JPS5918956B2 - 電流形インバ−タの制御方法 - Google Patents

電流形インバ−タの制御方法

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JPS5918956B2
JPS5918956B2 JP54120458A JP12045879A JPS5918956B2 JP S5918956 B2 JPS5918956 B2 JP S5918956B2 JP 54120458 A JP54120458 A JP 54120458A JP 12045879 A JP12045879 A JP 12045879A JP S5918956 B2 JPS5918956 B2 JP S5918956B2
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commutation timing
timing
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千尋 岡土
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流形インバータの転流能力を下げずに、電
流パターン制御方式を用いてインバータを転流制御する
電流形インバータの制御方法に関する。
一般に電流形インバータには転流限界電流がある。
最近電流形インバータでのトルク脈動を除去するために
、交流機の低速運転時に、転流期間の電流波形を制御す
る電流パターン制御法が採用されている。この方法には
以下述べるごとく転流時に電流が増加するので、転流限
界を高くする必要があり、装置が高価になる欠点がある
。第1図は、従来の電流パターン制御方式を用いた電流
形インバータの制御方法の一例を示すブロック図である
図において、1は交流電源であり、該交流を直流電源、
例えばサイリスタ等からなる順変換器2により直流に変
換し、直流リアクトル3により平滑化した後、3相全波
ブリッジのサイリスタ等からなる逆変換器4により再び
交流に変換し、交流機、例えば交流電動機(以下説明は
誘導電動機について行う)5を駆動する。6はインバー
タ回路の直流電流を検出する電流検出器である。
誘導電動機5の速度制御は次のように行う。速度基準電
圧SRと誘導電動機5の回転軸に結合したタコゼネレー
タTの電圧とを比較し、増幅器8によりトルク基準T*
を出力する。次にトルク基準T*を増幅器9により係数
倍にして誘導機5のスリップ周波数分としてタコゼネレ
ータTの電圧に加算し、これを周波数変換器10により
周波数に変換してインバータ周波数f。を決定する。該
インバータ周波数f。をカウンタ11によりカウントし
、電気角600毎に信号flをパルス分配器に印加する
。パルス分配器12は逆変換器4のゲート信号を作り、
この逆変換器中の各サイリスタヘ点弧信号を供給する。
電気角600毎にカウントアップするカウンタ11のカ
ウント数に従つて変調用の函数発生器13により600
毎に変化する電流パターンを作り、演算器14でトルク
基準T*と乗算し、直流電流基準Id*を作る。該直流
電流基準Id*と直流電流Idとの差を増幅器15によ
り増幅し、位相回路16により順変換器2中のサイリス
タに加える点弧パルスの位相を制御する。かくしてId
*=1dになるように電流マイナーループ(すなわち不
帰還制御ループ)により制御を行う。第2図は函数発生
器13が無く、直流電流1dが一定の電流波形で誘導電
動機5を運転した場合のトルク変動を示す。
この場合のトルクは第2図Tに示すように転流毎に(逆
変換器4がサイリスタを用いた3相全波ブリツジの場合
は電気角600毎に)脈動し、電動機特性により決まる
時定数の三角波に近いトルクリツプが生じる。誘導電動
機5をこのようなトルクリツプルのある状態で、低速運
転すると、トルクリツプルの周波数と機械系の共振周波
数とが一致する点で振動が異常に大きくなり、運転でき
ない場合や、トルクリツプルにより誘導電動機5が円滑
に回転しない状態となる。そこで第1図に示したように
、カウンタ11により60第毎にカウンタアツプして、
函数発生器13と演算器14により電流基準1d*を第
3図に示すような波形とすれば、電流マイナーループに
より直流電流1dは電流基準1d*にほぼ等しくなるよ
うに制御される。従つて発生トルクは第3図Tに示すよ
うに、電気角600毎に発生するわずかなひげ状のトル
ク変動を除いてほぼ平滑なトルクとなり、誘導電動機を
低速でも円滑に運転できる。しかしながら第4図に示す
ように、直流電流1dは応答の遅れから直流電流基準1
d*の波形より遅れる。従つて第4図のTl,t2,t
3で示す逆変換器転流時点では直流電流1dがピークの
時点となり、逆変換器4は高い電流値で転流することに
なる。逆変換器4には転流能力に制限があるので、この
電流遅れは逆変換器4の出力容量を低下させる結果とな
