JPS5883587A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPS5883587A
JPS5883587A JP56182448A JP18244881A JPS5883587A JP S5883587 A JPS5883587 A JP S5883587A JP 56182448 A JP56182448 A JP 56182448A JP 18244881 A JP18244881 A JP 18244881A JP S5883587 A JPS5883587 A JP S5883587A
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Pending
Application number
JP56182448A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Inaba
博美 稲葉
Yasunori Katayama
片山 恭紀
Takeyoshi Ando
武喜 安藤
Toshiaki Kurosawa
黒沢 俊明
Hiroaki Kuroba
黒羽 弘晟
Hajime Nakajima
肇 中嶋
Kiyoya Shima
島 清哉
Yoshio Sakai
吉男 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Engineering Co Ltd
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Publication of JPS5883587A publication Critical patent/JPS5883587A/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

Abstract

PURPOSE:To improve the power factor in wide voltage range by controlling the time width to be opened and closed during the closing time determined by the phase angle by simultaneously setting equally to the phase angle of the switching means having current breaking function. CONSTITUTION:A control delay angle alpha is set to 90 deg., a current flows through a GTOU1 and a thyristor V2 as shown in a loop 1 during the firing period of the GTOU1, and a negative current flows to the power source. At this time the GTOU1 is broken, and the GTOU2 is fired. Then, a load current flows a loop 2 but does not flow through the power source. The output voltage E0 at this time becomes zero. Accordingly, when the time duration is sufficiently shortened, the output voltage E0 and a U-phase current IL can be sufficiently reduced, thereby improving the power factor.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、全波ブリッジ回路を用いて交流と直流間の電
力を変換する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for converting power between alternating current and direct current using a full-wave bridge circuit.

従来から、交流電源から可変直流電力を得る装置、ある
いは直流電力を交流電力に変換する装置として、全波ブ
リッジ回路を用いたものが種々提案され、実用化さnて
いる。また、用途に応じて単相あるいは多相交流が用い
られ、多相交流を対象とするものは、単相交流のものに
比べ技術的・装置的に複雑化するが、原理的には共通す
る点も多い。そこで、以下の説明では主に3相交流を例
に挙げて説明するが、この説明から単相交流の場合を理
解することは容易であろう。
Conventionally, various devices using full-wave bridge circuits have been proposed and put into practical use as devices for obtaining variable DC power from an AC power source or converting DC power into AC power. In addition, single-phase or multi-phase AC is used depending on the application, and those that target multi-phase AC are more technically and equipmentally complex than single-phase AC, but the principles are the same. There are many points. Therefore, in the following explanation, three-phase alternating current will be mainly used as an example, but it will be easy to understand the case of single-phase alternating current from this explanation.

第1図に、3相交流電源から可変直流電圧を得るための
従来装置を示す。図において、3相交流電源E、からU
、V、Wの3相電圧が、6個のサイリスク(Ul  l
 U2 1 v、l V21WI  IW2)よりなる
3相全波サイリスタブリツジの交流端子に接続される。
FIG. 1 shows a conventional device for obtaining variable DC voltage from a three-phase AC power supply. In the figure, 3-phase AC power supply E, to U
The three-phase voltages of , V, and W are
It is connected to the AC terminal of a three-phase full-wave thyristor bridge consisting of U2 1 V, l V21WI IW2).

この直流出力電圧E。は各サイリスタU、−W2のゲー
トパルスを位相制御することにより制御され、抵抗RL
、インダクタンスLL、直流電圧ELを含む負荷りに印
加される。
This DC output voltage E. is controlled by controlling the phase of the gate pulse of each thyristor U, -W2, and the resistor RL
, an inductance LL, and a DC voltage EL.

ゲートパルスの発生する位相(サイリスタU。Gate pulse generation phase (thyristor U.

で言えばUW相の電圧が正に切り替わった時点からの電
気角の遅れで表・セし、以後制御遅れ角と称する。)が
αであるときの直流出力電圧E。は、3V]− E、CO3α       ・・・・・・ (1)π で表わされる。この制御遅れ角αが0で直流出力電圧が
最大のときと、制御遅れ角αが90’で直流出力電圧が
0のときの出力電圧E。波形、U相電圧UとU相電流I
u波形の関係を、夫々第2図(a)、(b)に示す。負
荷インピーダンスの時定数LL/RLは電源の周期より
十分長いと仮定し、負荷の直流電圧ELは出力電圧E。
In other words, this is the electrical angle delay from the point when the UW phase voltage switches to positive, and is hereinafter referred to as the control delay angle. ) is α, the DC output voltage E. is expressed as 3V]-E, CO3α... (1) π. The output voltage E when the control delay angle α is 0 and the DC output voltage is maximum, and when the control delay angle α is 90' and the DC output voltage is 0. Waveform, U-phase voltage U and U-phase current I
The relationship between the u waveforms is shown in FIGS. 2(a) and 2(b), respectively. Assuming that the time constant LL/RL of the load impedance is sufficiently longer than the period of the power supply, the DC voltage EL of the load is the output voltage E.

