JPS58501450A - 電力変換回路 - Google Patents

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】 電力変換回路 本発明は可変速度切換リラクタンス電動機用の電力変換回路に関する。

この種の電動機およびこれに使用する制御電力変換回路は公知であり、１．　ｍ ｅ、　Ｂ、プロシーデインダス第１２７＝１１１１１１４号１９８０都７月号Ｃ ）纂２５３］１ａイＬ’１１２６５頁の「可変速度切換リラクタンス電動機」お よび１、１．１．　プロシーデインダス纂１２８巻１１１１１１１：２号１９８ ２年３月号の「切換リラクタン捲電動機のインバータ駆動；回路および部品定格 」を参照されたいが、そＯ要約が本出願時点での本技術の現状となし得る。

これらの文献の内の後者は６人の著者Ｋ１１ｌＥｂものであるが、そＯ内０２名 は本出願人の発明者である。

この種の電動機およびコンバータは各固定子ｌ＆極上テＯ＠１！１１１１１ｔ） ’ｔｌ用を含ミ、コｔＬｂＯａｌａｌｌａａ＋４９ｘりと直列後続されたうえで 直流電源０両端に接続されており、固定子に対する回転子の這１１１ｋＫ同期し てこれらサイリスタが導通すると駆−トルクを発生する。？イリスタは回転子の 回転中に適当な瞬間に線断、即ち転流されるが、本発明Ｏ目的はサイリスタを転 流する改良装置を提供することである。

本発明によれば、直列０２１１分に分割されていてもよい直流電源から一方向性 パルス電ｆＩＬ１ｋ、１相或いは少なくと４２１１１０各ｋＫ主捲纏を有する可 変リラクタンス電動機の各主捲線に給電する電力変換回路は、電源またはその一 部から電動機がエネルギーを受取り得る様に電濠端子聞に接続された回路内で各 主捲線（直列（接続された少（共１備の主サイリスタと、例えば各主捲線につい て主捲線および少く共１個のダイオードを含む回路からなり、各主捲線がエネル ギーを直流電源またはそ〇−１ｌに返還できるようにする手段と、電ａｍｏｇ対 這勅に同期して各主サイリスタを導通させる丸めのトリガ手段と、これらのサイ リスタを迩断切絢するためＫこれらサイリスタの少く共２個に共通のトランジス タを含む転流手段とを含んでいる。

主捲線が直流電源にエネルギーを返還できるようにする手段紘、１個または各主 捲線（密に結合された補助捲線と、補１１に捲線に直列後続されたうえで電源間 （ＩＩ絖されている回路内（ある補助ダイオードとを含んでいてもよく、或いは 、電源が直列の２Ｉ１分（分割されて主捲線が電源の１１＄分からエネルギーを 受電る様に配列されているときは、電源の他部分と主捲線と１個またはそれ以上 のダイオードを含む回路を含んでいてもよい。

本発明は、単−主捲線の各端部にそれぞれ直列接続されたうえで電源間（接続さ れ九サイリスタを有する単相電動機で、この２つのサイリスタが共通トランジス タで転流される様（配置されているものにも応用し得るが、数対の椙を有しそれ ぞれ＃Ｃナイリスタが直列に接続され、相０各対で電源間に直列Ｋｍ絖され九捲 纏とサイリスタとの組の２つがあるような電動機に本発明は特別の応用を有する 。この場合、ひとつのトランジスタが半数の相捲纏と電源の一熾伺との間に接続 されている全サイリスタの転流を行うため（配列され、−万態のトランジスタが 上記以外のサイリスタを転流するのに配列され得る。

また、一対の補助サイリスタを設け、その一方または他方を単一〇トランジスタ が導通され九とき（導通する様にして、全サイリスタＯ転流用（単一のトランジ スタただ一個を備える様にすることも可能である。

本発明はまたバイファイラ巻き相捲纏を有し、各主捲線が直列（ダイオードを介 して電源に接続された補助捲線に一！Ｉに結合されている電動機にも応用可能で ある。この場合６主捲纏用に噛１個の主サイリスタがあり、これが転流されると 、電流は補助捲線（移されてエネルギーを電源（返還可能である。共通トランジ スタが任意のまたはすべ【の主捲線サイリスタの転流に使用し得る。

