JPS59139873A - 位相制御電力変換ブリッジの被制御素子を導電させる時刻を決定する方法 - 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】

し発明の背則］ この発明は一般的に電力変換装置ｍ１更に具体的に云え
ば、被制御変換ブリッジの負荷電圧とこの負荷電圧を決
定する指令の間に直線関係を作る方法に関する。 電力変換の分野では、大ぎさ並びに／又は周波数が制御
し得る出力電圧を発生ずる為に、サイリスタ又はトラン
ジスタの様４ｉ−制御可能な水子のブリッジ構成を使う
のが普通である。このブリッジ構成は、交流から交流へ
そして直流から直流への変換にも同様な構成を使うこと
が知られているが、交流電力を直流電力に又は直流電力
を交流電力に変換する為に使うのが最も普通である。こ
ういう変換器では、幾つかの制御可能な素子を成る予定
＝３− の順序で逐次的に導電させて、変換器の所望の出力を発
生する。 少なくとも大電力の分野では、今日使われている最も普
通の形式の変換器は、サイリスタ・ブリッジ変換器であ
る。周知の位相制御方式を用いて、サイリスタ変換器は
大きさ並びに／又は周波数が制御し得る電力出力を発生
することが出来る。この変換器に対する理想的な制御装
置は、負荷電圧を指令電圧に直線的に比例させるもので
あろう。 他の形式でもそうであるが、こういうブリッジ変換器に
伴う１つの問題は、ブリッジの負荷電圧と指令（指令電
圧又は基準）との間の関係が非直線になる傾向を持つこ
とである。 この非直線性を調節する為に現在用いられている最も普
通の方法は、「バイアス余弦」点弧論理を使うことであ
る。この１例が、ワイリー・インター４ノ−イエンス社
から出版されたブライアンＲ１ぺり−の著書「サイリス
タ位相制御変換器及びサイクロコンバータ」〈著作ｗ１
１９７１年、ライブラリー・オブ・コンブレス・カタロ
グ・カード番＝４− ＠７０　１２５２７６）の第１０章に記載されＣいる。 このバイアス余弦点弧方式は、１００％有効ではない

【
プれども、変換器の出力電流が連続的である限り、大抵
の目的にとって適切に作用する。 然し、電流が不連続になった時、負荷電圧と指令電圧又
は基準との間の非直線性が大幅に増大することが判った
。 ［発明の概要］ 従っ−Ｃ１この発明の目的は、ブリッジの被制御素子を
導電させる時刻を調節することにより、被制御変換ブリ
ッジの負荷電圧と印加され７ｊ指令の間の直線関係をよ
くする改良された方法を提供することである。 別の目的は、翳１牌機のような用途に適した方法として
、制御整流器ブリッジの被制御素子の導電角の差を補正
】る方法を提供することである。 別の目的は、ブリッジ変換器が不連続電流様式で動作し
ている時、被制御変換ブリッジの負荷電圧と指令電圧又
は基準との間の直線関係をよくする改良された方法を提
供Ｊることである。 上記並びにその他の目的が、この発明では、負荷電流が
不連続になる時点を最初に感知し、この時点を感知した
ことに応答して、この時点と次の被制御素子を導電させ
る時刻より遅くない予定の時刻（例えば変換器の電流が
連続しているという仮定に基づいて、次の被制御素子を
導電させる為に通常Ｓｌ算された時刻）との間の期間を
決定する方法にＪｚっで達成される。この期間に、変換
ブリッジ及び負荷のパラメータによって決定された予定
の乗数を乗じて時間区分を求め、この時間区分を利用し
て、ブリッジ内の被制御素子の実際の点弧時刻を定める
。 この発明は特許請求の範囲に具体的に記載しであるが、
この発明自体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。 ［具体的説明］ 第１図には、この発明を用いる適当な環境が略図で示さ
れている。図示の様に、６個のサイリスタ１乃至６を含
む６バルス形の交流から直流への変換器１０が、３本の
線路Ｌ＋　、Ｌ２　、Ｌ３で示した電源から３相交流電
力を受取る。ブリッジ内にある４」−イリスタを点弧又
は導７Ｆｉさせる順序は、図示の番号の順序である。ブ
リッジからは適当な負荷１０、例えば直流電動機に対し
Ｃ，導体１２．１４の間に直流出力が発生される。ブリ
ッジ１０のサイリスタの実際の点弧（すなわち導電さけ
ること）は、点弧回路１８から、図では線２３で示す様
に、サイリスタ１乃至６のゲート電極に通ずる適当な導
体を通じて行なわれる。第１図では、ゲート電極に通ず
る線は、図面を児易くＪる為に、２本しか示してないが
、各々のゲート電極が同じ様に接続されることは云うま
でもない。 図示の様に、点弧回路１８の実際の出力は適当な計算Ｉ
ａ２０によって制御される。この計算機は例えばインテ
ル８０８５であってよく、その目的は後で説明するが、
計数器２２を含んでいる。目算機２０が予め設定したプ
ログラム、例えば前掲の著書に記載されたバイアス余弦
り式に従って、線２１の入力指令信号に応答すると共に
、ブリッジ１０のサイリスタに対し、この発明に従って