よりわずかに低い値となっていると仮定して示した波形
である。例えば直流電動機の電機子回路が負荷で定電流
制御を行なっている場合にはこのような条件となる。
This waveform is shown assuming a slightly lower value. For example, such a condition exists when the armature circuit of a DC motor performs constant current control with a load.

第2図(a)に示すように、出力電圧が最大の時にはU
相電流IUの中心値がU相電圧Uの中心値(最大値)に
一致しており、U相電流IUの基本波成分の位相はU相
電圧Uと一致しておシ、力率はこのような制御方式とし
ては最高のものとなっている。
As shown in Figure 2(a), when the output voltage is maximum, U
The center value of the phase current IU matches the center value (maximum value) of the U-phase voltage U, the phase of the fundamental wave component of the U-phase current IU matches the U-phase voltage U, and the power factor is This is the best control system of its kind.

しかし第2図(b)に示すように、出力電圧Eoが零で
ある場合はU相電流IUの中心はU相電圧Uの零の点に
あり1.U相電流Inの基本波成分はU相電圧Uから9
0°遅れておシ、力率零である七言える。このように3
相全波サイリスタブリツジの点弧角を制御することによ
り出力電圧r。を制御する方式は、特に出力電圧E。が
低い範囲で力率が悪くなる欠点を有する。したがって、
出力電圧が低い範囲の力率を改善して入力電流を低減し
、電源の容量を低減することが望まれている。
However, as shown in FIG. 2(b), when the output voltage Eo is zero, the center of the U-phase current IU is at the zero point of the U-phase voltage U, and 1. The fundamental wave component of the U-phase current In is 9 from the U-phase voltage U.
With a delay of 0°, we can say that the power factor is zero. Like this 3
The output voltage r by controlling the firing angle of the phase full-wave thyristor bridge. In particular, the method for controlling the output voltage E. It has the disadvantage that the power factor becomes poor in a low range. therefore,
It is desired to improve the power factor in the low output voltage range, reduce the input current, and reduce the capacity of the power supply.

また、3相全波ブリッジ回路の出力電圧EOについては
、電源周波数の6倍の周波数を基本波にしたリップル成
分が含まれる。このリップル分は出力電圧が高い程低く
、出力電圧が零のとき最大となり、第2図(a)と(b
)のU相電流IUの脈動からも知られるよりに、出力電
圧E。が低いときには出力電流It、のリップル分が大
きくなる。このため、負荷が直流電動機の電機子回路で
ある場合などは、出力電流Ibのリップル成分によって
騒音が発生し、特に電源周波数の6倍程度の低周波参す
ップル分による騒音は問題となる。
Furthermore, the output voltage EO of the three-phase full-wave bridge circuit includes a ripple component whose fundamental wave is six times the power supply frequency. This ripple component decreases as the output voltage increases, and reaches its maximum when the output voltage is zero, as shown in Figures 2 (a) and (b).
), the output voltage E. When is low, the ripple portion of the output current It becomes large. Therefore, when the load is an armature circuit of a DC motor, noise is generated by the ripple component of the output current Ib, and in particular, the noise caused by the ripple component at a low frequency of about 6 times the power supply frequency becomes a problem.

一方、力率の改善を図るため、第1図の各サイリスクを
電流遮断機能を有する素子にして、制御する方法が最近
提案されている。この電流遮断機能を有する素子として
は、ゲートにパルス状の逆電流を流すことによシミ流を
遮断するゲート・ターン・オフ・サイリスタ(GTOと
称す)や、同様な機能をトランジスタで構成したもの、
さらにはチョッパ装置等がある。この場合の、各相電圧
U、V、Wと直流出力電圧E。及びU相電流Inの波形
を第4図に示す。この方法は、例えば第1図のサイリス
タU1〜W1をGTOとし、その通流している時間幅P
を変えることにより出力電圧Eoを制御するものである
。したがって、その出力電圧E。は、時間幅Pでパルス
状となり、U電流Iuの基本波成分もU相電圧Uと同相
となるので、力率を1に近づけることができる。また、
その出力電圧E。には、電源の第6高調波成分が殆んど
含まれず、出力電流I1.のリップル成分も十分小さく
抑えることができる。
On the other hand, in order to improve the power factor, a method has recently been proposed in which each of the sirisks shown in FIG. 1 is made into an element having a current interrupting function and is controlled. Elements that have this current interrupting function include gate turn-off thyristors (referred to as GTOs), which interrupt the stain current by passing a pulsed reverse current through the gate, and devices that have a similar function using transistors. ,
Furthermore, there are chopper devices and the like. In this case, each phase voltage U, V, W and DC output voltage E. FIG. 4 shows the waveforms of the U-phase current In and the U-phase current In. In this method, for example, the thyristors U1 to W1 in FIG.
The output voltage Eo is controlled by changing . Therefore, its output voltage E. is pulse-like with a time width P, and the fundamental wave component of the U current Iu is also in phase with the U-phase voltage U, so the power factor can be brought close to 1. Also,
Its output voltage E. contains almost no sixth harmonic component of the power supply, and the output current I1. The ripple component can also be suppressed to a sufficiently small level.

