JPH1132485A - サイリスタ整流器の制御装置 - Google Patents

サイリスタ整流器の制御装置

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JPH1132485A
JPH1132485A JP9183898A JP18389897A JPH1132485A JP H1132485 A JPH1132485 A JP H1132485A JP 9183898 A JP9183898 A JP 9183898A JP 18389897 A JP18389897 A JP 18389897A JP H1132485 A JPH1132485 A JP H1132485A
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JP
Japan
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zero
thyristor
cross
voltage
detected
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Withdrawn
Application number
JP9183898A
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English (en)
Inventor
Akihiro Hoshino
昭広 星野
Masayuki Morimoto
雅之 森本
Hiroe Sumi
洋江 墨
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH1132485A publication Critical patent/JPH1132485A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】交流電源の電圧波形に偶数次高調波が重畳した
り、また直流分が重畳したりして、交流電圧波形の正側
と負側にアンバランスがあった場合でも、誤差が少なく
正確にゼロクロス位相を検出すること。 【解決手段】交流電源2に接続され、複数のサイリスタ
からなるサイリスタブリッジ1により交流を直流に変換
し、サイリスタの点弧の位相を制御することで直流電圧
を制御するサイリスタ整流器の制御装置において、サイ
リスタブリッジ1の入力交流電圧を検出する絶縁トラン
スからなる電圧検出手段6と、この交流電圧に対して高
速のフーリエ級数変換を行なって基本波成分を検出し出
力する高速フーリエ変換手段7と、この基本波信号を用
いてゼロクロス位相を検出しゼロクロス信号を出力する
ゼロクロス検出手段4と、このゼロクロス信号に基づい
て点弧信号を生成し、当該点弧信号をサイリスタに与え
る点弧制御手段5とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源に接続さ
れて、複数のサイリスタからなるサイリスタブリッジに
より交流を直流に変換し、サイリスタの点弧の位相を制
御することにより直流電圧を制御するサイリスタ整流器
の制御装置に係り、特に交流電源の電圧波形に偶数次高
調波が重畳したり、また直流分が重畳したりして、交流
電圧波形の正側と負側にアンバランスがあった場合で
も、誤差が少なく正確にゼロクロス位相を検出できるよ
うにしたサイリスタ整流器の制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、産業機械、鉄道車両等、各種
装置の主回路、例えばサイリスタレオナード等の直流電
動機の駆動回路には、複数のサイリスタからなるサイリ
スタブリッジにより交流を直流に変換し、サイリスタの
点弧の位相を制御することにより直流電圧を制御するサ
イリスタ整流器の制御装置が使用されている。
【0003】このサイリスタ整流器の制御装置において
は、サイリスタブリッジに入力される交流電圧のゼロク
ロス位相を検出し、この検出したゼロクロス位相に基づ
いて、サイリスタの点弧の位相を制御する点弧信号を与
えるようにしている。
【0004】図2は、この種の従来のサイリスタ整流器
の制御装置の一例を示す構成図である。図2において、
サイリスタブリッジ1は、複数(図では6個)のサイリ
スタをブリッジ接続してなっており、点弧信号に基づく
位相制御により交流から直流への電力変換を行なう。
【0005】このサイリスタブリッジ1は、その交流側
に3相交流電源2が接続され、また直流側に直流電動機
等の負荷3が接続されている。なお、3相交流電源2の
系統には、電源インピーダンスが存在する。
【0006】一方、サイリスタブリッジ1のサイリスタ
の点弧の位相を制御するための位相制御装置は、ゼロク
ロス検出回路4と、点弧制御回路5とにより構成されて
いる。
【0007】ゼロクロス検出回路4は、サイリスタブリ
ッジ1の受電点の交流電圧(相電圧若しくは線間電圧:
図では線間電圧)を入力とし、その交流電圧のゼロクロ
ス位相(線間電圧がゼロになる時刻)を検出し、ゼロク
ロス信号を出力する。
【0008】さらに、点弧制御回路5は、ゼロクロス検
出回路4から出力されるゼロクロス信号に基づいて点弧
信号を生成し、この点弧信号をサイリスタブリッジ1の
サイリスタに与える。
【0009】すなわち、この点弧制御回路5は、ゼロク
ロス検出回路4によりゼロクロスを検出した時刻から所
定の位相の遅れを与えて、サイリスタブリッジ1のサイ
リスタの点弧信号を出力する。
【0010】これにより、位相制御装置は、交流電圧の
ゼロクロスから点弧角に相当する時間経過してから、サ
イリスタに次々に点弧信号を与えることによって、サイ
