JPS5967876A - 交流電源装置の過電流制限方式 - Google Patents

交流電源装置の過電流制限方式

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JPS5967876A
JPS5967876A JP17658982A JP17658982A JPS5967876A JP S5967876 A JPS5967876 A JP S5967876A JP 17658982 A JP17658982 A JP 17658982A JP 17658982 A JP17658982 A JP 17658982A JP S5967876 A JPS5967876 A JP S5967876A
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JP
Japan
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voltage
current
inverter
circuit
frequency
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Pending
Application number
JP17658982A
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English (en)
Inventor
Tomoaki Sugimoto
杉本 友明
Kenichi Okamoto
研一 岡本
Yoshitaka Fujiwara
藤原 喜隆
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS5967876A publication Critical patent/JPS5967876A/ja
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

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】 本発明は、変動する直流電源電圧を安定化された直流中
間回路電圧に変換するDC−DC変換回路と、その中間
回路電圧をこれに比例した電圧値の定周波交流電圧に変
換するインパークとからなる交流1!!源装Uの過電流
制限方式fζ関する。
この種の交流亀源装餞は電気重両に搭載される冷房装置
、送風機等の交流電動機を持つ機器に給電、する定電圧
定周波電源装置として使用するのに適している。
車両機器用電源装置として使用する場合には、第1図に
示すように、直流き電線から集電器を介して得られるか
、または交流き電線から集電器。
変圧器および整流器を介して得られる直流電源1に入力
フィルタ2を介してDC−DC変換回路3が接続され、
これKより変動する直流電源電圧が安定化された直流中
間回路電圧に変換され、この直流中間回路電圧がインバ
ータ4の入力に導かれる。
インバータ4はその直流中間回路電圧をこれに比例した
電圧値を持つ定周波交流電圧に変換するGインバータ4
の出力側には波形整形のための出力フィルタ5が設けら
れている。インバータ4から出力フィルタ5を介して得
られる交流電圧は図示されていない車両内の冷房装置、
送風機等の交流電動機に開閉器を介して供給される。こ
の場合に電動機は直入れ起動されるのが普通である。
DC−DC変換回路3としてはサイリスタ、 GTO。
トフンジスタなどの半導体スイッチング素子から構成さ
れる公知のチョッパ、リンギングチョークコンバークな
どを使用することができる。その場合に直流電源電圧範
囲に対する半導体スイ1.千ング素子の耐圧な考照して
、DC−DC変換回路3をテ!数個の単位から構成し、
これらの単位を入力側では互いに直列接続するとともに
出力側では互いに並列RRし、各単位の入力側には直流
背圧をコンデンサで分圧した入力電圧を印加するよ5に
することもできる◎また、DC−DC変換回路3は出力
f!lIK少なくとも平滑コンデンサを含む中間フィル
タを備えているのが一般である。インバータ4も上述の
如赦半導体スイ、チング素子から構成することができ、
通常はズリッジ結線のものが用いられ、各ブリッジ7−
ムにはタイオードが逆並列接続される。また、直流電源
1と負荷との間の絶縁の要求から、インバータ4に出力
変圧器が設けられるか、又はDC−DC変換回路が変圧
器を有する絶縁形のもの(例えばリンギングチョークコ
ンバーク)として構成される。
このような主回j8ネ、か成を有する交流電源装置が車
両用の補助π源と(−て適しているのは次の理由による
。。
(1)直流雷源電1圧は架線から給電され、直流車両の
場合にはDC1500V、DC750V、DC600と
徨々あり、また交直車両の場合も変圧器2次側整流%圧
が1)C1500Vとなり、いずれも高圧である。変動
範囲も一40係〜+20チと非常に大きく急峻な変動を
起すことが多い。このようなU原電圧変動に対して、D
C−DC変換回路にて直流電圧を安定化させてからイン
バータに供給すること罠より、インパークの安定した動
作が確保できるとともに、インバータの使用素子の耐圧
余裕も小さくとることができる。
(21De−DC変換回路の出力電圧は任意に設定でき
るので、インバータ使用素子の耐圧に適合した電圧をイ
ンバータの入力電圧に選定することができる。
(3)インバータの入力電圧はDC−DC変換回路によ
り安定化されているので、基本的にはインバータを定周
波で交流変換運転するのみで、インバータから定周波、
定電圧の交流電圧を得ることができる。
このような重両用補助電源装置においては1既に述べた
ように、車両機器用電動機が直入れ起動されるのが普通
である。殊に、冷房装置の;ンプレッサ並びに換気扇月
雷動機は車内の温度調整のために頻繁に入り、切りされ
る。これらの電動機の起動時に流れる突入電流は定格電
流の5〜6倍に達する。この突入電流は何ら1かの手段
で抑制しないとインバータ容量が非常に大きくなる。こ
のため電動機の突入電流を制限してインバータ容量の増
大を抑えるとともに、起動トルクを充分に確保すること
のできる制御方式の実現が強く望まれる。
過電流制限のためには、過電流を検出したときに、例え
ばDC−DC変換回路のスイ、千ング素子の通流率に所
定の最小値に制限することにより直流中間回路電圧を下
げればよい。これによってインバータ出力電圧も下カー
るので、負荷電流の上昇を抑制することができ、負荷電
流を所定値に制限することができる。
ここで、銹導電動機を電流一定の制限下で起動したとき
の駆動トルクがどのようKなるか考察するO 誘導電動機の駆動トルクτと一次電流Ilは次式にて表
わせる。
11= Io十I’1  ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(2)ここに%Ioは励磁電流、工
′1は一次負荷電流であり、これらは次式で表わせる。
但し、 ro=励磁抵抗 X、 :励磁リアクタンス。
r ニー次抵抗 x、 ニー次漏れリークタンス。
r′−二次抵抗(−次換算値)。
2 /、二次漏れリアクタンス(−次換算値)。
S:すべり、fニー次周波数。
V ニー次電圧、に:比例定数 一般に、 1 (’1 ” r2’ ) +jS(”1”2’ )
 I <l r6 +j3:(+ 1であ態本今ので、
起動中のすべりSが0に近づかない範囲では、+31.
