JPS596583B2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPS596583B2
JPS596583B2 JP54132937A JP13293779A JPS596583B2 JP S596583 B2 JPS596583 B2 JP S596583B2 JP 54132937 A JP54132937 A JP 54132937A JP 13293779 A JP13293779 A JP 13293779A JP S596583 B2 JPS596583 B2 JP S596583B2
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transistors
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circuit
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JP54132937A
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JPS5658783A (en
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剛 三橋
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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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
    • H02M7/53Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタを用いてブリッジ構成し直流一直
流あるいは直流」交流変換を行う電力変換を行う電力変
換装置に関するものである。
従来電力変換装置においてはその主回路部にサイリスタ
を用いるのが通常であるが、近年大容量・高速のトラン
ジスタの入手が容易になるにつれてサイリスタに代えト
ランジスタが使用されるようになつてきた。これはOF
F制御の容易なトランジスタを使用することによつて例
えばサーボモータ運転に高速応性を得ることができ、し
かもトランジスタのON−OFF制よりサイリスタと同
様によい効率を得ることが可能となるからである。この
ようなON−OFF制御により直流電源から直流出力ま
たは交流出力を得る方法としてONまたはOFF時のパ
ルス幅を制御するパルス幅変調(以下PWMと称する)
制御が知られている。本発明は高速応性を有するともに
出力電流の高調波トツプルが小さくしかも安価なPWM
制御による電力変換装置を実現したものである。以下本
発明を図面に基づいて説明する。第1図は本発明になる
主回路部の一例を示す回路図で、TR1〜TR4はトラ
ンジスタ、D1〜D4はトランジス、夕TRI−TR4
にそれぞれ逆並列接続されるダイオード、Coは直流電
源端子TBI、TB2問に挿入されるコンデンサ、DM
は例えばサーボモータである電動機、SHTは分流器で
ある。
このように示される主回路部構成のものは、正転時にト
ランジスタTRI、TR4を通電させることによりまた
は逆転時にトランジスタTR2、TR3を通電させるこ
とによつて電動機DMの可逆運転を行うことができるも
のである。つぎに本発明になる電力変換装置の動作モー
ドを第1図装置に適用し第2図を参照して説明する。ま
ず設定信号SNに 「+」信号が印加されたとき、時刻
T。から時刻Tlの期間トランジスタTR、、TR4が
ともに導通して電動機DMに例示の極性の電圧を印加す
る。時刻Tiにてモータ、電流波形IMが電流値トIp
になると、トランジスタTR4のみOFFにする。この
ときDM→D3→TR4→SHTを介してフライホィー
ル電流が流れる。一定時間後の時刻T2にて電流値が所
定レベルまで戻つていないときにトランジスタ” TR
I、TR4をともにOFFにする。このときDM→1)
3→Co→D2→SHTを通して負荷電流が電源側のコ
ンデンサCoに充電電流となつて流れる。この電流は回
生電流であジ負荷電流を急峻に所定レベルに戻すことに
なる。さらに時刻T3にて再びトランジスタTRl,T
R4を導通するとモータ電流は増加し、時刻T4におい
て電流値が+I,に達する。そして時刻T4にてトラン
ジスタTRlのみを0FFにさせれば、DM→TR4→
D2→SHTを介してフライホイール電流が流れる。こ
のように設定信号SNが[+」のときは直流電源から電
動機DMへの電力供給がトランジスタTRl,TR4に
よつて行われ、電流値が一定値+1pに達するとトラン
ジスタTRl,TR4のどちらか一方を0FFにしてフ
ライホイール電流を流す。
しかるのち一定時間後に電流値が所定レベルに戻ちない
ときはトランジスタTRl,TR4をともに0FFにし
てダイオードD2,D3を介しコンデンサC。に回生電
流を流して速やかに負荷電流を所定レベル内に戻す。つ
ぎに設定信号SNが「−」信号のとき、直流電源から電
動機DMへトランジスタTR3,TR2を介して電力供
給が行われ、設定信号SNの「←と同様に電流値が−1
pに達した際にトランジスタTR2,TR3のどちらか
