JPS58123378A

JPS58123378A - 回復回路

Info

Publication number: JPS58123378A
Application number: JP57217119A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・ホフマン・カツトラ−; ロ−レン・ハイネス・ウオ−カ; ジヨン・ダグラス・ダツトリイ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1982-12-13
Publication date: 1983-07-22
Also published as: US4449088A; JPH0546192B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈発明の背景ンこの発明は一般的に電流制御形インバータ、更に具体的
に云えば、転流コンデンサの電圧が制御整流器の適正な
転流を行なうのに不十分である様なインバータ・ブリッ
ジの誤動作からの回復方式に関する。

制御整流器のブリッジを持つ電流制御形インバータを用
いて、交流電動機を回生制動様式で制御する時、転流コ
ンデンサの電圧が、次の制御整流器を導電させた時、ブ
リッジの７つの制御整流器の転流（ターンオフ）を行な
うのに十分でないという場合が発生することがある。　
こういう状態をそのま＼にしておくと、ブリッジは制御
出来なくなることがあり、全く制御が効かなくなって、
ブリッジがダイオード整流器ブリッジとして動作するに
至るまで、その動作が低下することがある。　この問題
は、７台の電動機を制御する為に２つのブリッジを使う
場合、特に起りがちであることが判っている。　この様
な２重ブリッジ動作の７例が係属中の７９ｆＯ年７．２
月２３日付米国特許出願通し番号筒２７９．７３’、１
号に記載されている。

この形式の装置では、２つの乙パルス形インバータを、
電動機と電力源の間で電力を伝達する様に接続する。　
これらのインバータが電流制御形であって、電動機が回
生制動様式で運転されていて、この時電力が電動機から
電源に流れる様になっている時、成る場合には、電動機
磁束を維持し、こうして、強制転流インバータとして動
作することが、７つのごパルス形インバータしか要求さ
れないことが判った。　状況によるが、他方のインバー
タは負荷転流の程度が変化しながら動作することがあり
、或いは実際に単純なダイオード整流器ブリッジとして
動作するまでその作用が低下することがあり４、この為
、装置の最大限の能力が活用されず、十分な信頼性のあ
る動作が達成されないことがある。

〈発明の概ｉン従って、この発明の目的は、装置の十分な能力を活用す
る為に、回生制動様式で電流制御形インバータの信頼性
のある動作が出来る様にする方式を提供することである
。

別の目的は、電流制御形インバータの動作がダイオード
整流器ブリッジの動作に低下するのを防止する回復方式
を提供することである。

別の目的は、転流コンデンサの電圧の関数として、電流
制御形インバータ・ブリッジの制御整流器を導電させる
時刻を制御する方式を提供することである。

この発明では、各々制御整流器を含む複数個の枝路を持
つ電流制御形インバータ・ブリッジを提供することによ
って、上記並びにその他の目的が達成される。　枝路は
関連した転流コンデンサを持ち、その両端に電圧が発生
されて制御整流器の転流を行なうと共に、次に導電させ
る整流器の導電に応答して、７つの整流器の転流を行な
わせる為の、コンデンサの両端の電圧を感知する手段を
設ける。　こうして感知した電圧を基準の値と比較し、
予定の関係が成立すると、次に点弧する整流器にゲート
・パルスを印加することを許す信号が発生される。　こ
の性能信号が存在しない時、ゲート・パルスが禁止され
る。　更にこの発明は、最初の始動が出来る様にする為
、ブリッジ電流を感知し、この電流が予定の値に達する
前は、禁止作用を取消し又は作用しない様にして、コン
デンサ電圧に関係なく、ブリッジの幾つかの整流器にゲ
ート信号を供給することが出来る様にする。

この発明は特許請求の範囲に具体的に記載しであるが、
この発明は以下図面について説明する所から更によく理
解されよう。

〈詳細な記述ン第１図は電動機に給電する従来の典型的な電流制御形イ
ンバータ装置を示す。　図示の様に直流源１０が、適当
なｆ波器１４を含む直流リンク回路１２を介して、電流
制御形インバータ・ブリッジ１６に電流Ｉを供給する。

　ブリッジ１６の出力が３相出力として示されており、
これが電動機１８に供給される。　ブリッジ１６の動作
は適当な制御装置２０によって制御される。　この制御
装置が、線２２を介してブリッジに制御信号を供給する
様に作用する。　今日量も普通の形式のインバータ・ブ
リッジは、第２図について詳しく説明する様なサイリス
タを用いたものである。この場合、線２２を介して印加
される信号は、サイリスタのゲート電極に印加されるゲ
ート信号である。　以下の説明では、便宜の為にサイリ
スタと云う言葉を使うが、この発明が被制御装置全般に
適用し得ることは云うまでもない。

