JPS5831828B2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機を運転するための電力変換器の制御装置
に係り、特に電力変換器の電流の脈動を少なくするため
の制御装置に関する。

第１図は従来の制御方式が適用された電動機制御装置の
回路構成図である。

１は同期電動機２を駆動するための電力変換器で、交流
電源に接続される順変換器１ａと同期電動機２と接続さ
れる逆変換器１ｂから構成される。

３は同期電動機２の回転角位置を検出するための分配器
、４は分配器３の信号を受け、逆変換器１ｂの点弧位相
を制御する信号を出力に出す論理回路、５は同期電動機
２の回転速度を設定指令する速度指令信号を出力に出す
速度指令回路、６は同期電動機２０回転速度を検出する
ための速度検出器、７は前記速度指令信号と速度検出器
６の出力信号を突き合わせ増幅する速度偏差増幅器、８
は電力変換器１０入力電流に比例した信号、すなわち電
流帰還信号を検出する電流検出器、９は速度偏差増幅器
７の出力信号と前記電流帰還信号を突き合わせ増幅する
電流偏差増幅器、１０は順変換器１ａの点弧位相を電流
偏差増幅器９の出力信号に応じて制御するための目動パ
ルス移相器、１１は自動パルス移相器１０の出力信号か
ら順変換器１ａのゲート信号を作り出す順変換器ゲート
回路、１２は論理回路４の出力信号から逆変換器１ｂの
ゲート信号を作り出す逆変換器ゲート回路である。

以下、上述の回路の動作について説明する。

同期電動機２の電機子電圧と電流の位相関係は分配器３
および論理回路４の動作に従って所定の位相に保たれる
。

また、電力変換器１の入力電流（同期電動機２の電機子
電流）の大きさは、電流検出器８、電流偏差増幅器９、
および自動パルス移相器１０などの動作に従って速度偏
差増幅器７の出力信号に見合う値に制御される。

ところで、該出力信号は速度偏差量に応じた信号である
から結局、同期電動機２の電流は速度偏差量に応じて変
化する。

さらに、電機子電圧と電流が所定の位相に保たれること
から、電動機発生トルクの太きさも速度偏差量に応じて
変化する。

以上の結果、同期電動機２０回転速度は速度指令信号に
見合う値に制御される。

以上、全般的な動作について述べたが、以下本発明の対
象となった動作について説明する。

順変換器１ａと逆変換器１ｂを結ぶ直流回路の電流（以
下主回路電流と記す）には、順変換器１ａの転流動作に
基づく電流の脈動分と、逆変換器１ｂの転流動作に基づ
く電流の脈動分が含まれる。

後者の脈動成分は、逆変換器１ｂの直流入力電圧がその
転流周期で脈動することが原因である。

この脈動のためにトルク脈動も増加し、特に低速度で主
回路電流が少ない場合においては、回転むらなどを生じ
好ましくなかった。

また、もう１つの不都合として、普通サイリスタモータ
では電動機の回転速度が低い場合と高い場合の間で逆変
換器の制御進み角γの切換えを行なうが、この際逆変換
器の直流入力電圧が急変するために、前記電流制御回路
がこの変化に追従できず、逆変換器および電動機に過電
流を流す虞れがあった。

本発明の目的は上記点に対処して威されたもので、その
目的とするところは電流脈動を低減できる電力変換器の
制御装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは逆変換器の直流入力電圧を
検出し、この電流入力電圧に比例して順変換器の出力電
圧を制御するようにしたことにある。

第２図は本発明が適用された装置の一例の回路構成図で
ある。

部品番号１〜１２は第１図に示した同一番号のものに同
一物であるので説明は省略する。

１３は逆変換器１ｂの直流入力電圧を絶縁して検出する
ための絶縁増幅器、１４は電流偏差増幅器９の出力信号
と絶縁増幅器１３の出力信号を突き合わせて増幅するた
めの電圧偏差増幅器である。

以下、上記回路の動作を説明する。前述したように、直
流電流の脈動は逆変換器１ｂの直流入力電圧が転流周期
で脈動することが原因である。

しかしながら、本発明においては直流電流の脈動は次の
ようにして防止される。

すなわち、直流電圧を検出して得られた信号を電圧偏差
増幅器１４０入力に加えたことにより、自動パルス移相
器１１の制御入力電圧にも直流電圧の脈動成分が重畳さ
れる。

さらに、順変換器１ａの直流出力電圧にもその脈動成分
が含まれる。

特に、同期電動機の運転周波数が低い場合には、この動
作は忠実に行なわれる。

このようにして順変換器１ａの出力電圧には逆変換器１
ｂの直流入力電圧の脈動分と位相が一致した脈動分が含
まれるようになる。

゛このことは、直流リアクトルにかかる脈動分電圧の大
きさを減少せしめる結果となり、直流電流の脈動が抑制
される。

一方、逆変換器１ｂの制御進み角γを切換えると、逆変
換器１ｂの直流入力電圧が急変する。

しかし、この場合も、前述したと同様にして、該直流入
力電圧の変化に伴ない、順変換器の直流出力電圧もそれ
に追従し変化するからγ切換時においても直流リアクト
ルに加わる電圧差は小さく抑えられることとなり、γ切
換時の過電流も防止される。