修７− 正した適当な点弧角を計算する様に作用する。典型的な
計算機制御方式が米国特許第４．０９０゜１１６月に記
載されている。計算機２０から点弧回路１８への信号通
路を線２４で示す。 この発明の適応制御を実施する為、ブリッジ１０から負
荷１６への電流（負荷電流）が不連続になる時を判定タ
ーる手段を設ける。この点に関連して、検出器２６が実
線で示されており、これは線２５を介して導体１２．１
４の間に接続される。 検出器２６は計算機２０、更に特定して云えば、この計
算機の計数器２２に対し、線２８を介して出力信号を供
給し、計数を開始させる。検出器２６は１９８３年１月
４日出願の米国特許出願通し番号箱４−５８．１０９号
に記載されるものであることが好ましい。然し、不連続
電流を検出する他の検出器も使うことが出来る。別の例
として、第１図には破線で変流器３０が示されており、
これが線３２を介して検出器２６に接続される。不連続
電流を検出する更に別の例として、ブリッジ１０の各々
のサイリスタ１乃至６の両端間の電圧を８一 監視して、各々の電圧が高レベルである時を判定し、こ
うしてブリッジが導電しＣおらず、従つ−Ｃ電流が不連
続であることを判定することが出来る。 達成しようとする主な―能は、不連続電流を判定して、
線２８を介して、計算機２０のδ（数器部分２２に出力
信号を送り、晶１数を開始させることである。その理由
は後で説明する。 上にｊホベたことを念頭において、この発明の詳細な説
明する前に、電源Ｌ＋　、ｌ−２，１，、，３の各相電
圧がゼロ軸と交差した後の約１００°の点弧角を用いた
時、第１図の変換器１０から発生される様な典型的な負
荷電圧の波形を示した第２図について説明するのがよい
と思われる。 以下の説明では、３つの時点及び２つのｐ１１間が重要
である。時刻β０は検出器２６（第１図）で判定して電
流が実際に不連続になる（ゼ１］になる）時点を表わす
。時刻βＦはこの発明を実／１１！ｉ−！する時の実際
の点弧時刻を表わす。時刻βＣは、この発明の方法を実
施する為の時間区分を決定する、時刻β０とβＦの間の
予定の時刻を表わＪ。特定の好ましい実施例では、時刻
βＣは、普通のバイアス余弦形の点弧制御装置で、電流
が連続しているという仮定に基づい０１次のサイリスタ
を導電させる為に適切な時刻として８１算された様な時
刻を表わす。これは前掲の著聞の云う所である。図示の
様に、ｔｌは時刻β。とβＣ間の期間であり、１２は時
刻βＣとβＦ間の時間区分である。この為、これから第
３図について詳しく説明する実施例では、時刻β。を感
知して計数器２２（第１図）の動作を開始させ、その後
時刻βＣに於ける計数器２２のカラン１〜から、期間ｔ
１を決定する。次に期間［１を用いて時間区分ｔ２を計
算し、時刻βＣに１２を加えて、サイリスタを実際に点
弧する時刻、即ち時刻βＦを決定する。 次にこれまで説明した第１図及び第２図と共に第３図に
ついて説明する。この実施例の方法では、時刻β。に検
出器２６から線２８を介して、耐算機２０の計数器２２
を始動させる様な出カイに号が発生される。時刻βＣに
、計数器２２にあるカウントを読取る。この発明の適応
制御は他の適応制御と同じく、成る制約があるから、ｓ
ｌ数器のカウントがプリセット値より大きければ、この
プリセット値を使う。期間ｔ１を表わずこうしてＩｔら
れたカウントは、バイアス余弦式計算の点弧遅延ハード
ウェアと正しく対応（る様に倍率を掛ける。 この点弧遅延ハードウェアは、例えば前掲米Ｆｉｌ特許
第４，０９０，１１６号に記載される計数器２２４を含
んでいてよい。 この実施例の次の■稈は、時間区分［２を計算すること
である。これは式ｔ２＝に−１＋に従って行なわれる。 こ）でＫは所定の用途に於ける乗数であり、負荷の時定
数並びに全体的２７装置の形式に関係する。この発明の
好ましい実施例では、乗数には次の式で表わされる。 Ｋ−（１−ｅ−ｋＮ″ｔＭ） 但しｅ＝２．７１８２８ に＝乗数、普通は１より小さい Ｎ＝ニブリッジ能動半導体の数 （第１図では６個） ω−ラジアンで表わした電源周波数、 −１・１− ［Ｍ−負荷の時定数 （例えば負荷のＲ１時定数） ［２を計算した後、この時間区分を時刻βＣに加えて、
計算１１２０内で新しい点弧時刻βＦをｎ１算する。こ
の時刻βＦをブリッジ１０のサイリスタを点弧する為の
点弧遅延ハードウェアに設定し、新しい点弧時刻とする
。時刻βＦに次の被制御素子を点弧する時、計数器の初
期設定をする。即ち、ゼロに設定するか、或いは次の転
流事象を予想して使われるプリセット値にする。第３図
に示したサブルーチンを実施する実際のプログラムは、
必要があれば提示することが出来る。 時刻βＦまで反復的に更新されるβＣの中間の値（βｃ
’）に対して、βＦの新しい値（即ち、βＦ′）を更新
することも可能である。これは次の式によって行なうこ
とが出来る。 βＦ’＝［ｔｌ＋（βＣ′−βｃ）ＩＫ＋βＣ′βＦ′
の新しい計算に対して前述の式によるこの様な適応形の