 (41式より、1〒1+>+r、+ となる。したがって i□−i1′とみなすことができ
る。ここで、1〒□l−1,+1.1 、− 、.1 
 と表わすことにすると、(4)式から、 力を得られる。さらK (11,(5)式より次式が誘
導される。
この式より、1次周波数(インノく一夕周波数)fを一
定として、直流中間回路電、圧を制御して宵、動機突入
電流を一定に制限する方法では、トルクτはすべり$に
反比例し、起動開始時点、すなわちS〆1の点で最も小
さくなる。したがって、充分の起動トルクを得るには逆
に大きな起動電流を流さなければならない。しかしなが
ら、このように大きな起i#I電流を許容するためには
イン/く一夕はそれ相応に大きな容量を持たなければな
らない。
さもないと、起動電流を小さい値に制限せざるを得す、
そのため起動トルク不足fより、起動時間が長くなるか
場合(−こよっては起動で館ないことがある。
本発明の目的は、起動電流を所定値に制限しな力tらも
必要トルクを確保して電動機を起動することを可能にす
る交流電源装置の電流制限方式を提供することにある。
この目的は、本発明によれば、インバータの電流を検出
し、その検出した電流が所定の制限値を上回るときは、
直流中間回路電圧を下げるようDC−DCコンバータを
制御するとともにその直流中間回路電圧の低下に応じて
インパーク周波数を下げるようインバータを制御するこ
とによって達成される。
かかる、本発明の制限方式は、インバータ側に設けた変
流器からの交流検出信号を直流信号に変換して予め設定
した制限値と比較し、その直流信号が制限値を上回ると
きはDC−DC変換回路のための電圧p!整回路に割込
み信号を与えて、この割込信号を優先させてDC−DC
変換回路のスイッチング素子の連流率を制限するという
通常の電流制限手段に、インバータ出力周波数を決定す
る電圧・周波数変換器を直流中間回路電圧検出器の出力
信号(Cよって制御するというインバータ出力周波数設
定手段を付加するだけで簡単に実現することかできる。
これKよって、インバータ出力周波数は直流中間回路電
圧に比例して変化させられる。つまり、電動機1次電圧
V1に対して1欠周波数fはV1ヴf のように比例関係におかれるので、先の(1)式より但
し、K′は比例定数 となる。また、先の(4)式より であるので、(71,(81式より 周波数と黄動機速度はほぼ比例するから、3をO近傍に
加速するようにすると、(9)式でs F!0となり、
したがって r f=!K  ・工   ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(10)1 さらに、普通X。>ro であるので、(31式より■
。−V 1 /) x   ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(11)となり、励磁リアクタンスX。は周波数f
に比例し、V工もfに比例することから、IO””一定
となる。
ところでベクトル■ とベクトル■1′は直交し、これ
らの合成ベクトルが工□であるから、工v”J  2 
 x、2   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・−・・・・・・・・・・・・・(12)   11 となる。本発明によれば、1次電流工□が一定1て制限
された状態でs Vl ” f  なる制御を行なって
■ =一定とするのでbll””一定なる条件が得られ
る。したがって、(10式よりT*一定とすることがで
きる。すなわち本発明によれば、1、動機を一定トルク
にて加速することができる。
以下、第3図に示す本発明実施例について説明する。
第3図において、主回路構成要素1〜5につ(′ては既
に第1図にて説明したとおりである。6は開閉器である
。7は負荷であり、例えば誘導電動機である。8は直流
絶縁変成器であり、9は交流変流器である。
直流中間回路電圧は電圧設定回路10にて設定され、直
流絶縁変成器8および電圧検出回路14を介して検出さ
れる。このようにして得られる電圧設定値と電、圧検出
値は1圧調整回路11にて比較される0電圧調整回路1
1はその比較結果により得られる制御偏差に応じて通流
率調整回路12に対する通流率指令信号を形成する。通
流率調整回路12はその指令信号にしたがって、DC−
DC変換回路3の通流率を調整する。このようにしてD
C−DC変換回路3の出力電圧、すなわち中間回路電圧
の安定化が行なわれる。
電圧検出回路14から得られる直流中間回路電圧に比例
した信号〒5圧は電圧・周波数変換器17に周波数指令
値として導かれる。電圧・周波数変換器17はその指令
値に比例した周波数をもつパルス列を発生してこれをイ
ンバータ制御回路16に与えるロインパータ制御回路1
6はインバータ4内のスイッチング素子のための制御パ
ルスを発生する。インバータの出力電圧は基本的には矩
形波であるが、出力フィルタ5の小形化のためパルス幅
変調波形とすることが好ましい。このようにして、出力
フィルタ5を介して正弦波状の定電圧定周波の交流1圧
を得ることができる。その交流電圧の大きさは設定回路
10にて負荷の定格に合わせて設定される。また周波数
は8−14−17−16の周波数制御信号路の伝達係数