また、第３図は本発明が適用された装置の一実施例を示
す回路構成図である。

部品番号１〜１２は第１図に示した同一番号のものと同
一物であるので説明は省略する。

１５は後述するような信号を検出するための電圧検出回
路で、詳細な回路図を第４図に示す。

１４は電流偏差増幅器９の出力信号と電圧検出器１５の
出力信号を突き合わせて増幅する電圧偏差増幅器である
。

第４図は電圧検出器１５の詳細接続図を示す。

１６〜１８は１次側が同期電動機２の電機子入力端子に
接続され、２次側に互に１８０度位相の異なる２つの電
圧信号を取り出すための変圧器、１９〜２４は変圧器１
６〜１８の２次電圧信号を後述する切換信号発生回路２
５の出力信号に応じて通過遮断させるアナログスイッチ
２５は論理回路４の信号を受け、第５図Ｃに示すような
信号を出力に出す切換信号発生回路である。

以下、第３図、第４図に示す回路の動作を第５図を用い
て説明する。

第５図ａは同期電動機２の電機子電圧波形、同図すは論
理回路４の出力信号波形であって、１２０度パルス幅の
６ケの信号からなる。

同図Ｃは切換信号発生回路２５の出力信号波形であって
、６０度パルス幅の６ケの信号よりなる。

ｂの波形との関係は図示のとうりである。

該信号に従って各アナログスイッチ１９〜２４は通過遮
断を行なうため、例えば期間１ではアナログスイッチ２
１のみが通過、期間２では２０のみが通過となる。

その結果、各期間では、出力端０には電機子電圧（線間
）のｅＵ−ｅｗ、ｅｖ−ｅＵに比例した信号が現われる
。

以上の結果、全期間を通してみれば出力０には第５図ｄ
に示すような信号が取り出される。

このようにして得た電圧検出回路１５の出力信号（第５
図ｄ）は、前記実施例における直流人力電圧にまったく
相似な信号であって、電圧偏差増幅器１４０入力に加え
合わせることにより、第２図に示す実施例と同様の動作
が行われ、かつ同様の効果が得られる。

本実施例では、逆変換器の直流入力電圧に相当した信号
が交流変圧器により、絶縁し検出できるので、特に高電
圧装置となって該直流入力電圧の検出が難しい場合に有
利である。

したがって、本発明によれば、従来の制御方式にあった
不都合を除去し、直流電流の脈動およびγ切換時におけ
る過電流を防止できる。

第６図は本発明の他の実施例を示す回路構成図である。

第３図に示す実施例と異なる点は、同期電動機２を駆動
する電力変換器がサイクロコンバータ２７であること、
およびこれに附随してサイクロコンバータ２７を点弧制
御するためのゲート回路２８が第３図に示す２つのゲー
ト回路１１゜１２に代って設けられた点である。

その他の回路部品については、第３図のものと同一であ
るので説明は省略する。

また、サイクロコンバータ２７が、第３図におげろ順変
換器と逆変換器を組み合わせた電力変換器１と入出力関
係（電圧と電流）においてまったく同様であることは周
知であるから、本実施例においても同様の動作が行なわ
れ、かつ同様の効果が得られることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御方式が適用された装置の回路構成図
、第２図、第３図は本発明の一実施例を示す回路構成図
、第４図は第３図に示す回路部品の詳細回路接続図、第
５図は第４図に示す回路の動作波形図、第６図は本発明
の他の実施例を示す回路構成図である。 符号の説明、１・・・電力変換器、１ａ・・・順変換器
、１ｂ・・・逆変換器、２・・・同期電動機、３・・・
分配器、４・・・論理回路、５・・・速度指令回路、６
・・・速度検出器、７・・・速度偏差増幅器、８・・・
電流検出器、９・・・電流偏差増幅器、１０・・・自動
ノ９レス移相器、１１・・・順変換器ゲート回路、１２
・・・逆変換器ゲート回路、１３・・・絶縁増幅器、１
４・・・電圧偏差増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流を直流に変換する順変換器および該順変換器の
   直流出力を交流に変換する逆変換器を有する電力変換器
   と、該電力変換器により駆動される交流電動機と、前記
   逆変換器の直流入力電圧を検出する電圧検出手段と、該
   電圧検出手段で検出した逆変換器の直流入力電圧に比例
   して前記順変換器の出力電圧を制御する電圧制御手段と
   を具備した電力変換器の制御装置。