リスタブリッジ1を動作させるようにしている。この
時、他の相のサイリスタが点弧することにより、それま
で点弧していたサイリスタに逆方向の電圧がかかり消弧
する。これを転流と称する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなサイリスタ整流器の制御装置においては、3相交流
電源2に偶数次の高調波が重畳すると、図3に示すよう
な波形が、3相交流電源2の線間電圧に現われる。
【0012】この波形は、主に4次の高調波が重畳して
いる場合である。そして、このような波形が線間電圧に
現われると、図2に示した従来のサイリスタ整流器の制
御装置では、次のような不具合が発生する。
【0013】すなわち、図3に示すような波形では、電
圧の正側と負側が非対称になっている。このことは、交
流電圧の波形の立上がり時に検出するゼロクロス位相
と、波形の立下がり時に検出するゼロクロス位相とに差
が生じることになる。
【0014】サイリスタ整流器の制御装置では、サイリ
スタの転流のための転流余裕角以上に転流を遅らせない
ようにしないと、転流失敗、すなわち他のサイリスタが
点弧しても、それまで点弧していたサイリスタが消弧し
ないという不具合を生じる。
【0015】そして、転流を失敗すると、上下のサイリ
スタが同時に点弧することを招くため、正側と負側との
間の短絡による過電流を引起こす。さらに、ゼロクロス
として検出した位相に誤差が生じると、すなわち転流失
敗をすると、サイリスタブリッジ1の6個のサイリスタ
の動作が不均一になるため、サイリスタブリッジ1への
流入電流に偶数次の高調波を含むことになり、電源イン
ピーダンスが大きいと、さらにゼロクロス位相の検出の
誤差を発生することになる。
【0016】また、上述と同様の不具合が、3相交流電
源2に直流成分を含む場合にも発生する。本発明の目的
は、交流電源の電圧波形に偶数次高調波が重畳したり、
また直流分が重畳したりして、交流電圧波形の正側と負
側にアンバランスがあった場合でも、誤差が少なく正確
にゼロクロス位相を検出することが可能なサイリスタ整
流器の制御装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、交流電源に接続され、複数のサイリス
タからなるサイリスタブリッジにより交流を直流に変換
し、サイリスタの点弧の位相を制御することにより直流
電圧を制御するサイリスタ整流器の制御装置において、
サイリスタブリッジに入力される交流電圧を検出する絶
縁トランスからなる電圧検出手段と、電圧検出手段によ
り検出された交流電圧に対して高速のフーリエ級数変換
を行なって基本波成分を検出し出力する高速フーリエ変
換手段と、高速フーリエ変換手段から出力される基本波
信号を用いてゼロクロス位相を検出し、ゼロクロス信号
を出力するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段
から出力されるゼロクロス信号に基づいて点弧信号を生
成し、当該点弧信号をサイリスタに与える点弧制御手段
とを具備している。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の
形態によるサイリスタ整流器の制御装置の一例を示す構
成図であり、図2と同一要素には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。
【0019】すなわち、本実施の形態のサイリスタ整流
器の制御装置は、図1に示すように、図2におけるゼロ
クロス検出回路4の前段に、電圧検出手段である絶縁ト
ランス6と、高速フーリエ変換回路7とを付加した構成
としている。
【0020】絶縁トランス6は、サイリスタブリッジ1
の受電点の交流電圧(相電圧若しくは線間電圧:図では
線間電圧)を検出する。また、高速フーリエ変換回路7
は、絶縁トランス6により検出された交流電圧に対して
高速のフーリエ級数変換を行ない、基本波成分を検出し
出力する。
【0021】そして、この高速フーリエ変換回路7から
出力される基本波信号を用いて、ゼロクロス検出回路4
でゼロクロス位相を検出するようにしている。次に、以
上のように構成した本実施の形態のサイリスタ整流器の
制御装置の作用について説明する。
【0022】図1において、絶縁トランス6により、サ
イリスタブリッジ1の入力交流電圧(線間電圧)が検出
され、高速フーリエ変換回路7に入力される。次に、高
速フーリエ変換回路7により、絶縁トランス6で検出し
た交流電圧に対して高速のフーリエ級数変換が行なわ
れ、基本波成分が検出されて、ゼロクロス検出回路4に
入力される。
【0023】次に、ゼロクロス検出回路4により、高速
フーリエ変換回路7で検出した基本波信号を用いてゼロ
クロス位相が検出され、そのゼロクロス信号が点弧制御
回路5に入力される。
【0024】次に、点弧制御回路5により、ゼロクロス
検出回路4からのゼロクロス信号を基に点弧信号が生成
され、この点弧信号がサイリスタブリッジ1のサイリス
タに与えられる。
【0025】これにより、位相制御装置は、高速フーリ
エ変換回路7で検出した基本波信号のゼロクロス検出か
ら点弧角に相当する時間経過してから、サイリスタに次
々に点弧信号を与えることによって、サイリスタブリッ
ジ1を動作させる。
【0026】この場合、絶縁トランス6でサイリスタブ
リッジ1に入力される交流電圧(線間電圧)波形を検出
することにより、交流電圧波形に含まれる直流分は絶縁
トランス6の2次側に伝達されないため、交流分のみを
検出することができる。
【0027】また、絶縁トランス6で検出した交流電圧
波形に対して高速のフーリエ級数変換を行なって基本波