を適当に定めること罠よって定格範囲に設定することが
できる。
さらにインバータ4の出力側で変流器9にて検出される
負荷電流は電流検出回路15において直流信号に変換さ
れてから電流制限回路13に導かれ、ここで過電流設定
値と比放される。電流検出回路]5を介して導かれる電
流検出信号が過電流設定値よりも大きくなると、電流制
限回路13は雪圧調整回路11 K割込み指令を与える
。このとき電圧I!Il整回路11内ではτ光制限回路
13よりの割込み指令が優先して通流率調整回路】2を
介してDC−DC変換回路3に通流率を下げる指令が発
せられる。これによってDC−DC変換回路3の出力電
圧、すなわち中間回路電圧が下げられ、電動機電流が下
げられる。この動作によって電動機電流は所定値に制限
される。
したがって、開閉器60投入によって誘導電動機7が直
入れ起動されるとき、電動機電流を所定1 の制限値に
とどめるべく直流中間回路電圧が下げられ、この直流中
間回路電圧の低下に応じてインバータ出力周波数が下げ
られる。インバータ出力電圧の大きさは直流中間回路電
圧に比例するので、電動機電圧とその周波数は常に比例
関係に保たれる。電動機7が加速されるにしたがって、
直流中間回路を圧が上昇するよ5に制御され、電動機電
圧周波数とも比例的に動作し、常に必要な起動トルクが
確保されて宵5動機は加速する。
また、電動機起動待以外の定常運転中における過電流に
対して本同様に応答する。
以上のように、本発明によれば、電動機直入れ時の過電
流を検出して、成る決められた値以上の負荷電流を流さ
ないようにインバータに雷光制限機能を持たせるととも
に、電流制限動作中はインバータ出力′α圧とその周波
数との比が一定に保たれるよ5に中間回路電圧の低下お
よびその後の上昇に応じてインバータ出力周波数を低下
および上昇させるよ5にしているので、負荷電動機の起
動トルクを犠牲にすることなくインバータの電流制限を
達成することができる。したがって、インノく一夕を構
成する半導体素子の容量は電流制限値で決まり、電流余
裕を大幅にとる必要がなく、装置の小形、軽量、低価格
化を図ることができる口しかも、直入れ起動される負荷
電動機は定トルク起動されるので滑かに加速される。
本発明による雷、流制限方式を採用した交流電源装置を
車両冷房装置用として、−両に一台搭載する分散形電源
に適用する場合、装C,容量の増大を防ぐ意味でIn 
K有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の対象となる交流電源装置の主回路構成
を示す接続図、第2図は本発明実施例を示すブロック図
であ)る・ 1・・・評流男源、2・・・入力フィルタ、3・・・D
C−DC変換回路、4・・・インバータ、5・・・出力
フィルタ、6・・・開閉器、7・・・訪導t a様、8
・・・直流絶縁変成器、9・・・変流器%lO・・・T
圧設定回路、11・・・電圧調整回路、12・・・通流
率調整回路、13・・・電流制限回路、14・・・電圧
検出回路、15・・・で、流検出回路、16・・・イン
ノく一夕制御回路。 代理人弁理士 山 口   巖 オ f 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 変型!1する直流′r!i源電圧を安定化された直流中
    間回路τ圧に変換するDC−DC変換回路と、その直流
    中間回路電圧をこれに比例した電圧値の定周波交流電圧
    1τ変換するインバータとからなる交流電源装置−おい
    て、・rンパータの雷、流を検出し、その電流がP’f
    i定の邪1限値を上回ったとき、直流中間回路電圧を下
    げるようDC−DCコンバータを制御するとともにイン
    パークの出力周波数を直流中間回路電圧の変化に応じて
    制御することを特徴とする交流雷源装沁;の過■流制限
    方式口
JP17658982A 1982-10-07 1982-10-07 交流電源装置の過電流制限方式 Pending JPS5967876A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2077379A3 (en) * 2007-12-26 2014-01-22 Pratt & Whitney Canada Corp. High voltage start of an engine from a low voltage battery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5183112A (en) * 1975-01-18 1976-07-21 Sanken Electric Co Ltd Sokudoseigyosochio gubishitajudodendoki
JPS5698396A (en) * 1979-09-12 1981-08-07 Borg Warner Inverter motor unit having different control characteristics of inverter voltage and frequency

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