本発明はまた、各捲線か２つの主サイリスタ（上部および下Ｓ？イリスタ）を有 し、それぞれが捲線の一端と電源の対応側とのｌ′１４に接続された６相電動機 にも応用可能である。この場合、本−のトランジスタを電源の一側と主捲線の対 応端との間に接続された全主サイリスタの転ｆＩ１．に使用することができ、別 のトランジスタをその他Ｏｔサイリスタｆｉ滝用（使用することができゐ、もう 一度繰返すと、２つの補助サイリスタを使用するととによって、単一のトランジ スタが金主サイリスタを、同時に全部ではないが、転流するのに使用し得、但し 、上部および下ｌｌサイリスタはグループとして願書に転流しなければならない 。

本発明の利点は数個のサイリスタの転流（単一〇トランジスタを使用することに ある。トランジスタを回転子の這−に同期して捲線を付勢するのに主スイツチン グ装置として使用してもよいのであるが１．トランジスタは例えばサイリスタと 比較して高価であり、従ってサイリスタが主スイツチング装置とし″′Ｃ推賞さ れる。然しサイリスタはこれを遮断するのに別の転流回路が必要であり、そして この目的で使用されるトランジスタと補助電源は転置電流に無関係にセット時間 のＩＩＩ＠だけ主サイリスタを逆電圧にするためにオン・オフ切換えられ得ると いう長所を有するＯＫ対し、転ｉＩＬに使用されるサイリスタは。

自身の遮断動作のために、転置電流が増加すると減少するという反転電圧時間を 与える転流コンデンサの放電に依存する。更に、転流コンデンサは所定の主サイ リスタの次の転流が生じる前に再充電されなければならないが、トランジスタ転 流回路はこの種のリセットを必要としない、各主サイリスタ用（別々の転置トラ ンジスタを使用することは不当（高価となるので１本発明においては相当数のサ イリスタの転流用（単一のトランジスタの使用を可能としている。

転流用にトランジスタを使用するその傭の長所は、これがその履断時ｆｌＫ比較 して比験的短時間だけ導通されるのみなので、これは高価な別のペースＩＫｗ１ 回路および電源を使用しないでサイリスタ用と同様絶縁パルストランスを介して 容易に駆動し得ることである。

本発明は各種の要領で実用に供することができ、特定の実施例（ついて添付５ｉ ｉｉを参照して例示として以下説明すると、図面中最初の六つの図は４種の電力 変換回路の回路図であり、纂７５０は多数のトランジスタが着千数のサイリスタ に共通の本−のトランジスタとして組合わせ使用が可能であることを示す図であ る。

添付図面Ｋｆ１１単のため（電池として示した主および／ま丸は補助電源は、そ れぞれの場合、直接または絶縁トランスを介して整流器または制御整流器によっ て交流電源から、或いは絶縁直流−直流コンバータから給電された比較的大容量 の１個又は複数個のコンデンサで形成しても、或いは例えばイギリス特許＠細書 篇　号（！ム８Ｃ２）Ｋａ示した様な単一交流電源から２個の直列直流電源が浄 られる整流器コンデンナ回路で作っても、或いは任意公知の直流電源で構成して もよい。

直流電源が電池の場合、電池中に流入するおそれのある交ｆＩＬ成分をバイパス させる様（電池に並列にコンデンサを接続する必要があり、従って電池は直流成 分を給電する。

１１１１１図の回路において、電動機社４個の生殖ＩＫＡ）、　（ＩＩ）。

（Ｃ）および（Ｄ）　を有する４相電動礪である。これらの捲線は共通接続点（ １１１Ｈ形とでも言うべき形状で接続された一端を有し、それぞれかその他端（ 主サイリスタ　（Ｔ）ｔム たは（Ｔｃ）　を介して直列に接続された２つの同等部・分に分割された直流電 源（２）の−儒に、或いは（Ｔ１）または（〒Ｄ）を介して直流電源（２）の他 側に接続され、電源中点は共通点（ロ）に接続され【いる。

サイリスタ（Ｔ、）および（Ｔｃ）　のカソードはそれぞれの転流ダイオード（ Ｄ、）および（ＤＣ）のカソードＫｍ続され、それらのアノードは一緒にエネル ギー返還ダイオード（Ｄ、）　のカソードに接続され、ダイオード（Ｄ、）のア ノードは電源の負側（至）に接続されている。主捲線（Ｂ）および（Ｄ）および これらのサイリスタについて転流ダイオード（Ｄｉ）　、　（ＤＤ）および（Ｄ 、）の同様な接続がある。

２個の転流用直流電源（ロ）およびに）が直流電源の両１ｌＩ（２）および（２ ）とトランジスタ（至）のコレクタおよびトランジスタ（至）のエミッタの間に それぞれ接続されている。トランジスタ＠のエミッタは転流ダイオード（Ｄ、） および（ＤＣ）のアノードに接続され、同様にトランジスタ（至）のコレクタ拡 転流ダイオード（Ｄｌ）および（Ｄ、）のカソードに接続されている。