しかし、この方法で出力電圧E□0を小さな値まで連続
的に制御するためには、GTOの通流時間幅を非常に短
かくしなければならないが、そのような制御は困難であ
り、限界がある。したがって、出力電圧E0を1/10
程度以下まで制御することは非常に困難である。
However, in order to continuously control the output voltage E be. Therefore, the output voltage E0 is reduced to 1/10
It is very difficult to control it to a certain extent.

ところで、定格電圧の1/10以下まで制御することが
要求される用途は多2.<、例えば、直流電動機で駆動
される高速エレベータ−では、定格速度の1/1000
以下の速度まで連続して制御する必要がある。このよう
な場合、上記方法は適用できず、前記第1図の方法によ
るしかなかった。
By the way, there are many applications that require control to 1/10 or less of the rated voltage. <For example, in a high-speed elevator driven by a DC motor, the speed is 1/1000 of the rated speed.
It is necessary to control continuously up to the following speeds. In such a case, the above method cannot be applied and the method shown in FIG. 1 has no choice but to be applied.

本発明の目的は、力率が良く、シかも出力電圧を広範囲
に制御し、かつ出力電流を正負両方向に制御することが
可能な電力変換装置を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a power conversion device that has a good power factor, can control output voltage over a wide range, and can control output current in both positive and negative directions.

本発明の特徴は、2組の全波ブリッジ回路を用い、少な
くともその全波ブリッジ回路の1アームに電流遮断機能
を有する制御可能な開閉手段を接続して交流直流間の電
力を変換するものにおいて、上記開閉手段の位相角を制
御す・る手段と、上記開閉手段を開閉する時間幅を制御
する手段とを備え、上記時間幅を制御して出力電圧を可
変にすると同時に、その開閉期間を上言己位相角を制御
して可変するように構成したところにある。例えば、出
方電圧の大きい範囲では、位相角すなわち制御遅れ浄α
を0として上記開閉手段を開閉する時間隔を制御し、出
力電圧の小さい範囲では、上記時間幅を最小にした後上
記制御遅れ角αを制御することによシ、出力電圧を広範
囲に制御し、しかも全範囲にわたって力率を改善するよ
うにしたものである。
A feature of the present invention is that two sets of full-wave bridge circuits are used, and at least one arm of the full-wave bridge circuits is connected to a controllable switching means having a current interrupting function to convert power between AC and DC. , comprising means for controlling the phase angle of the opening/closing means, and means for controlling a time width for opening and closing the opening/closing means, and controlling the time width to make the output voltage variable and at the same time changing the opening/closing period. As mentioned above, the configuration is such that the phase angle can be controlled and varied. For example, in a range where the output voltage is large, the phase angle, that is, the control delay filter α
The time interval for opening and closing the opening/closing means is controlled by setting 0 to 0, and in a small range of output voltage, the output voltage can be controlled over a wide range by minimizing the time width and then controlling the control delay angle α. Moreover, the power factor is improved over the entire range.

以下1本発明を図示する実施例を用いて説明する。なお
、実施例では、まずはじめに3相交流電源と単一ブリッ
ジで、かつ電流遮断機能を有する開閉手段としてGTO
を採用した場合について説明し1次に2組のブリッジを
用いて電動機の制御を行う場合について説明する。又単
相交流あるいは他の開閉手段を用い場合についてもほぼ
動作は同一であシ容易に理解できよう。
The present invention will be explained below using an illustrative embodiment. In addition, in the example, first of all, GTO is used as a switching means that has a three-phase AC power supply and a single bridge and has a current cutoff function.
A case will be described in which the following is adopted, and a case in which the electric motor is controlled using two sets of primary bridges will be explained. Furthermore, even if a single-phase alternating current or other switching means is used, the operation is almost the same and can be easily understood.

第4図は、本発明の詳細な説明するための図で1、同図
(a)は主回路の一実施例、同図01)は出力電圧E。
FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention in detail. FIG. 4A shows an embodiment of the main circuit, and FIG. 4A shows the output voltage E.

とU相電流Inの波形図を示す。この波形図は、出力電
圧E。が零付近、すなわち制御遅れ角αを90° とし
、GTOU、時間幅Pで電源周波数の30倍の周波数で
開閉した場合を示している。このように、制御遅れ角α
を90’とし、G T OU Iを点弧している期間に
は、第4図(ωのループ■で示したように、oTOUt
  とサイリスタv2を通して電流が流れ、電源に負荷
電流が流れる。このとき、GTOU、を遮断し、GTO
V2を点弧するーと、負荷電流はループ■を流れて電源
を通らない。このときの出力電圧E。は零となっている
。したがって、時間幅Pを十分短かくすれば、出力電圧
E。及びU相電流Ir、を十分小さくすることができ、
第2図(b)に示した従来のものに比べはるかに力率を
向上することができる。また。
and shows a waveform diagram of the U-phase current In. This waveform diagram shows the output voltage E. is close to zero, that is, the control delay angle α is 90°, and the opening/closing is performed at a frequency of 30 times the power supply frequency with GTOU and time width P. In this way, the control delay angle α
is set to 90', and during the period when G TOU I is firing, oTOUT
A current flows through the thyristor v2, and a load current flows to the power supply. At this time, GTOU is cut off and GTOU is
When V2 is turned on, the load current flows through loop ■ and does not pass through the power supply. Output voltage E at this time. is zero. Therefore, if the time width P is made sufficiently short, the output voltage E. and U-phase current Ir can be made sufficiently small,
The power factor can be much improved compared to the conventional one shown in FIG. 2(b). Also.