更新は、輸送遅延が最小になり、従って応答が最高にな
る。それ程精密でない更新方１２− 法は、劃２の値を保持しておいて、次の式％式％ に従って、保持しておいた値を最近のβＣの値（βｃ’
）と加算することである。 以上述べた所から、容易に実現することが出来、かつ電
流が何等かの叩出で不連続になる時、変換ブリッジの負
荷電圧と指令電圧又は基準どの間の直線性を著しくよく
づる装置を説明１ノたことが理解されよう。 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
し且つ説明したが、当業者にはいろいろな変更が容易に
考えられよう。例えば、特定の好ましい実施例はβＣを
定めるのに通常目算される点弧時刻を利用したが、一番
最近に点弧され１＝被制御素子の点弧から一定の期間（
例えば電気角で６０°）をとるという様な他の方法によ
って、βＣを定めることも出来る。従って、この発明は
ここに具体的に図示し１つ説明したものに制約するつも
りはなく、この発明は特許請求の範囲の記載に含まれる
全ての変更を包括するものと承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を用いる曲型的な状況を示す簡
略ブロック図、第２図はこの発明を説明する為の電圧波
形図、第３図はこの発明の方法のフ［１−ヂャー１〜で
ある。 （主な符号の説明） ２６：検出器 β０：不連続になる時点 βＣ：予定の時刻 βＦ：実際の点弧時刻 特許出願人 ゼネラル・−［レフ１〜リツク・カンパニイ代理人　（
７６３０）　　生　沼　徳　二８ ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）負荷に電流を供給する為に被制御素子を用いた位相
   制御電力変換ブリッジに用いて、該ブリッジの負荷電圧
   と該負荷電圧を決定する指令との間の直線関係を改善す
   る方法に於て、（ａ　）負荷電流が不連続になった時点
   を感知し、（ｂ）負荷電流が不連続になった時点と前記
   ブリッジの次の被制御素子を導電させる時刻より遅くな
   い予定の時刻との間の期間を決定し、（Ｃ）前記予定の
   時刻及び前記期間の関数として、次の被制御素子を導電
   させる実際の時刻を決定する工程から成る方法。 ２、特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記実
   際の時刻を決定する工程が、前記期間に基づいて時間区
   分を計算し、前記時間区分を前記予定の時刻に加えて前
   記実際の時刻を決定する工程を含んでいる方法。 ３）負荷に電流を供給する為に被制御素子を用いた位相
   制御電力変換ブリッジに用いて、該１リツジの負荷電圧
   と該負荷電圧を決定Ｊる指令との間の直線関係を改善す
   る方法に於て、（ａ）前記負荷電流が不連続になる時点
   を感知し、（１））該負荷電流が不連続になる時点と、
   ブリッジｌ）日ら負荷への電流が連続しているという仮
   定の下に通常計算された次の被制御素子を導電ざぜる時
   刻との間の期間を決定し、（Ｃ）前記期間並びに前記ブ
   リッジ及び負荷の予定のパラメータにＪｚつで定められ
   た乗数に基づいて時間区分をη目１ノ、（ｄ　）通常計
   算された時刻並びに前記時間区分の関数として、次の被
   制御素子を導電させる実際の時刻を決定する工程から成
   る方法。 ４）特許請求の範囲３）に記載した方法に於て、前記被
   制御素子がサイリスクである方法。 ５）特許請求の範囲３）に記載した方法に於て、前記期
   間をｔｌ　とし、ｅ＝２．７１８２８、ｋ−乗数、Ｎ−
   ブリッジの能動素子の数、ω＝電源周波数、ｔＭ−負荷
   の時定数として、前記時間区分［２が次の式 １’、２　＝　Ｋ−ｊ＋ 但しに＝（１−８””“Ｍ　　） によって決定される方法。 ６）特許請求の範囲３）に記載した方法に於て、次の被
   制御素子を導電させる実際の時刻が、通常計算された時
   刻に前記時間区分を加韓することによって決定される方
   法。 ７）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、次の被
   制御素子を導電さゼる実際の時刻が、通常計算された時
   刻に時間区分ｔ２を加算することによって決定される方
   法。 ８）特許請求の範囲３）に記載した方法に於て、前記ブ
   リッジが直流出力電圧を発生する方法。 ９）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、通常ｉ
   ｌ算された時刻（β。）が時刻βＦまで反復的に更新さ
   れて、次の式 ％式％ に従って前記実際の時刻（βＦ’）を更新する方法。 １０）特許請求の範囲５）に記載した１ノ法に於て、通
   常針幹された時刻（βＣ）が時刻βＦまで反復的に更新
   されて、次の式 ％式％ に従って実際の時刻（βＦ’）を更新−４る方法。