第２図は従来の典型的な電流制御形インーバータ・ブリ
ッジを示す。　ブリッジは３つの垂直の枝路で構成され
ている。　図示の様に左側の枝路がサイリスタＱ１＋ダ
イオードＤ１．ダイオードＤ４及びサイリスタＱ４の直
列接続を含む。同様に、真中の枝路がサイリスタＱ３＋
ダイオードＤ５＋ダイオードＤ６及びサイリスタＱ６を
含む。　右側の枝路がサイリスタＱ５．ダイオードＤ５
．ダイオードＤ２＋及びサイリスタ６２を含む。　周知
の様に、電動機１８への接続（線路Ｖ１．ｖ２．■３）
は、フリッジ内のダイオードの接続点から為される。　
適当な転流コンデンサＣ，，Ｃ，，Ｃ５が、ブリッジの
上半分で、図示の様に夫々／対のサイリスタＱ１＋Ｑ３
．Ｑ５　　の間に接続され、下半分では、コンデンサＣ
２，Ｃ４，Ｃ６がサイリスタＱ２．Ｑ４．Ｑ６の陽極の
間に接続されている。　この様なブリッジの基本的な構
成並びに動作は周知であるが、詳細を知りたければ、■
ＥＥＥインダストリ・アンド・ゼネラル・アップリケイ
ションズ・グループの／９７／年第ｚ回年会のＩＥＥＥ
フンフ７レンス・レコード（シイ・インスティチュート
・オフ・エレウトリカル・アンド拳エレクトロニック・
エンジニアーズ・インコーホレーテッド、／９７／年著
作権）に記載されたケネスＥ、フィリ１：：ツプスの論
文「交流電動機駆動装置に対する源制御形変換装置」を
参照されたい。　こ＼では、ブリッジが回生制動様式で
動作して、電動機１８が直流源に電力を供給している時
、ブリッジの上側母線２６が下側母線２８に対して負に
なることを述べておけば十分である。　第２図について
考慮すべきもう７つの点は、リンク回路１２（第１図）
内の直流電流に比例する信号Ｉｄａを出力する適当な電
流感知装置２４が設けられていることである。　第２図
で、サイリスタ並びにダイオードに付した添字は通常の
場合の導電順序を表わす。

基本的な動作並びにこの発明が解決する問題は、ブリッ
ジ全体の内の一部分の素子だけを示した第３図について
説明するのが、理解し易いと思われる。　ブリッジの他
の部分は、図面を簡単にする為に省略しである。　電動
機は回生制動様式で動作していると仮定すると、出力端
子（線路）ｖｌ、Ｖ２．ｖ３には、電気エネルギ源を表
わす電圧が現われる。　最初に、サイリスタＱ、及びダ
イオードＤ１と、ダイオードＤ２及びサイリスタＱ２が
導電していると仮定する。　この場合、電流通路は実線
Ａで表わされる。　通常の場合、コンデンサＣ７に電荷
が発生して、その左側の極板が図示の様に正になり、従
って、サイリスタＱ、のゲート電極にゲート信号が印加
された時、コンデンサＣ１を含む循環通路は、コンデン
サＣ７の電荷が十分であると仮定すると、サイリスタＱ
１が転流し又はオフに転じ、最終的な電流通路はサイリ
スタＱ５＋ダイオードＤ３を端子ｖ２及びｖ３、ダイオ
ードＤ２及びサイリスタＱ２を通る様になる。　然し、
何等かの理由で、コンデンサＣ１に、サイリスタＱ３を
導電した時にサイリスタＱ、を転流するのに十分な電荷
が発生していない場合、Ｑ、は導電状態にとｙまり、コ
ンデンサＣ１に電荷を発生する方法がなくなる。　この
為、ブリッジの少なくともこの部分の制御が出来なくな
り、ダ・イオード整流器の動作に々る傾向がある。　こ
の状況をそのまＮにしておき、他のコンデンサが電荷を
発生しないと、第２図に示したブリッジの上半分全体は
制御が効かなくなり、ブリッジは単なる整流器形の動作
になってしまう。

この発明では、サイリスタＱ１　を転流するのに十分な
電圧がコンデンサＣ１に生ずる時まで、サイリスクＱ３
の導電を禁止する。　第３図で、Ｑ、及びＤｌが導電し
ていて、点３０の電圧が点３２の電圧よりも負である時
、ダイオードＤ５は導電することが出来ず、電流通路は
実線で示す通りになる。然し、点３２の電圧が点３０の
電圧よりも負になると、ダイオードＤ３が導電すること
が出来、サイリスタＱ１＋コンデンサＣ１，ダイオード
Ｄ５．ダイオードＤ２及びサイリスタＱ２を含む電流通
路が出来る。　この電流通路が鎖線Ｂで示されており、
第３図に示す向きに、コンデンサＣ１の両端に電圧を設
定する様に作用する。