この制御遅れ角αを0まで制御し、時間幅Pを最大まで
制御すれば、出力電圧を全範囲にわたって制御すること
ができる。なお、上記したように、G T OU + 
とGTOV、とを交互に点弧する期間を1期間1と称し
、以下引用する。
By controlling this control delay angle α to 0 and controlling the time width P to the maximum, the output voltage can be controlled over the entire range. Furthermore, as mentioned above, G T OU +
The period in which ignition and GTOV are alternately fired is referred to as 1 period 1, and will be referred to below.

次に、このようなG T OU、〜G T ow、のゲ
ート信号の制御方法について、その−例を第5図を用い
て説明する。なお、oTOU、〜GTOW。
Next, an example of a method of controlling the gate signals of G T OU, . . . G T ow will be described with reference to FIG. In addition, oTOU, ~GTOW.

の点弧信号をGU、〜G W + と称し、サイリスタ
U2〜W2の点弧信号をGUt〜GW2 と称す。
The firing signals of the thyristors U2-W2 are referred to as GUt-GW2.

G U +には2つのモードがある。つまシ。GU+ has two modes. Tsumashi.

GTOU、が点弧したとき負荷電流が電源に流入する期
間(出力電圧が発生している期間)のGU。
GU during the period when the load current flows into the power supply (the period when the output voltage is generated) when GTOU is ignited.

をGU、い負荷電流が電源に流入しない期間(出力電圧
が零の期間)のGUlをG 、U 12とし、他のゲー
トパルスにも同様のサフィックスをつけるものとする。
GU, GU1 during the period when no load current flows into the power supply (period when the output voltage is zero) are G and U12, and similar suffixes are given to other gate pulses.

ここで、制御遅れ角がαのときの各パルスの発生する期
間を第5図(a)に示す。
Here, the period in which each pulse is generated when the control delay angle is α is shown in FIG. 5(a).

GU、はG T OU tが導通する期間正電圧を発生
し、非導通期間は零である信号であればよく、GU2は
負荷電流連結の条件であれば点弧するとき狭幅パルスを
発生するものであればよい。
GU should be a signal that generates a positive voltage during the period when G T OUT conducts and is zero during the non-conducting period, and GU2 generates a narrow pulse when firing if the load current is connected. It is fine as long as it is something.

このような信号を発生する基本となる信号は従来の3相
全波サイリスタブリッジ回路のゲート信号のように1周
期に各サイリスタのゲート信号を1個ずつ発生するもの
でよく、各サイリスタに相当するゲート信号をG U 
+ sのように表現すれば、第5図(b)のようなパル
ス列となっている。これから知られルヨウにGU2”G
U23 、GV2 ””GVts。
The basic signal that generates such a signal may be one that generates one gate signal for each thyristor in one cycle, like the gate signal of a conventional three-phase full-wave thyristor bridge circuit, and the signal corresponds to each thyristor. G U gate signal
If expressed as +s, it becomes a pulse train as shown in FIG. 5(b). From now on, Ruyou will be known as GU2”G
U23, GV2 ””GVts.

G W2 ” G Wtsである。つ′!!′シサイリ
スタU2゜Vt 、W2のゲートパルスは従来のものと
同じでよい。
The gate pulses of the thyristors U2°Vt and W2 may be the same as those of the conventional ones.

このパルス群をフリップフロップ回路に通せば、GUl
、のパルスからGU23のパルスまでONとなルヨウナ
ハルスGU4を得る。これらのパルスを第5図(c) 
K 示t。サラK G U tt 、 G V tt 
、 GW++がONでるるときに発生するパルス(チョ
ッパ動作の通流時のパルス)を第5図(d)に期間1の
みについて示したようにPとする。このとき、GTOに
加えるべきゲートパルスの論理式は次によシ得られる。
If this pulse group is passed through a flip-flop circuit, GUl
From the pulse of , to the pulse of GU23, a Rujounahals GU4 is obtained that is ON. These pulses are shown in Figure 5(c).
K Show t. Sarah K G U tt, G V tt
, GW++ is turned ON (pulse at the time of conduction in chopper operation), as shown for period 1 only in FIG. 5(d), let it be P. At this time, the logical expression of the gate pulse to be applied to the GTO can be obtained as follows.

これらのゲートパルスを発生するための実際の回路の一
例を第6図に示す。TrはΔ−Y変圧器でアシ、2次側
の中性点はアースしである。PU。
An example of an actual circuit for generating these gate pulses is shown in FIG. The Tr is a Δ-Y transformer, and the neutral point on the secondary side is grounded. P.U.

