JPS58394Y2 - デンリユウガタインパ−タノセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は誘導炉用などの電流型並列インバータの制御装
置に関する。

従来の電流型並列インバータの制御方式は第１図に示す
。

同図においてＥｄは直流電源、Ｌｄは直流リアクトル、
Ｓｌ−Ｓ６はサイリスク、Ｃ１はコンデンサ、ＴＣはコ
イルＬ２とコンデンサＣ２とからなる負荷としてのタン
ク回路、ＰＤは接続点す。

Ｃ間の電圧位相を検出し、設定された位相になったらパ
ルス出力を後述のサイリスク制御回路ＳＣに送出する位
相検出回路、ＳＣはサイリスタＳｌ〜Ｓ６を点弧させる
ためのゲートパルスを送出するサイリスク制御回路であ
る。

このような構成のもとにサイリスク制御回路ＳＣは位相
検出回路ＰＤの出力にもとづいて、第５図ａ ＝ ｆに
示すようなタイミングでサイリスタＳｌ〜Ｓ６のゲート
へゲートパルスを送出して並列インバータの運転を行な
う。

この場合、接続点ａ、ｃ間の電圧が所定値を超えないよ
うに、すなわちａ。

Ｃ間の電圧の波高値が一定となるように制御するための
波高値一定制御回路がないためコンデンサの電圧■ｃｌ
と負荷電圧Ｖｔの電圧波形は第６図に示す如くなり、（
Ｖｃｌ ＋ Ｖ ｔ ）の電圧がサイリスクｓｌ、ｓ６
の点弧時に反転せず、回転動作は不安定となる。

すなわちコンデンサＣＩの初期電圧と短絡電流の関係で
起動時のシリーズコンデンサｃ１の電圧■ｃ１の波形が
第６図の如く大きく変化する。

このためシリーズコンデンサＣＩの初期電圧、短絡電流
値、タンク回路ＴＣの周波数などを限定して起動しなけ
ればならなかった。

また負荷ＴＣの有り、無しでの起動がやりにくい。

本考案はこのような従来の問題点に鑑み、起動時の動作
周波数範囲を広くし、また無負荷、負荷時の起動を容易
にするようにした電流型インバータの制御装置を提供し
ようとするもので以下実施例を用いて説明する。

第２図は本考案による電流型インバータの制御装置の一
実施例を示し、第１図と同一 あるいは相当部分には同
符号を用いている。

同図においてＲＣは整流器であり、Ｅｄは直流電源の出
力電圧である。

整流器ＲＣの正端子は直流リアクトルＬｄを介してサイ
リスタＳｌ 、 Ｓ３ 、 Ｓ５の各アノード電極に接
続され、また整流器ＲＣの負端子はサイリスクｓ２ 、
ｓ４ 、 ｓ６のカソード電極に接続されている。

またサイリスタＳ１のカソード電極とサイリスタＳ２の
アノード電極との接続点ａとサイリスタＳ３のカソード
電極とサイリスタＳ４のアノード電極との接続点すとの
間にはシリーズコンデンサＣＩが挿入接続されている。

またサイリスタＳ５のカソード電極とサイリスタＳ６の
アノード電極との接続点Ｃと、前記接続点すとの間に負
荷としてのタンク回路ＴＣが接続されている。

ここでは、タンク回路ＴＣはコイルＬ２、コンデンサＣ
２、抵抗Ｒ２を並列接続して構成されている。

このように構成された電流型並列インバータを制御する
ためのインバータ制御装置ＩＣについて以下述べる。

電流型インバータの制御装置ＩＣは、一方の入力端子が
前記接続点ａに、他方の入力端子が前記接続点Ｃに夫々
接続された波高値一定制御回路ＰＣと、一方の入力端子
が前記接続点すに接続され、他方の入力端子が前記接続
点Ｃに接続された位相検出回路ＰＤと、波高値一定制御
回路ＰＣと位相検出回路ＰＤの各出力を入力とし、負荷
電圧の安定前には波高値一定制御回路ＰＣの出力を、負
荷電圧の安定してから即ち波高値一定制御回路ＰＣの出
力と位相検出回路ＰＤの出力の位相が一致したことを条
件に位相検出回路ＰＤの出力を後段に送出するように切
換えるための切換回路ｓｗと、この切換回路ＳＷの出力
に基づいてスイッチング素子ここではサイリスタＳ１〜
Ｓ６のゲー・トヘゲートパルスを送出し、サイリスクを
点弧させるサイリスク制御回路（一般にはスイッチング
制御回路と呼称するものとする）ＳＣとから構成されて
いる。

