号Ｇ２と接続され、交流電源運転に速やかに移動す
る。
【００１４】図３において、出力周波数指令Ｆｒｅｆと
交流電源周波数Ｆｉｎとの関係がＦｒｅｆ＝Ｆｉｎとな
った時点においては、交流電源位相Ｐｉｎと出力位相指
令Ｐｒｅｆとは位相差を生じているが同期シーケンスに
入った後、徐々に出力位相指令Ｐｒｅｆが交流電源位相
Ｐｉｎに近づき最後に一致することがわかる。
交流電源周波数Ｆｉｎとの関係がＦｒｅｆ＝Ｆｉｎとな
った時点においては、交流電源位相Ｐｉｎと出力位相指
令Ｐｒｅｆとは位相差を生じているが同期シーケンスに
入った後、徐々に出力位相指令Ｐｒｅｆが交流電源位相
Ｐｉｎに近づき最後に一致することがわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば定格
回転速度運転状態以外ではＰＷＭ運転し、定格速度運転
では電源直入れ運転とすることができ、また、電源相と
出力相の組み合わせが選択できるため、切り替えが早く
かつ４象限運転が可能で、さらに電源および電動機の負
担を軽くでき、システム効率を上げることができるとい
う効果がある。
回転速度運転状態以外ではＰＷＭ運転し、定格速度運転
では電源直入れ運転とすることができ、また、電源相と
出力相の組み合わせが選択できるため、切り替えが早く
かつ４象限運転が可能で、さらに電源および電動機の負
担を軽くでき、システム効率を上げることができるとい
う効果がある。
【図１】本発明の実施の形態のＰＷＭサイクロコンバー
タを用いた電力変換器の回路構成を示すブロック構成図
である。（ａ）は回路全体のブロック構成図である。
（ｂ）は同期手段のブロック構成図である。（ｃ）は第
２のゲート信号発生手段の機能を示す模式図である。
タを用いた電力変換器の回路構成を示すブロック構成図
である。（ａ）は回路全体のブロック構成図である。
（ｂ）は同期手段のブロック構成図である。（ｃ）は第
２のゲート信号発生手段の機能を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例を説明するタイミングチャート
である。
である。
【図３】図２の切り替え点を拡大したタイミングチャー
トである。
トである。
【図４】従来例のＰＷＭサイクロコンバータを用いた電
力変換器の回路構成を示すブロック構成図である。
（ａ）は回路全体のブロック構成図である。（ｂ）はＰ
ＷＭサイクロコンバータの回路構成図である。
力変換器の回路構成を示すブロック構成図である。
（ａ）は回路全体のブロック構成図である。（ｂ）はＰ
ＷＭサイクロコンバータの回路構成図である。
１０１、４０１ 交流電源 １０８、４０８ 交流電動機 １２０ 同期手段 １２１ スイッチ １２２ 位相差検出手段 １２３ フイルタ １２４ ＶＣＯ １２５ 分周器 １２６ 位相比較手段 １２７ フイルタ １２８ 比較器 １３０、４３０ ＰＷＭサイクロコンバータ １４１、４４１ 電圧検出手段 １４３ ゲート信号切替手段 １４４ 第２のゲート信号発生手段 １４５、４４５ 第１のゲート信号発生手段 １４６、４４６ 電圧指令作成手段 １４７、４４７ 位相指令作成手段 １４８ 周波数一致検出手段 １５０、４５０ 出力周波数入力手段 １５１ 極性判別手段 ４３１ 交流フイルタ ４３２ ゲートドライバ ４３３ 双方向スイッチモジュール ４３４ 双方向スイッチ ＡＧＲ 周波数一致信号 Ｆｉｎ 交流電源周波数 Ｆｒｅｆ 出力周波数指令 Ｇ１ 第１のゲート信号 Ｇ２ 第２のゲート信号 Ｇｒｅｆ ゲート信号 Ｐｉｎ 交流電源位相 Ｐｏｕｔ 位相指令 Ｐｒｅｆ 出力位相指令 ＳＩＧＮ 極性判別信号 ＳＹＮ 位相一致信号 Ｖｉｎ 入力電圧検出値 Ｖｒｅｆ 出力電圧振幅指令
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源の各相と出力側の各々の相とを
自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力
電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の
直交流電圧を出力する電力変換器のＰＷＭサイクロコン
バータの制御方法において、 出力周波数の加減速時はＰＷＭ運転を行い、交流電源周
波数および交流電源電圧と出力周波数および出力電圧と
が一致した場合は、前記ＰＷＭサイクロコンバータ内の
双方向スイッチのスイッチング動作を停止し、選択的に
特定の双方向スイッチを入れたままとし、他の双方向ス
イッチを切ったままとして交流電源での直接運転を行う
ことを特徴としたＰＷＭサイクロコンバータの制御方
法。 - 【請求項２】 電圧検出手段と、ゲート信号切替手段
と、第１のゲート信号発生手段と、第２のゲート発生手
段と、電圧指令作成手段と、同期手段と、位相指令作成
手段と、極性判別手段と、周波数一致検出手段とを有し
たＰＷＭサイクロコンバータの制御方法において、 前記電圧検出手段において入力する交流電源の電圧を検
出して交流電源位相と交流電源周波数と入力電圧検出値
とを出力し、 前記位相指令作成手段は外部より入力した出力周波数指
令により位相指令を計算して前記同期手段に出力し、 前記極性判別手段は外部より入力した前記出力周波数指
令の極性を判別して極性判別信号を出力し、 前記周波数一致検出手段は前記電圧検出手段より入力す
る前記交流電源周波数と外部より入力した前記出力周波
数指令との一致を判断して周波数一致信号を出力し、 前記同期手段は前記周波数一致検出手段からの前記周波
数一致信号を受けて、出力する出力位相指令と前記交流
電源位相とが一致するように該出力位相指令を調整して
両位相が一致した場合に位相一致信号を出力し、 前記第１のゲート信号発生手段は前記電圧検出手段から
の前記入力電圧検出値と前記同期手段からの前記出力位
相指令とより計算されたＰＷＭ信号である第１のゲート
信号を発生し、 前記第２のゲート信号発生手段は前記極性判別手段から
の前記極性判別信号により出力周波数の極性より選ばれ
た相の組合せである双方向スイッチを駆動する第２のゲ
ート信号を出力し、 前記ゲート信号切替手段は前記位相一致信号を受け取る
と前記第１のゲート信号から前記第２のゲート信号への
切り替えを行い、ＰＷＭサイクロコンバータの双方向ス
イッチ駆動信号を出力して前記ＰＭＷサイクロコンバー
タをＰＷＭ運転から交流電源運転へ切り替える、請求項
１に記載のＰＷＭサイクロコンバータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14222497A JP3865007B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Ｐｗｍサイクロコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14222497A JP3865007B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Ｐｗｍサイクロコンバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10337025A true JPH10337025A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3865007B2 JP3865007B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=15310309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14222497A Expired - Lifetime JP3865007B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Ｐｗｍサイクロコンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3865007B2 (ja) |
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| CN104821731A (zh) * | 2014-02-03 | 2015-08-05 | 株式会社安川电机 | 多级串联矩阵变换器及电动机驱动装置 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14222497A patent/JP3865007B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| EP2866338A2 (en) | 2013-10-24 | 2015-04-29 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Matrix converter |
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