PV、、PWは従来同様の移相器でろシ、それぞれ移相
信号、Sctによって点弧パルスG U +s 、G 
Uts等を発生する。G U 23 、 G V ts
 、G Wts UそれぞれGU2 、GV2 、GW
2として使用テキル。
PV, , PW are phase shifters similar to the conventional ones, and ignition pulses G U +s , G are generated by phase shift signals Sct, respectively.
Generate Uts etc. G U 23, G V ts
, G Wts U GU2 , GV2 , GW respectively
Tekiru used as 2.

これらのパルスをクリップ、フロップ回路PU、 。Clip these pulses to the flop circuit PU.

PV、、PW、に加えパルスGU41GV4゜GW4を
得る。
In addition to PV, , PW, pulse GU41GV4°GW4 is obtained.

一方1回路PPは通流率指令SpにしたがってパルスP
を発生する。これらの信号はノット回路P2を通して論
理式(2)を満足するように3ゲ一トNAND回路P3
に加えられ、さらにこの出力が(3)式を満足するよう
に2グー)NAND回路P4に加えられる。このように
してパルスGU、。
On the other hand, one circuit PP receives a pulse P according to the conduction rate command Sp.
occurs. These signals are passed through the NOT circuit P2 and then sent to the 3-gate NAND circuit P3 so as to satisfy the logical formula (2).
This output is further added to the NAND circuit P4 so as to satisfy equation (3). In this way pulse GU,.

GV重 、GW電が得られる。GV heavy and GW electricity can be obtained.

次にαとPとの制御方法は正出力電圧を制御するときは
まず、Pの通流率を0.1に一定にしておいてαを90
°からOまで変えると出力電圧は0増加する。
Next, the control method for α and P is that when controlling the positive output voltage, first, the conduction rate of P is kept constant at 0.1, and then α is set to 90.
When changing from 0 to 0, the output voltage increases by 0.

負出力電圧を制御するときはαを90°からとなる。続
いてPを0.1から1まで変化すると負圧指令SLから
α指令sa、p指令Spを得るためには第7図(a)の
ような特性をもつ関数発生器を第7図(b)に示すよう
に接続すればよい。
When controlling a negative output voltage, α is set to 90°. Next, when P is changed from 0.1 to 1, in order to obtain the α command sa and the p command Sp from the negative pressure command SL, a function generator having the characteristics as shown in FIG. 7(a) is used as shown in FIG. 7(b). ) just connect as shown.

本発明による回路方式を用いて直流電動機の速度を制御
する回路の一例を第8図に示す。
An example of a circuit for controlling the speed of a DC motor using the circuit system according to the present invention is shown in FIG.

Mは直流電動機の電機子、Fはその界磁、Thは電流を
一方向一定に流すサイリスタ増幅器である。
M is the armature of the DC motor, F is its field, and Th is a thyristor amplifier that allows a constant current to flow in one direction.

また、PCは第6図に示したゲート回路であシ、PAは
電機子電流を検出する直流変流器CTの出力と電機子電
流指令S c’とを比較する比較器である。Ccは電機
子Mに電流を流す際にどちら側の三相ブリッジに点弧信
号を与えるべきかを判定する切り換え回路で、1、ここ
ではその判定条件として電機子電流のレベルと電流指令
を用いている。
Further, PC is the gate circuit shown in FIG. 6, and PA is a comparator that compares the output of the DC current transformer CT that detects the armature current with the armature current command S c'. Cc is a switching circuit that determines which side of the three-phase bridge should be given the firing signal when current flows through the armature M. 1. Here, the armature current level and current command are used as the determination conditions. ing.

このような回路によって電機子電流は電流指令Scに従
って正負両方向に可変制御される。
With such a circuit, the armature current is variably controlled in both positive and negative directions according to the current command Sc.

又電動機の速度は速度指令SL+と速度発電機PG、で
検出された速度が比較器PIで比較され、電機子電流を
正負に制御することによって正負のトルクを制御し、こ
れに。より速度指令S8に従うように四象限制御される
Also, the speed of the motor is determined by comparing the speed detected by the speed command SL+ and the speed generator PG by a comparator PI, and by controlling the armature current to be positive or negative, the positive or negative torque is controlled. Four-quadrant control is performed to more closely follow the speed command S8.

このような制御方式においては、回生状態において停電
が主1た場合にサイリスタ回路の出力電圧が零となるた
め電機子電流が急増し、サイリスクが破壊する欠点を除
くため電機子回路には通常直aコンタクタを挿入してお
くのであるが1本回路ではUz 、Vt  、Wt 、
Us −Vs 、Ws KGTOを採用しているため電
機子電流があるレベルを越えるとこれをターンオフする
ようにオフノぐルスゲート信号を与えることによシミ根
子電流を切ることが可能となるので高速直流コンタクタ
が不要となり、装置の小形化と原価低減が図れる。
In this type of control system, in order to eliminate the drawback that when a power outage occurs mainly during a regenerative state, the output voltage of the thyristor circuit becomes zero and the armature current increases rapidly, destroying the thyristor circuit, the armature circuit is usually connected directly. A contactor is inserted, but in a single circuit, Uz, Vt, Wt,
Us -Vs, Ws Since KGTO is adopted, it is possible to cut off the stain root current by giving an off-nogle gate signal to turn off the armature current when it exceeds a certain level, making it a high-speed DC contactor. This eliminates the need for equipment miniaturization and cost reduction.