なお前記波高値一定制御回路ＰＣはａ。Ｃ間の電圧を検
出し、この検出電圧が設定値になったらパルス出力を送
出し、前記接続点ａ、ｃ間の電圧が常に設定値を超えな
いように、すなわちａ、ｃ間の電圧の波高値が一定とな
るように制御するための回路であり、ここでは波高値一
定制御回路ＰＣによる検出電圧すなわちａ、ｃ間の電圧
（Ｖｔ ＋ＶＣ１）が第３図に示す如く十Ｋ（ボルト）
になったときサイリスク制御回路ｓｃによりサイリスタ
Ｓ５．Ｓ２のゲートパルスを発生させ、また前記ａ、ｃ
間の電圧（Ｖｔ ＋Ｖｃｌ ）が−ｋ（ボルト）になっ
たとき、サイリスク制御回路ＳＣによりサイリスタＳｌ
、 Ｓ６のゲートパルスを発生させる。

また前記位相検出回路ＰＤはす、ｃ間の電圧Ｖｔの位相
が設定された位相φ（たとえば１５００）になったら、
パルス出力を送出する回路であって、ここでは第４図に
示すようにす、Ｃ間の電圧Ｖｔが正電圧のときは図示の
如き位相φの時点でサイリスタＳ５ ｔ ８４を点弧す
るように、またす、ｃ間の電圧Ｖｔが負電圧のときは図
示の如き位相φの時点でサイリスタＳ３ ＋ ８６を点
弧するように、位相検出回路ＰＤのパルス出力にもとづ
いてサイリスク制御回路ＳＣはゲートパルスを送出する
。

また前記サイリスク制御回路ＳＣは、変流器ＣＴと直流
電流検出回路ＤＣＣＴと設定器ＳＥと比較器ＣＰと発振
器Ｏ８ＣとＲＳフリップフロップＲ８ＦＦＩ 、Ｒ８Ｆ
Ｆ２とタイマ回路ＴＭ１．ＴＭ２とパルス発生器ＰＧと
ナンド回路ＮＡＮＤ１．ＮＡＮＤ２と位相検出器Ｐ Ｄ
Ｉとアンド回路ＡＮＤとサイリスタＳ１．Ｓ６のゲート
回路（Ｅｌ−Ｇ６などから構成されている。

なおタイマ回路ＴＭ２は確実にタンク回路負荷の電圧が
確立するまでを設定するためのもので、タイマ回路ＴＭ
１の出力にもとづいてタイマがセットされ、サイリスタ
Ｓｌ、Ｓ６とＳ２．Ｓ５の運転指令の予め決められた時
間になると出力を送出する。

次に第５図のタイミングチャートを用いて第２図の電流
型並列インバータの制御動作について説明する。

なお第５図ａ−ｆは夫々ｓｌ −８６のゲートパルスを
示し、同図ｇ、ｈは夫々コンデンサＣＩの電圧Ｖ ｃ
１および負荷電圧Ｖｔの電圧波形を示す１、始動時に、
まず始動指令によりＲＳフリップフロップＲ８ＦＦＩが
セットされると共にタイマ回路ＴＭ１がセットされタイ
マ動作を開始する。

そしてこのＲＳフリップフロップＲ８ＦＦＩの出力によ
りナンド回路ＮＡＮＤ、のゲー１へを開き発振器Ｏ８Ｃ
の出力をサイリスクＳｌ ＋ ８６のゲート回路Ｇｌｖ
Ｇ６に供給し、サイリスタ８１ ＋ ８６を点弧しく
第５図ａ、ｆの区間ＴＩ参照）、シリーズ、コンデンサ
Ｃｉを充電する。

タイマ回路ＴＭ１がＴ１時間を確認するとタイマ回路Ｔ
ＭＩはＲＳフリップフロップＲ８ＦＦＩをリセットする
と共にＲＳフリップフロップＲ８ＦＦ２をセットＬ、か
つタイマ回路ＴＭ２のタイマをセットする。

従ってナンド回路ＮＡＮＤ、のゲートはＲＳフリップフ
ロップＲ８ＦＦ１の出力によって閉じられるが、一方Ｒ
ＳフリップフロップＲ８ＦＦ２の出力によりナンド回路
ＮＡＮＤ２のゲートを開き、発振器Ｏ８Ｃの出力をサイ
リスクｓｌ、ｓ２のゲート回路（３−１，Ｇ２に供給し
、サイリスタＳｌ。