この発明では、コンデンサＣ１の両端の電圧を感知する
ことにより、この電圧が第３図に示す極性で、サイリス
タＱ１を転流するのに十分な値である時を決定すること
が出来る。　この後でサイリスタＱ３をゲート駆動する
時、こうなる時まで、Ｑ３からゲート信号を止めておく
ことにより、サイリスタＱ５＋ダイオードＤ５＋ダイ芽
−ドＤ２及びサイリスタＱ２を含む点線Ｃで示した電流
通路が出来る。勿論、ブリッジの他のサイリスタ並びに
ダイオードにも、同様な通路がある。　然し、これらは
何れも関係するサイリスタに゛ついて同様な性格のもの
であるから、これらの通路を詳しく説明することは不必
要と考えられる。

第９図はこの発明をアナログ形式で実施した場合を示す
が、ディジタル形式も同様に使うことが出来ることは云
うまでもない。　前に述べた様に、この発明の是正作用
は、コンデンサ電圧を感知することによって行なわれる
。　この電圧は第３図に節Ｘ及びｙで示す様に、夫々の
コンデンサの両端で直接的に感知してもよいし、或いは
適当なサイリスタの両端の電圧を感知してもよい。これ
が第３図ではコンデンサＣの場合について、サイリスタ
Ｑ５の両端の節Ｘ及びｙ′によって示されている。　Ｑ
３が導電せずにＱｌ　が導電している時、即ち、コンデ
ンサ電圧を感知し次い期間の間、サイリスタＱ３の両端
１の電圧は実質的にコンデンサｃ１の電圧であり、それ
・とけサイリスタＱ１の両端の電圧降下しか違わない。

　コンデンサ電圧を直接的に感知する代りに、これを選
択する７つの理由は、多くの装置では、他の理由で、ブ
リッジの種々のサイリスタの両端の電圧を感知しており
、従って、この信号は利用し易く、コンデンサ電圧を直
接的に感知する為の追加の回路が不要だからである。

サイリスタ電圧を利用するこれとは別の、然し更に重要
な理由は、この電圧が電動機の両方の回転方向に対し、
適正なコンデンサ電圧を表わすからである。

第９図で、Ｘ及びｙ（又はｙ’）の電圧が、差動様式に
接続された演算増幅器の入力として印加される。　電圧
ｙが抵抗４２及び４３を介しそ増幅器４０に印加され、
電圧Ｘが抵抗４４を介してこの増幅器の反転入力に印加
される。　帰還抵抗４６が増幅器の出力と反転入力の間
に接続され、線４７に出るその出力がコンデンサ電圧の
値を表わす信号になる様にする。　この値を比較回路４
８で基準信号′ｖＲいと比較する。　基準信号の値は、
可変にすることが出来るが、ブリッジ内の導電している
サイリスタ（例えばサイリスタＱ、）を転流するのに十
分なコンデンサ電圧に対応する。

この為、コンデンサ電圧が転流を行なうのに十分である
時にだけ、比較回路４８が出力信号を発生する。　比較
回路４８の出力がオア・ゲート５０を介してアンド・ゲ
ート５２に印加される。　アンド・ゲートの２番目の入
力はブロック５４からのゲート信号を受取る。　このゲ
ート信号が、サイリスタに達する通常のゲート信号であ
る。　例えば、これは第１図の線２２を介してインバー
タ制御装置２０゛から取出した信号である。　アンド・
ゲート５２の出力がサイリスタ、こ５で説明している例
では、サイリスタＱ３のゲート電極に印加される。　こ
の為、これまで説明した回路部分について云うと、サイ
リスタにブロック５４からの普通のゲート信号を通過さ
せることの出来るのは、比較回路４８の出力によってア
ンド−ゲート５２が性能され、転流を行なうのに十分な
コンデンサ電圧があることを表わす時だけであることが
判る。

他の全ての時、−ブロック５４からのゲート信号は、以
下説明する場合を除いて、禁止される。　こ＼で、ゲー
ト信号について、この発明の７つの条件は、ゲート信号
が、サイリスタを導電させてもよい期間全体にわたって
存在することである。　これは周知の考え方に従って、
連続的な信号又はパルス列点弧によって行なうことが出
来る。