又この実施例では直流リアクトルが不要となる効果があ
る。すなわち直流リアクトルは上述したような異常時の
電機子電流の急増の変化率を抑制し、直流コンタク、り
のしゃ断おくれ時間をかせぐ働きの為にそう人されてい
るが、GTOの自己消弧機能を利用することによって取
シのそくことができ、省スペース、省電力上の効果があ
る。
Furthermore, this embodiment has the advantage that a DC reactor is not required. In other words, the DC reactor is said to have the function of suppressing the rate of change of the sudden increase in armature current during abnormal conditions as described above, and prolonging the cut-off delay time of the DC contact, but the GTO's self-extinguishing function By using this, it is possible to save space and save energy.

さらにこの実施例では電源トランスが不要となる効果が
ある。すなわち力率を出来るだけ良くするために一般に
は電動機の定格電圧に電源の電圧を合わせるようなマツ
チングトランスを供給電源と交流−直流変換器との間に
そう人するが、GTOをサイリスタの代りに用いている
どの実施例では常に力率の高い状態で制御ができるので
電源トランスは不要となシ、省スペース、省電力上の効
果がある。
Furthermore, this embodiment has the advantage of eliminating the need for a power transformer. In other words, in order to improve the power factor as much as possible, a matching transformer that matches the voltage of the power supply to the rated voltage of the motor is generally installed between the power supply and the AC-DC converter, but GTO can be used instead of a thyristor. In any of the embodiments used in the above, control can be performed in a state where the power factor is always high, so a power transformer is not required, and space and power savings are achieved.

このように本実施例によれば、3相交流電力の変換及び
逆変換の力率が改善され、電源の容量を低減できかつ直
流コンタクタ、直流リアクトル。
As described above, according to this embodiment, the power factor of three-phase AC power conversion and inverse conversion is improved, the capacity of the power supply can be reduced, and the power factor of the DC contactor and DC reactor can be reduced.

電源トランスが不要となるなど工業的効果は大きい。It has great industrial effects, such as eliminating the need for a power transformer.

なお、説明にあたってはUr + Vt + Wl +
Us 、V3.w、をGTOとしテいるが、U2゜V2
.W2 、U4−V4 、W4をGTOとし、Ul、 
Vt 、Wt 、 Us 、 Va 、 Wsはサイリ
スタとしてUt 、V2 、Wt −U4 、V4 、
W4を高周波で開閉する方式を採用しても同様の効果が
得られることは言うまでもない。
In addition, in the explanation, Ur + Vt + Wl +
Us, V3. Let w be GTO, but U2゜V2
.. W2, U4-V4, W4 is GTO, Ul,
Vt, Wt, Us, Va, Ws are thyristors Ut, V2, Wt-U4, V4,
It goes without saying that the same effect can be obtained even if a method of opening and closing W4 at a high frequency is adopted.

第9図に本発明の他の実施例を示す。ここでは電動機は
シープShを介してカウンタウェイトCWとケージCを
駆動している。エレベータ−は定格速度よシも低い速度
で運転されるひん度が非常に多いことが調査結果から広
く知られている。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. Here, the electric motor drives the counterweight CW and the cage C via the sheep Sh. It is widely known from research that elevators are very often operated at speeds lower than their rated speeds.

この場合には電動機の定格電圧よシも相当低い状態で運
転される。
In this case, the motor is operated at a considerably lower rated voltage.

との本発明の他の実施例によれば、運転速度の違いによ
る力率の変化をほぼ高水準に一定に保ち得る固有の効果
がある。
According to another embodiment of the present invention, there is an inherent effect that changes in power factor due to differences in operating speed can be kept constant at a substantially high level.

第10図は、単相交流と直流間の電力変換する場合の一
実施例である2゜同図(a)はその主回路であって、単
相交流電源Ebと直流負荷り間に。
Fig. 10 shows an example of power conversion between single-phase AC and DC. Fig. 10 (a) shows the main circuit between the single-phase AC power supply Eb and the DC load.

GTOR、〜Q T=() S +及びサイリスタRt
 +82から成るブリッジ回路を接続している。このG
TORl とGTO81及びサイリスタR21S、の位
相角αのみ制御した場合の出力電圧E。
GTOR, ~Q T = () S + and thyristor Rt
A bridge circuit consisting of +82 is connected. This G
Output voltage E when only the phase angle α of TORl, GTO81, and thyristor R21S is controlled.

を同図(b)に示し、この位相角αに加えてGTOR,
is shown in the same figure (b), and in addition to this phase angle α, GTOR,
.