一方を0FFにさせ、DM−>SHT→D1ィTR3あ
るいはDM4S→TR2→D4を介してフライホイール
電流を流す。
そして一定時間後電流値が所定レベルに戻らないときは
トランジスタTR2,TR3をともに0FFにさせ、D
M−+SHT→D1→CO→D4を介して回生電流を流
し速やかに負荷電流を所定レベル内に戻す。
5また時刻TlOにおいて設定信
号SNの極性が「+」から「−」に反転したときは2個
のトランジスタが通電中であつても直ちに0FFにする
。ここのとき負荷電流が回生電1流となつて速やかに零
に戻す作用をする。 5か
かる動作モードを実施するサーボモータ駆動回路例を用
いて詳述する。第3図は本発明になるサーボモータ5駆
動回路部を示し、第4図は第3図装置の各部波形を示す
ものである。
4第3図にお
いて、1はPWM制御におけるトランジスタの0N時の
タイミングを決める矩形波発振器、2は矩形波発振器1
の出力を1/2に分周し出力信号105より時間4tだ
け遅れ互いに位相反転される出力信号106,107を
発生する分周器、3は入力電流指令(以下入力信号と称
する)101の正逆方向を判別する電流指令極性判別器
(以下単に極性判別器という)、4はインバータ、5は
人力信号101と第1図に示す如くの分流器SHTによ
つて検出される電流帰還信号102とを比較し出力信号
109を発牢する比較回路、6,7はフリツプフロツプ
、8〜11,13〜16それぞれはアンド回路、12は
入力信号極性反転時2組のトランジスタTRl,TR4
およびトランジスタTR2,TR3の間の通電に対して
不感帯を設ける遅延回路、17〜20はそれぞれトラン
ジスタのペース1駆動回路を示す。また比較回路5は比
較器5a,インバータ5b,アンド回路5c,アンド回
路5dおよびオア回路5eから構成し電流帰還信号10
2の絶対値が入力信号101の絶対値を超えたとき出力
信号109を[L」から「H」に信号発生し、さらに遅
延回路12は抵抗R,ダイオードD1コンデンサCおよ
びバツフアBから構成される。このようにしてなる第3
図装置の動作をつぎに説明する。
入力信号101は第1図に示した電動機DMの正転時に
「ト」訃よび逆転時には1−一]の極性である。
フリツプフロツプ6,7は入力信号として極性判別器3
の出力信号103およびその出力信号103をインバー
タ4を介して18(51′位相反転した出力信号104
がそれぞれ接続され、クロツク信号として矩形波発振器
1の出力信号105が印加される。またセツト信号11
0は出力信号106,出力信号104ふ・よび出力信号
109がアンド回路8を介して入力され、りセツト信号
111は出力信号106,出力信号103訃よび出力信
号109がアンド回路9を介して入力される。同様にし
てセツト信号112は出力信号107,出力信号103
}よび出力信号109をアンド回路10を介して入力さ
れ、りセツト信号113は出力信号107,出力信号1
04訃よび出力信号109をアンド回路11を介して入
力される。ここで出力信号107は分周器2の他の出力
信号106と位相が18(f異なる。いま入力信号10
1としで[+−]極性の電圧が印加された場合、極性判
別器3の出力信号103は正極性電圧(以下「H」と称
する)に、インバータ4の出力信号104は零ボルト電
圧(以下「L」と称する)にそれぞれなるものとする。
したがつて時刻T。において、クロツク信号105が「
L」から「H」に変つたときフリツプフロツプ6の出力
信号116が「H−]におよび出力信号117が[L」
になり、フリツプフロツプ7の出力信号118が「L」
に訃よび出力信号119が「H]にそれぞれなる。また
遅延回路12は出力信号114が「H」であり出力信号
115が[」であり出力信号115が「L]であるから
、アンド回路13の出力信号120が「H」 ,アンド
回路14の出力信号121が「L」,アンド回路15の
出力信号122が「L」}よびアンド回路16の出力信
号123が[−L]にそれぞれなり、これらの電圧レベ
ルが[H」である出力信号120および出力信号120
訃よび出力信号123はそれぞれベース1駆動回路17
,20を介してトランジスタTRl,TR4に0Nの信
号124,127を印加させる。時刻T3において、電
流が指令値を超えると比較回路5の出力信号109が「
L]から 「H」になる。
このときアンド回路8からアンド回路11のうち3つの
入力がすべて1H」となるアンド回路10の出力信号1
12が「H」となり、フリツプフロツプ7にセツト信号
が巾加されて出力が反転しそれぞれ出力信号118が「
H」,出力信号119が「L」となる。そしてフリツプ
フロツプ6の出力は変らないためアンド回路13,14
,15,16のうちアンド回路13の出力信号120の
み[H]となり、他のアンド回路出力は「L」となるた
めにトランジスタTRlのみが0Nであつてトランジス
タTR4が0FFとなるので、DM+D3→TRl→S
HTを介して電動機DMにフライホイール電流が流れる
。また時刻T3において電流が指令値を超え直ちにトラ
ンジスタTR4の0FFの出力信号123切換を出して
も、実際にはベース駆動回路20の遅れ時間ならびにト
ランジスタTR4の0FF時間遅れがあるために、時刻
T3′にてトランジスタTR4は0FFしてフライホー
ル電流が流れ始めることになる。