Ｓ２を点弧しく第５図ａ、ｂの区間Ｔ２参照）、短絡電
流を流す。

この短絡電流（直流電流）は変流器ＣＴで検出され、直
流電流検出回路ＤＣＣＴを介して設定器ＳＥの設定値と
つき合せられ、その偏差信号が比較器ＣＰに入力される
。

そして比較器ＣＰにおいて、その入力される偏差信号が
所定値に達したら、即ち前記短絡電流（直流電流）が設
定値となったら、比較器ＣＰの出力によりＲＳフリップ
フロップＲ８ＦＦ２をリセットすると同時に、パルス発
生器ＰＧを駆動させる。

従ってＲＳフリップフロップＲ８ＦＦ２の出力によりナ
ンド回路ＮＡＮＤ２のゲートを閉じると共にパルス発生
器ＰＧの出力をサイリスクｓ２ 、 Ｓ５のゲート回路
Ｇ２．Ｇ５に供給し、サイリスタｓ２ 、 ｓ５のゲー
トに時刻Ｔ３で第５図ｂ ＋ ｅに示すように点弧パル
スを供給し、サイリスタＳ２．Ｓ５を点弧する。

一方パルス発生器ＰＧが駆動したことを条件に切換回路
ＳＷを波高値一定制御回路ＰＧの出力がサイリスク制御
回路ＳＣへ送出されるよう切換える。

これ以後波高値一定制御回路ＰＣの出力が切換回路ＳＷ
を介してサイリスク制御回路ＳＣに供給される。

従って、シリーズコンデンサＣＩおよびタンク回路ＴＣ
は励振されて行く（第５図ｇ、ｈ参照）。

このとき、ａ、ｃ間の電圧（Ｖｔ ＋Ｖｃｌ ）が一定
制御されているため、サイリスタＳ１ 、 Ｓ６の点弧
（第５図ａ、ｆ参照）、サイリスタＳ２．Ｓ５の点弧（
第５図す、ｅ参照）を交互に繰り返し、シリーズコンデ
ンサＣ１およびタンク回路ＴＣの電圧波形が安定になる
ようにシリーズコンデンサｃ１およびタンク回路ＴＣが
動作する。

なお、従来の如く波高値一定制御回路ＰＣによる一定電
圧制御がないときは、（Ｖｃｌ＋ Ｖ ｔ ）の電圧の
傾きが時刻Ｔ４におけるサイリスタＳｌ 、 Ｓ６の点
弧時に反転していないため、コンデンサの電圧■Ｃ１と
負荷のタンク回路ＴＣの電圧Ｖｔは第６図に示すような
電圧波形となり、回路動作は不安定となる。

その後、タンク回路ＴＣの電圧が安定してから、即ち位
相検出器ＰＤ、で波高値一定制御回路ＰＣの出力と位相
検出回路ＰＤの出力の位相が一致したことを検出したこ
とを条件に送出される出力とタイマ回路Ｔ Ｍ２のタイ
マ動作出力（サイリスクＳ１＋８６とサイリスクｓ２
、 Ｓ５の運転指令の予め決められた時間後であること
をさす）とのアンドがアンド回路Ａ、 Ｎ Ｄでとられ
、一致したとき切換回路ＳＷを位相検出回路ＰＤの出力
が波高値一定制御回路ＰＣの出力に代ってサイリスク制
御回路ＳＣに供給されるように切換える。

この切換回路ＳＷの切換動作により波高値一定制御回路
ＰＣのパルス出力に代って位相検出回路ＰＤのパルス出
力が切換回路ＳＷを介してサイリスク制御回路ＳＣに供
給される。

従ってこの切換回路ＳＷの切換動作によりサイリスク制
御回路ＳＣはサイリスタＳｌ。

Ｓ２のゲート制御信号の送出を停止しこれに代って時刻
Ｔ６以後、サイリスクＳ３．Ｓ６の点弧のためのゲート
パルス（第５図ｃ、ｆ参照）、サイリスクｓ４ 、 ｓ
５の点弧のためのゲートパルス（第５図ｄ、ｅ参照）を
交互に送出して、サイリスタＳ３ ｔＳ６の点弧、サイ
リスタＳ４．Ｓ５の点弧を交互に繰り返し、電流型並列
インパークの正常運転に入る。