G T OS 1を開閉する時間幅Pを制御した場合の
出力電圧E。を同図(C)に示す。この図は、制御遅れ
角αを90°として出力電圧EOを零とした場合であシ
、前記実施例と同様に、時間幅Pを最小にすれば出力電
圧E。を零としたときの力率を飛躍的に改善することが
できる。また、同様に遅れ角αをθ〜180°まで制御
し、時間幅Pを最大から最小まで制御すれば、順変換か
ら逆変換までの全範囲にわたって制御することができる
Output voltage E when the time width P for opening and closing G T OS 1 is controlled. is shown in the same figure (C). This figure shows the case where the control delay angle α is 90° and the output voltage EO is zero. Similarly to the embodiment described above, if the time width P is minimized, the output voltage E is set. It is possible to dramatically improve the power factor when it is set to zero. Similarly, if the delay angle α is controlled from θ to 180° and the time width P is controlled from the maximum to the minimum, control can be achieved over the entire range from forward transformation to inverse transformation.

′従来は比較的大容量負荷に対しては電機子電流のリッ
プルによる影響を考慮して三相変換器を用いていたが、
ここで示した方式では基本構成は単相でも従来の三相変
換器以上の効果を発揮し得る特徴がある。
'In the past, three-phase converters were used for relatively large capacity loads in consideration of the effects of armature current ripple, but
The system shown here has the feature that even though the basic configuration is single-phase, it can exhibit more effects than conventional three-phase converters.

このように本発明は、電流遮断機能を有する開閉手段の
位相角と同時に、その位相角から決まる閉じ時間中にお
いて、開閉する時間幅をも制御するものである。したが
って、以上述べた実施例のように、各相にGTOを接続
せず、その1組分についてのみGTOを接続して上記本
発明を実施することも可能でアリ、それ相当の効果を得
ることができる。すなわち、本発明は、2組の全波ブリ
ッジ回路を構成する少なくとも1アームに電流遮断機能
を有する開閉手段を接続したものに有効に適用すること
ができる。また、上記開閉手段としては、GTOに限ら
ず、電流を遮断することかで:11 きるものであれば何でも良い。
In this manner, the present invention controls not only the phase angle of the opening/closing means having the current interrupting function but also the opening/closing time width during the closing time determined from the phase angle. Therefore, as in the embodiment described above, it is also possible to implement the present invention by connecting a GTO for only one set of phases without connecting a GTO to each phase, and a corresponding effect can be obtained. Can be done. That is, the present invention can be effectively applied to two sets of full-wave bridge circuits in which at least one arm is connected to a switching means having a current interrupting function. Further, the opening/closing means is not limited to the GTO, but any device that can cut off the current may be used.

以上述べたように1本発明によれば、広い電圧範囲にわ
たって力率良く電力変換することができる。
As described above, according to the present invention, power can be converted with good power factor over a wide voltage range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の電力変換装置の主回路図、第2図及び第
3図は従来の電力変換波形図、第4図〜第8図は本発、
朋の一実施例説明図であって、第4図は電力変換装置の
主回路例とその波形図、第5図はゲート信号説明図、第
6図はゲート回路図、第7図は関数発生器、第8図は直
流電動機制御回路、第9図及び第10図は本発明の他の
実施例を説琲するための電力変換装置の主回路とその波
形図を夫々示す。 E、・・・3相交流電源、U、V、W・・・3相電圧、
L・・・負荷、GTOU、〜GTOW3・・・ゲート・
ターン・オフ・サイリスク、α・・・制御遅れ角、P・
・・開閉時間幅、PU−PW・・・移相器、 F (!
 l F p・・・関数発生器、CC・・・切シ換え回
゛路、PI、PA・・・比較器、Sh・・・シープ、C
W・・・カウンタウェイト、出n電/l E 。 (()゛ゝ−−一″ 予 3 図 (η) L (ぜ) (久) (−e) (Cン 第1頁の続き 0発 明 者 島清哉 東京都千代田区丸の内−丁目5 番1号株式会社日立製作所内 0発 明 者 坂井吉男 勝田市市毛1070番地株式会社日 立製作所水戸工場内 ■出 願 人 日立エンジニアリング株式会社日立市幸
町3丁目2番1号
Figure 1 is the main circuit diagram of a conventional power conversion device, Figures 2 and 3 are conventional power conversion waveform diagrams, Figures 4 to 8 are the main circuit diagram of the conventional power conversion device,
Fig. 4 is an example of the main circuit of a power conversion device and its waveform diagram, Fig. 5 is an explanatory diagram of gate signals, Fig. 6 is a gate circuit diagram, and Fig. 7 is a function generation diagram. FIG. 8 shows a DC motor control circuit, and FIGS. 9 and 10 show a main circuit of a power converter and its waveform diagram for explaining other embodiments of the present invention. E,...3-phase AC power supply, U, V, W...3-phase voltage,
L...Load, GTOU, ~GTOW3...Gate
Turn-off risk, α... Control delay angle, P.
... Opening/closing time width, PU-PW... Phase shifter, F (!
l F p...Function generator, CC...Switching circuit, PI, PA...Comparator, Sh...Sheep, C
W...Counterweight, output n/l E. (()゛ゝ--1'' 3 Figure (η) L (ze) (kyu) (-e) (Continued from page 1 of C 0 Inventor Kiyoya Shima 5 Marunouchi-chome, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Inside Hitachi, Ltd. 0 Inventor Yoshio Sakai 1070 Ichige, Katsuta City Inside Hitachi, Ltd. Mito Factory Applicant Hitachi Engineering Co., Ltd. 3-2-1 Saiwai-cho, Hitachi City