成分を検出し、この基本波信号を用いてゼロクロス位相
を検出することにより、誤差の少ない正確なゼロクロス
位相を得ることができる。
【0028】上述したように、本実施の形態のサイリス
タ整流器の制御装置においては、サイリスタブリッジ1
が接続されている3相交流電源2が、高調波等により非
対称の波形になった時でも、転流失敗することなく安定
にサイリスタブリッジ1を動作させることが可能とな
る。
【0029】また、万一、サイリスタブリッジ1が転流
失敗等で6個のサイリスタの動作が不均一になり、直流
分や偶数次高調波を流出したとしても、その電流により
発生する電圧がゼロクロス検出回路4に入力しても、転
流位相の誤差にならない。
【0030】すなわち、3相交流電源2の電圧波形に偶
数次高調波が重畳したり、また直流分が重畳したりし
て、交流電圧波形の正側と負側にアンバランスがあった
場合でも、誤差が少なく正確にゼロクロス位相を検出す
ることが可能となる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサイリス
タ整流器の制御装置は、交流電源に接続され、複数のサ
イリスタからなるサイリスタブリッジにより交流を直流
に変換し、サイリスタの点弧の位相を制御することによ
り直流電圧を制御するサイリスタ位相制御装置におい
て、サイリスタブリッジに入力される交流電圧を検出す
る絶縁トランスからなる電圧検出手段と、電圧検出手段
により検出された交流電圧に対して高速のフーリエ級数
変換を行なって基本波成分を検出し出力する高速フーリ
エ変換手段と、高速フーリエ変換手段から出力される基
本波信号を用いてゼロクロス位相を検出し、ゼロクロス
信号を出力するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出
手段から出力されるゼロクロス信号に基づいて点弧信号
を生成し、当該点弧信号をサイリスタに与える点弧制御
手段とを具備して構成したものである。
【0032】従って、絶縁トランスでサイリスタブリッ
ジに入力される交流電圧波形を検出することにより、交
流電圧波形に含まれる直流分は絶縁トランスの2次側に
伝達されないため、交流分のみを検出することが可能と
なる。
【0033】また、絶縁トランスで検出した交流電圧波
形に対して高速のフーリエ級数変換を行なって基本波成
分を検出し、この基本波信号を用いてゼロクロス位相を
検出することにより、誤差の少ない正確なゼロクロス位
相を得ることが可能となる。
【0034】すなわち、サイリスタブリッジが接続され
ている交流電源が、高調波等により非対称の波形になっ
た時でも、転流失敗することなく安定にサイリスタブリ
ッジを動作させることが可能となる。
【0035】また、万一、サイリスタブリッジが転流失
敗等で複数個のサイリスタの動作が不均一になり、直流
分や偶数次高調波を流出したとしても、その電流により
発生する電圧がゼロクロス検出手段に入力しても、転流
位相の誤差にならない。
【0036】以上により、交流電源の電圧波形に偶数次
高調波が重畳したり、また直流分が重畳したりして、交
流電圧波形の正側と負側にアンバランスがあった場合で
も、誤差が少なく正確にゼロクロス位相を検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるサイリスタ整流器の制御装置の一
実施の形態を示す構成図。
【図2】従来のサイリスタ整流器の制御装置の一例を示
す構成図。
【図3】偶数次の高調波が重畳した際の交流線間電圧波
形の一例を示す図。
【符号の説明】
1…サイリスタブリッジ、 2…3相交流電源、 3…負荷、 4…ゼロクロス検出回路、 5…点弧制御回路、 6…絶縁トランス、 7…高速フーリエ変換回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02P 7/292 G06F 15/332 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源に接続され、複数のサイリスタ
    からなるサイリスタブリッジにより交流を直流に変換
    し、前記サイリスタの点弧の位相を制御することにより
    直流電圧を制御するサイリスタ整流器の制御装置におい
    て、 前記サイリスタブリッジに入力される交流電圧を検出す
    る絶縁トランスからなる電圧検出手段と、 前記電圧検出手段により検出された交流電圧に対して高
    速のフーリエ級数変換を行なって基本波成分を検出し出
    力する高速フーリエ変換手段と、 前記高速フーリエ変換手段から出力される基本波信号を
    用いてゼロクロス位相を検出し、ゼロクロス信号を出力
    するゼロクロス検出手段と、 前記ゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号
    に基づいて点弧信号を生成し、当該点弧信号を前記サイ
    リスタに与える点弧制御手段と、 を具備して成ることを特徴とするサイリスタ整流器の制
    御装置。
JP9183898A 1997-07-09 1997-07-09 サイリスタ整流器の制御装置 Withdrawn JPH1132485A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012070590A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Meidensha Corp 交直変換装置の同期制御装置
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Effective date: 20041005