電流制御形インバータの通常の動作に関する限ムこれま
で説明して来たことが必要な全部である。　然し、装置
を初めて始動する時、何等かの補助充電装置を用いなけ
れば、目立ったコンデンサ電圧は存在しないことが理解
されよう。　オア・ゲート５０及び第９図に示した残り
の回路は、初期動作を設定する為に作用する。　前に説
明した様に、電流感知装置２４（第２図及び第３図参照
）から屯田した信号Ｉｄｃが、比較回路５６の一方の入
力として印加され、その他方の入力は基準信号ＩＲＰｉ
、Ｆ　である。　この基準信号は通常は定格電流の成る
端数（例えば５％）を表わす値を持ち、装置を初めて動
作させる時、そしてコンデンサの電圧が予想されない時
、比較回路の出力は低レベルの信号である。　この低レ
ベルの信号がオア・ゲート５００反転入力に印加され、
その出力がアンド・ゲート５２を性能する様に作用する
。　然し、電流Ｉｄｃが選ばれた電流の値まで上昇し、
十分なコンデンサ電圧がある筈である時、比較回路５６
は高レベルの出力信号を発生し、勿論これはゲート５０
を通過しない。　この時、アンド・ゲート５２の禁止（
性能）作用は、前に述べた様に、コンデンサ電圧のみに
よって制御される。

第９図は７つのコンデンサに関連した回路だけを示して
いるが、ブリッジ内の各サイリスタの各々のゲート制御
の為に同様な回路が設けられていることは明らかである
。　ブリッジ全体に対して電流は同じであるから、７個
の電流の測定及び比較をしさえすればよい。　この為、
出力比較回路５６は同様な回路に対して設けられるもの
として示されている。　即ち、それが他の各々のサイリ
スタに関連した同様なオア・ゲート５０に印加される。

　　　　　　　　：：：・：現在この発明の好ましい実施例と考えられるものを図示
して説明したが、当業者にはいろいろな変更が考えられ
よう。　従って、この発明が、こ＼に図示して説明した
特定の構成に制約されるものではなく、特許請求の範囲
の記載のみによって限定されることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が用いられる様な従来の典型的な構成
のブロック図、第２図は電動機負荷に接続された典型的
な従来の６パルス形電流ｆｌｉｌＪ御形インバータ・ブ
リッジの回路図、第３図は第２図に示したブリッジの一
部分の回路図であると共に、この発明を理解するのに役
立つ電流通路を示す。　第９図はこの発明の好ましい実
施例の回路図である。主な符号の説明Ｑ、乃至Ｑ６：　制御整流器Ｃ１乃至Ｃ６：　転流コンデンサ４０　：演算増幅器４８　：比較器５２　：アンド・ゲート特許出願人ゼネラル・エレクトリック・カンＩ４ニイＦ
−龜λ ト１．１：

Claims

【特許請求の範囲】（！）　　各々制御整流器を持つ複数個の枝路を持つと
共に、関連した転流コンデンサを持っていて、該転流コ
ンデンサの両端に電圧が発生されて、制御整流器を逐次
的に導電させることによって、制御整流器を転流し、成
る制御整流器から別の制御整流器へ電流を切換える様に
なっている形式の被制御インバータ・ブリッジに用いて
、コンデンサの電圧が制御整流器の転流を行なうには不
十分であることによって生ずるブリッジの誤動作状態か
ら回復する為の回復回路に於て、転流しようとする制御
整流器に関連したコンデンサの両端の電圧を表わす電圧
信号を発生する手段と、該電圧信号を予定の値を持つ基
準信畳と比較して、その間の定めらねた関係に応じて性
能信号を発生する手段と、前記性能信号が存在しない時
、次に導電させるべき制御整流器に対するケート信号の
印加を禁止する禁止手段とを有する回４回路。（２１特許請求の範囲（１）に記載した回復回路に於て
、前記基準信号が、導電している制御整流器を転流する
のに十分なコンデンサ電圧に対応する値を持つ回復回路
。（３）特許請求の範囲（１）又は（２）に記載した回復
回路に於て、前記電圧信号を発生する手段が、前記転流
コンデンサの両端の電圧を感知する手段を含む回復回路
。（４）特許請求の範囲（１）又は（２）に記載した回復
回路に於て、前記電圧信号を発生する手段が、次に導電
させるべき制御整流器の両端の電圧を感知する手段を含
んでいる回復回路。（５）特許請求の範囲＋１）又は（２１に記載した回復
回路に於て、前記ブリッジ内の電流を感知する手段と、
該電流が予定の値に達するまで、前記禁止手段を作用し
ない様にする手段とを有する回復回路。（６）特許請求の範囲（３）に記載した回復回路に於て
、ブリッジ内の電流を感知する手段と、該電流が予定の
値に達するまで前記禁止手段が作用しない様にする手段
とを有する回復回路。（７）特許請求の範囲（４）に記載した回復回路に於て
、ブリッジ内の電流を感知する手段と、該電流が予定の
値に達するまで、前記禁止手段が作用しない様にする手
段とを有する回復回路。