る。本発明は上述の点に鑑みなされたもので、電流パタ
ーン制御を行つてトルクリツプルを減少させ円滑な回転
を得ると同時に、転流前に電流を減少させてから転流を
行い、逆変換器の転流能力を有効に活用することにより
、逆変換器の出力容量を低下させずにトルクリツプルの
少ない交流機の電流パターン制御を行うことを目的とす
る。
この目的を達成するために、本発明の電流形インバータ
の制御方法は、直流電流基準に基づいて直流出力電流が
制御されるサイリスタ変換器等からなる直流電源と、前
記直流出力電流を平滑するリアクトルと、このリアクト
ルで平滑された直流電流を交流電流に変換して交流機に
与えるサイリスタ等からなる逆変換器とを備えた電流形
インバータにおける逆変換器を、パルス分配器等を用い
て所定の転流タイミングで転流駆動し、前記転流タイミ
ングに従つて函数発生器等で変調された前記直流電流基
準に基づいて位相回路等を用いて前記直流電源に制御信
号を与え前記直流電流を負帰還制御する電流形インバー
タの制御方法において、前記転流タイミングを仮想転流
タイミングとし、前記直流電流を最小値まで減少させる
に必要な時間だけ前記仮想転流タイミングを遅延回路等
により遅らせて実転流タイミングを求め、この実転流タ
イミングに基づきパルス分配器等から前記逆変換器に転
流指令信号を与えて該逆変換器を転流させるようにした
ことを特徴としている。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
第5図は本発明の一実施例に係るプロツク図であり、第
1図と同一部分は同一符号を付したので説明は省略する
なお電流形インバータの主回路は省略してある。第5図
において17は遅延回路、18はロジツク回路、19は
比較器、20はアンド回路である。カウンタ11の出力
F,を仮想転流タイミングとし、これを遅延回路17で
一定時間TDだけ遅延した出力F2を実転流タイミング
とし、該実転流タイミングでパルス分配器12より逆変
換器4に転流駆動信号を与える。ロジツク回路18は、
出力Fl,f2に基づいて、順変換器2の点弧位相を決
定する位相回路16を遅れ位相に強性的に移行し、順変
換器2をインバータ動作させ、直流電流1dを急速に減
衰させるよう動作させる信号3を出力する。又比較器1
9は直流電流基準1d*と直流電流1dとを比較し、直
流電流1dがId*に近づいたとき信号4を出力する。
アンド回路20は信号V3と4との論理積を取り、信号
V,を出力する。信号V5は、位相回路の位相しぼり信
号(すなわち位相を遅らせるための信号)として位相回
路16へ印加される。従つて、順変換器2中の各素子の
点弧が遅粍直流電流1dが減少する。第6図は本発明の
動作を説明する波形図である。前述のごとく3相の逆変
換器4においては600毎に転流が行われる。カウンタ
11のカウント内容は11に示すように「のこぎり歯」
状の波形となり、電気角60うに相当するカウント数で
りセツトされ出力V1を生ずる。この出力1を受けて函
数発生器13は2に示すように発生トルクがほぼ一定と
なるようなパターンの信号V2を出力する。演算器14
によりトルク基準T*と信号V2とを掛算し(誘導電動
機負荷の場合は励磁電流分を考慮して直流電流基準Id
*を演算する)直流基準1d*を演算し出力する。一方
、前述のようにカウンタ11が電気角600をカウント
アツプする毎に仮想転流タイミング信号f1を出力し遅
延回路17によりTDなる遅れ時間後に実転流タイミン
グ信号F2をパルス分配器12に印加して、逆変変器転
流信号を出力する。
遅れ時間TDは直流電流がどのような条件でもほぼ減衰
する時間であり、この時間は直流リアクトルや交流電動
機の速度や電流や交流電源等により変るが、一慇的には
数゛Ms程度である。ロジツク回路18は信号f1が発
生してから、信号F2が発生する迄の間位相しぼり信号
(すなわち位相を遅らせるための信号)3を出力する。
比較器19は直流電流基準1d*と直流電流1dを比較
し、Id*〈Idになつている期間T,O−T,lの間
出力4を出力する。アンド回路20によりV3,V4の
論理積5を出力し、位相回路16を最も遅れ位湘にしぼ
るので順変換器2はインバータ最大電圧となり、直流電
流1・dは急速に減衰する。Id*≧Idになつた時点
Tl,でV4はOとなりよつてV5もOとなりしぼり回
路動作(すなわち順変換器2に与える点弧パルスの位相
を遅らせて直流電流1dを減少させる動作)は中止され
、以後は増幅器15を含む電流マイナーループの応答に
従つてId*+Idになるよう制御する。信号F2が出
力されるTl2で逆変換器4の転流が行われるので、逆
変換器転流時には直流電流1dは最少値に減少している
。従つて、逆変換器転流電流は低く、転流能力の制限を
受けず、むしろ見かけ上転流容量が増大し、逆変換器4
の出力容量を最大限に利用できる。この際誘導電動機5
の発生トルクTは時間TlO〜Tllの短時間減少する