所望（よっては一対のフリーホイーリングナイリスタ（Ｔ、）および（丁、）の 対があり、それぞれ共通点（２）と転置ダイオード対（ＤＡ）および（ＤＣ）、 および（Ｄ、）および（ＤＤ）の一方との関（ＩＩ絖されている。

主サイリスタのどれかが導通していると、その主捲線が電源の１儒ま九は他側か ら電流を取ること紘明らかであろう、主捲線を非付勢状態にするためＫａそのす ・イリスタを転流することが必要で、これはサイリスタ（Ｔ、）および（ＴＣ） の場合、トランジスタ（至）を導通させ【転流電源（２）がダイオード（Ｄ、） および（ＤＣ）を介ｑて逆方向に９−イリスタ（Ｔ、）および（丁Ｃ）に接続さ れる様（して行う、トランジスタ（２）は次いでスイッチオフし得るが、サイリ スタ（Ｔ、）および（ＴＣ）の一方のみの転流を望む場合には、今一つの方を再 度トリガーすることができる。今、例えば、主サイリスタ（Ｔ、）が転流された とすると、主捲線（ム）中の電流はダイオード（Ｄ、）および（ＤＡ）を通って 流れ続けて電流が減衰するまでエネルギーを電源（返還する。

トランジスタ（２）が必ｌ！に応じてスイッチング可能であり、転流用電源−が また常Ｋｔイリスタ（〒、）および（Ｔｏ）の転流の九めに正しい極性であるの で、この＠路は精密制御の達成が可能である。更に、このことはサイリスタ（Ｔ 、）および（Ｔｃ）の各々ＫＮして１個のトランジスタを持九ねばならぬことな しに実行される。トランジスタ（至）はサイリスタ（Ｔ、）および（’！’Ｄ） の転流のためＩＩ４様の要領で動作する。

フリーホイーダングナイリスタ（〒、）は所望の時（導通可能で、生殖纏（Ａ） または（Ｃ）中の電流を、サイリスタ（Ｔ、）または（丁Ｃ）が１断され友とき 、転流ダイオード（Ｄ、）または（Ｄｃ）を含む回路を介して流し得る。

１１２図の回路は第１図のそれに非常（よく似ているが、（２）で示す単一のト ランジスタを全部の主サイリスタ・（〒、１）。

（〒、）、（〒Ｃ）および（〒、）の転流に利用するやりか丸を示している。九 だ−っ０転流用直流電源（ハ）があり、この電源紘トランジスタ（至）のエミッ ターコレクタパス内（転ｆＩＬナイリスタ（Ｔ８）および（ＴＹ）と直列接続さ れたうぇで直流電源＠Ｋ１１ｌ絖されている。

今サイリスタ（ＴＡ）および（’ｒｃ）を転流し九いとすると、トランジスタ（ 至）が導通され、ｔたサイリスタＣＴ、）を導通させることが必畳で、そＯため 転流電圧は、サイリスタ（Ｔ、）および（’ｒｃ）　Ｋ直流電ＩＫ＠の正側から 、トランジスタ（財）、ダイオード（Ｄ、）およびＣＤＣ）を介して反対向きく 印加し得、回路はサイリスタ（Ｔ、）を介して電源（ハ）の負側に戻って完結す る。サイリスタ（Ｔ、）および（ＴＤ）の一方または両者が転流されるべき場合 に紘、トランジスタと同時にサイリスタ（Ｔ１）を点火することが必要である。

その他０点ＫｇＩＩしては纂１図の回路は第２図のそれに類似している。

纂２５１１において、トランジスタ（至）はこれに並列に接続され九スナバ（ｍ ｖａ＊ｂｂ＠ｒ　）　回路が付いているものとして図示され、サイリスタけ、） および（Ｔ、）もそれぞれスナバ回路が付いているものとし【図示され、高端度 の電圧変化勾配に対する保護用に飽和リアルニジが接続されていることに注目す べきである。これらの様相はトランジスタ及びサイリスタ回路では極めて当然の 処で、これらは刷瞭化のために省略しであるものの本明細書中和示すその他の回 路にも通常含まれるものである。