このときコンデンサＣ１は当然切離されることになる。

従って時刻Ｔ６以後コンデンサＣ１の電圧■ｃｌ波形は
口で示されるが、これはコンデンサＣＩの放電電圧波形
イにタンク回路ＴＣの発生電圧の影響が加わるからであ
る。

なお、本実施例第２図において、タイマ回路ＴＭ２を用
いているが、このタイマ回路ＴＭ２の代わりにタンク回
路ＴＣの検出電圧と設定値とを比較し、タンク回路ＴＣ
の検出電圧が設定値に達したらアンド回路ＡＮＤの一方
の入力端子に出力する比較器を用いてもよい。

以上述べたことかられかるように波高値一定制御をする
ことによって、時刻Ｔ４は負荷電流がサイリスタＳ２
、 ｓ５（ＯＮ ＋ＯＦＦ ）からｓ、 、 ５６（Ｏ
ＦＦ ＋ＯＮ）に転流させるに十分な負荷電圧が発生し
ている。

そのためｓ２ 、 Ｓｓの逆電圧期間が十分とれインバ
ータ動作は安定となる（第７図ａ参照）。

しかし、波高値一定制御が行なわれない場合は時刻Ｔ４
時におけるパルスが制御装置の内部発振器で決定される
ため、負荷と、シリーズコンデンサＣＩの初期充電電圧
と８１ 、８２’を流す初期電流の関係がマツチングし
ないときは第６図または第７図すの如くなり、Ｓ２．Ｓ
ｓのターンオフ時間（転流余裕時間）ｔｌが充分にとれ
なくなり、すなわちサイリスクのターンオフタイムより
小さくなり、転流失敗となる。

従って、本考案による電流型インパークの制御装置を用
いれば、次のような種々の効果を奏する。

（１）起動時の動作周波数範囲を広くすることができる
。

（２）接続点ａ、ｂ間のシリーズコンデンサＣＩの電圧
上昇がないため、スイッチング素子（たとえば第２図の
如きサイリスク）の電圧定格を下げることができる。

（３）波高値一定制御により負荷の有無に関係なくイン
バータの起動が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電流型インバータの制御方式の一例を示
す回路図、第２図は本考案による電流型インバータの制
御装置の一実施例を示す回路図、第３図および第４図は
夫々第２図における波高値一定制御回路ＲＣおよび位相
検出回路ＰＤの動作説明図、第５図ａ ＝ ｈは第２図
の動作説明のためのタイミングチャート、第６図ａ、ｂ
は第５図に関連づけた従来のタイミングチャート、第７
図ａおよびｂは夫々波高値一定制御のある場合および波
高値一定制御のない場合のＶｔ＋Ｖｃ１の要部電圧波形
を示す図であって、図中Ｅｄは直流電源、Ｌｄは直流リ
アクトル、５ｌ−８６はサイリスク、Ｃ１はコンデンサ
、ＴＣはタンク回路、ＰＣは波高値一定制御回路、ＰＤ
は位相検出回路、ＳＷは切換回路、ＳＣはサイリスタ制
御回路、ＩＣはインバータ制御装置を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 夫々２個のスイッチング素子を順方向に直列接続してな
   る第１ないし第３の直列体を並列接続し、これらの第１
   ないし第３の直列体の両端に直流入力を供給し、前記第
   １および第２の直列体を構成する夫々２個のスイッチン
   グ素子の接続点ａ ＋ ｂ間にコンデンサを接続し、第
   ２および第３の直列体を構成する夫々２個のスイッチン
   グ素子の接続点ｂ ｖ ｃ間にタンク回路負荷を接続し
   てなる電流型インバータにおいて、この電流型インバー
   タの制御装置として、前記接続点ａ、ｃ間の電圧を検出
   し、この検出電圧が設定値になったらパルス出力を送出
   し、前記接続点ａ、ｃ間の電圧の波高値が一定となるよ
   う制御するための波高値一定制御回路と、前記接続点す
   、ｃ間の電圧位相を検出し、設定された位相になったら
   パルス出力を送出する位相検出回路と、前記波高値一定
   制御回路の出力と前記位相検出回路の出力を入力とし、
   前記波高値一定制御回路の出力と前記位相検出回路の出
   力の位相が一致した条件で前記波高値一定制御回路の出
   力に代って前記位相検出回路の出力を送出するように切
   換える切換回路と、この切換回路の出力にもとづいて接
   続点ａ、ｃ間の前記コンデンサと前記負荷又はす、ｃ間
   の前記タンク回路負荷を含む夫々の前記インバータの所
   定のスイッチング素子の制御信号を送出するスイッチン
   グ制御回路とを備えたことを特徴とする電流型インバー
   タの制御装置。