が、時間が短いので内部で吸収され、誘導電動機5の回
転軸はほとんど現われない。
第2図に示すような低周波のトルクリツプルは無く、第
3図に示す高い周波数のトルクリツプルがやや多いが、
周波数成分が高いので、前記同様に誘導電動機内部で吸
収され、外部に現われることがない。かくして従来のよ
うに逆変換器転流能力を犠牲にすることなく、トルクリ
ツプルを減少させる電流パターン制御を実現することが
できる。なお第5図において、比較器19とアンド回路
20を省略することもできる。第7図は、本発明の他の
実施例を示すプロツク図で、21は速度検出器、22は
レベル検出器、33はアンド回路である。
そしてタコゼネ電圧を受ける速度検出器21により誘導
電動機5の速度を検出し、一定速度で演算器14の入力
を函数発生器13出力から一定電圧VRに切換え、高速
範囲では電流パターン制御を中止するものである。かか
る構成により、ポンプ負荷のように高速範囲で負荷が増
加する負荷に、高速域では変換器の容量を低くするピー
ク電流を減少させる制御を行わず、トルクリツプルの影
響が大きい低速時のみ電流パターン制御を行うことがで
きる。この際遅延回路17による転流タイミング遅延に
より、電流位相が変化せず、切換えが円滑に行える利点
がある。また第7図において、第5図の比較器19、ロ
ジツク回路18、アンド回路20は省略してあるが、第
5図を同bように構成してもよい。さらにレベル検出器
22により直流電流dの転流上好ましい直流電流レベル
Idlを検出して出力V。とナンド回路23で該出力。
と前記信号F2との論理積をとり、第8図に示すごとく
転流信号F3を出力する。このようにすれば遅延回路1
7の遅れ時間TDは粗く設定してもよい。又比較器19
、ロジツク回路18、アンド回路20を省略しても電流
マイナーループにより電流を減少させ、電流減衰時間が
多少長くなつても転流タイミングを余り遅らせず、しか
も逆変換器転流能力を犠牲にしないで電流パターン制御
を行うことができる。以上述べたごとく、本発明により
、逆変換器の転流能力を犠牲にせず、むしろ見かけ上の
転流能力を向上させて、電流パターン制御を行い、トル
クリツプルを減少させ、交流機を円滑に運転することが
できる。更に以上述べた事は、誘導機に限らず同期機等
の他の交流機にも応用できるのは勿論である。勿論、イ
ンバータの種類、インバータの相数等に無関係に適用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電流形インバータの制御方法を示すプロ
ツク図、第2図は電流パターン制御ル一プを欠くときの
トルクリツプルを、第3図は電流パターン制御における
電流パターンとトルクを、第4図は転流時の電流を、そ
れぞれ示す波形図である。 第5図は本発明に係る制御方法を示すプロツク図、第6
図はその動作説明のための波形図である。第7図は本発
明の他の実施例を示すプロツク図、第8図はその波形図
である。1・・・・・・交流電源、2・・・・・・順変
換器、3・・・・・・直流リアクトル、4・・・・・・
逆変換器、5・・・・・・交流機、6・・・・・・電流
検出器、7・・・・・・タコゼネレータ、8,9・・・
・・・増幅器、10・・・・・・周波数変換器、11・
・・・・・カウンタ、12・・・・・・パルス分配器、
13・・・・・・函数発生器、14・・・・・・演算器
、15・・・・・・増幅器、16・・・・・・位相回路
、17・・・・・・遅延回路、18・・・・・・ロジツ
ク回路、19・・・・・・比較器、20・・・・・・ア
ンド回路、22・・・・・・レベル検出器、23・・・
・・・アンド回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電流基準に基づいて直流出力電流が制御される
    直流電源と、前記直流出力電流を平滑するリアクトルと
    、このリアクトルで平滑された直流電流を交流電流に変
    換して交流機に与える逆変換器とを備えた電流形インバ
    ータにおける逆変換器を、所定の転流タイミングで転流
    駆動し、前記転流タイミングに従つて変調された前記直
    流電流基準に基づいて前記直流電源に制御信号を与え前
    記直流電流を負帰還制御する電流形インバータの制御方
    法において、前記転流タイミングを仮想転流タイミング
    とし、前記直流電流を最小値まで減少させるに必要な時
    間だけ前記仮想転流タイミングを遅らせて実転流タイミ
    ングを求め、この実転流タイミングに基づき前記逆変換
    器に転流指令信号を与えて該逆変換器を転流させるよう
    にしたことを特徴とする電流形インバータの制御方法。
JP54120458A 1979-09-19 1979-09-19 電流形インバ−タの制御方法 Expired JPS5918956B2 (ja)

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