その後時刻T4にてつぎのクロツク信号において電流値
が所定レベルに戻らないとき、時刻L5で出力信号10
5より時間Δtの遅れで分周器2の出力信号106,1
07が反転1−、アンド回路人力の出力信号103,1
06,109が「H]となる。フリツプフロツプ6はり
セツトされて出力信号116が「H]から「L」に反転
し、トランジスタTRl,TR4の信号124,127
をともに0FFにして回生電流を流す,時刻T6におい
て電流が指令値以下に戻漫クロツク信号105が[L」
から[H」になると、フリツプフロツプ6の出力信号1
16ならびにフリツプフロツプ7の出力信号119がと
もに「H」となり、トランジスタTRl,TR4が導通
して電動機DMに電圧が印加される。時刻TlOにおい
て入力信号101が極性反転すると、遅延回路12を介
して出力信号114は直ちに「H」から「L」になり、
アンド回路13〜16の出力信号120〜123がすべ
て「L」となつてトランジスタTRl,TR4は0FF
し、モータ電流をダイオードD3,D2を介してコンデ
ンサC。
に回生させる。そして遅延回路12による一定時間後出
力信号115が「L」からn1となり、時刻1〕11に
てフリツプフロツプ6の出力117訃よびフリツプフロ
ツプ7の出力118がともに[H」の状態ならば、アン
ド回路14,15とベース1駆動回路18,19をそれ
ぞれ介してトランジスタTR2,TR3に信号125,
126を印加し、トランジスタTR2,TR3を0Nし
て電動機DMに逆転電圧が印加される。さらにTllに
訃いて出力信号117訃よび出力信号118のどちらか
が「H」となつていないとき、つぎのクロツク信号10
5が[L」から[H」になつた時点でフリツプフロツプ
出力を反転し、出力信号117,118を「H」にして
トランジスタTR2,TR3に0Nの信号を印加する。
その後のモードは前述の正転モードと同様であり説明を
省略する。かかる本発明のも、ρは、一定方向通電時所
定の電流レベルに到達してトランジスタを0FFにする
際にまずフライホイール電流を流し、一定時間以内に電
流レベルが所定値に戻らないときに回生電流を流して所
定値に戻すため、時定数の大きい負荷であつても応答が
早く追従可能でありしかも高調波リツプルが小さいもの
にすることができる。
なお電動機に直列にリアクトルを挿入すればさらにリツ
プルが抑えられる。またフライホイール電流を流すトラ
ンジスタを2個交互に作動させるようにすることによつ
てトランジスタ訃よびダイオードの損失を平均化させる
ことができる。本説明はサーボモータ駆動回路例により
述べた力〈入力信号を正弦波入力とすれば電力変換器出
力電流は正弦波になつてインバータ装置として適用でき
ることは明らかである。
またトランジスタをゲートターンオフサイリスタ(GT
O)に置換し構成してもよいことは明白である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる主回路部例を示す回路図、第2図
は本発明の動作モードを説明するために示した第1図装
置の動作説明図、第3図は本発明のベース信号論理回路
部の一実施例を示す回路図、第4図は第3図装置の動作
説明図である。 TRl〜TR4・・・トランジスタ、D1〜D4・・・
ダイオード、CO・・・コンデンサ、SN・・・設定信
号、IM・・・モータ電流波形、I・・・矩形波発振器
、2・・・分周器、3・・電流指令極性判別器(極性判
別器)、5・・・比較回路、6,7・・・フリツプフロ
ツプ、12・・・遅延回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 トランジスタと該トランジスタに逆並列に接続され
    るダイオードからなる逆並列回路をブリッジ接続して直
    流一直流あるいは直流一交流変換を行う電力変換装置に
    おいて、負荷電流を供給するとき前記ブリッジ接続され
    る逆並列回路のうちの2個のトランジスタを導通させ、
    かつ電力しや断時前記2個のトランジスタのうちの一方
    をオンに他方をオフにさせるとともに、前記ブリッジ接
    続されるトランジスタおよびダイオードを介して負荷電
    流をフライホイールし、一定時間後前記負荷電流が所定
    値に戻らない場合前記2個のトランジスタをともにオフ
    にさせブリッジ接続されるダイオードを介して前記負荷
    電流を回生する如くにベース信号論理回路を構成させて
    成る電力変換回路。
JP54132937A 1979-10-17 1979-10-17 電力変換装置 Expired JPS596583B2 (ja)

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JPS5815485A (ja) * 1981-07-17 1983-01-28 Ricoh Co Ltd 電流源ブリツジ型サ−ボアンプ回路
JPS5836189A (ja) * 1981-08-26 1983-03-03 Hitachi Ltd 直流電動機の制御装置
JPS62147967A (ja) * 1985-12-23 1987-07-01 Toshiba Corp 電力変換装置
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