纂２図において％（ＴＩ）および／または（ＴＤ）と同暗に（Ｔ、）および／ま たは（Ｔｃ）を転流するこ、とは不可能であるということに注意すべきである０ 例えば上述の様Ｋ　（Ｔｘ）の導通後、　（Ｔ−および／ｌたは（Ｔｃ）の遮断 （充分な時間が経過したときにトランジスタ（至）は通電を停止し、電流はスナ バダイオード（至）とコンデンサ（２）を通って流れ、ダイオード（Ｄ−が正バ イアスされるまでコンデンサ（至）を充電する。電流はその後（ＤＢ＞、　（Ｄ Ａ）および（ム）および／または（ＤＣ）および（Ｃ）を過つ【流れて電源を通 って（Ｄ、）Ｋ戻り、これでエネルギーを電源に返還する。電流のな（なったサ イリスタ（Ｔ工）はターンオフされ、このターンオフを達成するに充分な時間が 経過した後においてのみ、トランジスタ＠がターンオンされ、そしてサイリスタ （ｉア）も導通されて（Ｔ、）および／または（Ｔ、）を同様の要領で転流する 様（する。

Ｔ１１図および第２図に示す種類の三線電源を設けるの鉱不便かも知れず、そＯ 場合（はｍ５ｗｔに示す様な単に三線電源（２）が利用でき、Ｈ点（２）に接続 する中央端子はない・ 多数の点において８１３図の回路は第２図のそれに非常によく似ており、単１の トランジスタ（至）がすべ【の主サイリスタ（’ｒ、）、　（ＴＪｅ　（〒Ｃ） および（Ｔ、）の転流に使用し得る。この回路は若干の欠点もあるが、成る種の 応ｐ＃においては有用であろう。

Ｔ１４図の回路においては電動機は６相電麺機で、相捲線（（転）、（Ｂ）およ び（Ｃ）があり、その各々が主サイリスタ（Ｔ、）。

（Ｔ、）またｉｆ　（Ｔｃ）と直列接続されたうぇで電源＠ｌｃ＊絖されている 。

各相捲線は１対１の変圧比で補助捲線（Ａｓ）＊　（ム冨）または（Ａｓ）と同 一固定子極上で密に結合され、これら補助捲ＩＩＯ各々はダイオード（ＤＡｔ） 、　（Ｄｉｇ）または（ＤＡｓ）と直列接続されたうえで電Ｉ［＠り接続されて いる。サイリスタが導通するとその相捲線には電源から電流が流れるがトランジ スタ（ＴＲＹ）が導通されると直ちに転流され、電池（Ｓｍ）から供給される転 流電源が転流ダイオード（ＤＡ）　、　（ＤＩ）および０ｏｃ）を介してサイリ スタ（反対向きＫＩＩ絖され、相捲線中の電流はまずトランジスタに１次いで補 助捲線に転送されて電源＠（エネルギーを返還する様に流れる。

今一度単一のトランジスタを全サイリスタの転流のために使用し、どれかのサイ リスタをオン状態に保持したいときは、トランジスタを迩断後に単（再び導通す ればよい・ ｊ１５１１に示す回路においては、３相電動機絋相捲纏（ムχ（Ｂ）および（Ｃ ）で示されるが、その各々は捲線の上部および下部ですイリスタ（１ンと（４） 、　（２）と（５）、または（３）と（６ンに直列接続されたうえで直流電源Ｇ υに接続されている。転流ダイオード（Ｄｓ）　、　（Ｄｓ）および（Ｄｓ）は 、トランジスタ（至）が導通され九とき転流電源＠によってサイリスタ（１）、 　（２）および（３）の転流を可能としている。

相捲１Ｍ（ム）を考えて、今、サイリスタ（１）と（４）がオンであったとする と、捲ｌｌｌには電源ＧＩＪから電流が流れ、サイリスタ（１ンおよび（４）が 共にオフになるとすると、捲線（Ａ）内の電流はダイオード（Ｄ丁）および（Ｄ ｌ）　、捲線（Ａ）およびダイオード（Ｄ４）および（ＤＢ）の流路で電源（財 ）Ｋ返還され、若しサイリスタ（１）が導通しサイリスタ（４）が非導通だとす ると、電流はダイオード（Ｄ４）および（Ｄ・）、およびサイリスタ（１）を含 む電流路を通って通電（フリーホイール）し得る。

こＯ場合も単一のトランジスタのまたはΩが６個のサイリスタ（１）、　（２） および（３）または（４）、　（５）および（６）を転流するために用意された すべてである。

第６図は上部および下部サイリスタ（１）および（４）を直列接続したうえで直 流電源（至）に接続されている単相捲！Ｉ（Ａ）を有する電動機を示す、この回 路はただの単相捲線があるのみということ以外は第５図のそれと非常に類似して おり、また、転置回路紘１１２１１０それ虻類似している。