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、少なくとも1アームに電流遮断機能を有する制御可
能な開閉手段を接続し九2組の全被ブリッジ回路を逆並
列に接続し、交流直流間の電力を変換するものにおいて
、上記開閉手段の位相角を制御する手段と、上記開閉手
段を開閉する時間幅を制御する手段と、少なくとも上記
位相角から決まる開閉手段の閉じ期間中に、上記時間幅
で上記開閉手段を開閉する手段とを備えたことを特徴と
する電力変換装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記全波ブリッジ
回路の直流端子間電圧が所定値以上のとき、上記位相角
を一定にして上記時間幅を制御し、電圧が所定値以下の
とき上記時間幅を一定にして上記位相角を制御するよう
に構成したことを特徴とする電力変換装置。 3、特許請求の範囲第2項において、上記位相角囲で可
変する関数発生器を備え、上記時間幅制御手段は上記電
圧指令が大きい範囲で可変する関数発生器を備えたこと
を特徴とする電力変換装置。 4、特許請求の範囲第1項において、上記全波ブリッジ
回路の正側又は負側の全アームに夫々電流遮断機能を有
する開閉手段を接続しそ成り、夫々の開閉手段毎に上記
位相角制御手段と上記時間幅制御手段とこれら両手段に
応じて当該開閉手段を開閉する手段とを備えたことを特
徴とする電力変換装置。 5、特許請求の範囲第4項において、上記開閉する手段
は、任意の開閉手段が上記時間幅で電流遮断したとき、
直流端子間を短絡するモードにある開閉手段を閉じる手
段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 6、特許請求の範囲第1項において、上記2組の全波ブ
リッジ回路を3相全波ブリッジ回路とし、上記開閉する
手段は、電源周波数の6倍以上の周波数で上記開閉手段
を開閉するよ)に構成したこ7、特許請求の範囲第1項
において、上記全波ブリッジ回路を単相全波プ゛リッジ
回路とし、上記開閉する手段は、電源周波数の2倍以上
の周波数で上記開閉手段を開閉するように構成したこと
を特徴とする電力変換装置。 8、特許請求の範囲第1項において、上記全波ブリッジ
回路は、その直流端子間に直流電動機を接続して成る電
力変換装置。 9、特許請求の範囲第8項において、直流電動機は少な
くとも2つ以上の異なる運転パターンを持ったエレベー
タ−を駆動することを特徴とする電力変換装置。
[Claims] 1. A controllable switching means having a current interrupting function is connected to at least one arm, and 92 sets of bridged circuits are connected in antiparallel to convert power between AC and DC. , a means for controlling a phase angle of the opening/closing means, a means for controlling a time width for opening/closing the opening/closing means, and a means for opening/closing the opening/closing means for the time width at least during a closing period of the opening/closing means determined by the phase angle. A power conversion device characterized by comprising means for. 2. In claim 1, when the DC terminal voltage of the full-wave bridge circuit is above a predetermined value, the phase angle is kept constant and the time width is controlled; when the voltage is below the predetermined value, the above A power conversion device characterized in that the power conversion device is configured to control the phase angle while keeping the time width constant. 3. Claim 2 is characterized in that the voltage command includes a function generator that varies within the phase angle range, and the time width control means includes a function generator that varies the voltage command within a large range. Power converter. 4. In claim 1, switching means having a current interrupting function is connected to all arms on the positive side or negative side of the full-wave bridge circuit, respectively, and the phase angle control means is connected to each switching means. A power conversion device comprising: and the above-mentioned time width control means; and means for opening and closing the opening/closing means according to both of these means. 5. In claim 4, the opening/closing means is configured to:
A power conversion device comprising means for closing a switching means in a mode of short-circuiting between DC terminals. 6. In claim 1, the two sets of full-wave bridge circuits are three-phase full-wave bridge circuits, and the opening/closing means is configured to open/close at a frequency of six times or more the power supply frequency. 7. In claim 1, the full-wave bridge circuit is a single-phase full-wave bridge circuit, and the opening/closing means operates at a frequency of at least twice the power supply frequency. A power conversion device characterized in that it is configured to open and close. 8. The power conversion device according to claim 1, wherein the full-wave bridge circuit has a DC motor connected between its DC terminals. 9. A power converter according to claim 8, wherein the DC motor drives an elevator having at least two different operation patterns.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007023565A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Fujisash Co Sash window frame device for repair

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JP2007023565A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Fujisash Co Sash window frame device for repair

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