この場合トランジスタ（至）はトランジスタが導通されると同時（サイリスタ（ Ｔｘ）またはサイリスタ（〒１）のどちらが導通され丸かに従って両サイリスタ （１）および（４）を転流するのに薬６図を参照して説明したのと類似の要領で 使用されている。

第１図ないしＨ４６図でトランジスタが表示しておる屑線、これを第７図で例示 する様な、単一のトランジスタとして一体として動作する様（接続された直列お よび／ｉ九は並列のトランジスタの組合わせで置き換えてもよ一一。

Ｆｔｃ、Ｊ。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　ＷＬ滝電源から一方向性パルス電流を１相或いは少なくとも２＠０各々用の 主捲線を有する可変リラクタンス電動機の各主捲線に供給する電力変換回路であ って、そこを通して電動機が電源からエネルギーを受取り得る様（電源端子間に 接続された回路内で各主捲線と直列（接続された少く共１個の主サイリスタと、 各主捲線（・エネルギーを直流電源へ返還させる手段と、電動機の相対動作と同 期して各主サイリスタを導通させるトリガ手段と、これらのサイリスタを遮断さ せるた嶋にこれらサイリスタの少（共２個に共通のトランジスタを含む転流手段 とを有する電力変換回路。 ２、ａｍ電源から一方向性パルス電流を１相或いは少な（とも２相の各々用の主 捲線を有する可変リラクタンス電動機の各主捲線に供給する電力変換回路であっ て、そこを通して電動機がエネルギーを電源から受取り得る様に電源端子間に接 続され九回路中で各主捲線と直列に接続された少く共１備の主サイリスタと、各 主捲線に対して該主捲線と少（共１個のダイオードとを有しこれＫより各主捲線 （エネルギーを直流電源へ返還さ（る回路と、電ｆＩｋ機の相対動作と同期して 各主サイリスタを導通させるトリガ手段と、これらのナイリスタｔａ断させるた めにこれらサイリスタの少く共２個に共通なトランジスタを含む転流手段と倉有 する電力変換回路。 ４ 五　電動機（エネルギーを直流電源へ返還さ（る手段が、ひとつまたは各々の主 捲線に密に結合した補助ｍｓと、電源両端子関に接続された回路内で補助捲線（ 直列（！Ｉ絖され九補助ダイオードとを含む請求の範囲、１１１項に記載の変換 回路。 ４、電ｍが２ｓ分に分割され、各主捲線が電源の一方の部分からエネルギーを受 取り、電源の他方の部分にエネルギーを返還する様に配列されている請求ｏｍＦ Ｍ第１項またＩＩｉ纂２項に記載の変換回路。 ５　電動機が単一の主捲線の各端［％源と直列にサイリスタを備えた単相電動機 であり、両サイリスタが共通のトランジスタによって転流される様に配設されて いる請求の範囲第１項ま九は第２項に記載の変換回路。 ＆　電動機が、各々直列にサイリスタを有する相の複数対を有し、鉄相の６対に 対し電源端子間（直列（接続され九ｍｓとサイリスタとの組合わせのふたつがあ る請求の範囲第１項、ｌｌＮ２項および纂４項のいずれか１項に記載の変換回路 。 ｌ　相の６対の共通点がすべて互いに接続されている請求の範囲第６項に記載の 変換回路。 ＆　前記共通点が電源０２部分の共通点に接続されている請求の範囲第４項また 紘纂７項に記載の変換回路。 ９　電源の１方の側と相捲纏の半数との関に接続された全サイリスタを転流する 様に配設された第１トランジスタと、そ０１ｋｏナイリスタを転流する様に配設 され友第２トランジスタとを含む請求ＯＩＩ囲８６項から纂８項までＯいずれか １項に記載の変換回路。 １０、金主サイリスタを転流するための単一の共通トランジスタと、主サイリス タのどちらの半数を転流するかを定めるためＥＪｌｌ−の共通トランジスタを導 通し九ときその一方または他方が導通される様に配設された一対の転流サイリス タとを有する請求Ｏ範囲ＩＩ５項に記載の変換−路。 １１電一機が多相電動機であって、千の各捲線は、一方が捲線の１端と電源の１ 方の側との間に接続され、他方が捲線の他端と電源の−の側と０ＩｌｌｌＫ接続 されているふたつの主サイリスタを有する請求の範囲第１項また酸第２項のどち らかに記載の変換回路。 １２、添付図面中ｌ１１ｍないし第６図のどれかを参照して本文＃Ｃ籍別に記載 し友ものと事実上同様に配設された可変リッタタンス電動機用電力変換回路。