JPS611292A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPS611292A
JPS611292A JP59119520A JP11952084A JPS611292A JP S611292 A JPS611292 A JP S611292A JP 59119520 A JP59119520 A JP 59119520A JP 11952084 A JP11952084 A JP 11952084A JP S611292 A JPS611292 A JP S611292A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/045Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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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】 1光明の技術分野〕 この発明は交流電動機を駆動する電力変換装置に関する
ものであり、特に交流電動機を駆動する電力変換装置の
入力交流電源に瞬時停電(この内には瞬時電圧時下も当
然含むが、以下に瞬停とまとめて略す)が発生した場合
に、安定した交流電動機の駆動を続(プることができる
電力変換装置に関するものである。
[光明の技術的背景とその問題点] 順変換回路と少なくともコンデンサを含んだフィルタ回
路とインバータ回路から成る電力変換装置とは一般的に
は電圧形インバータと呼(よれている。この主回路例を
第1図に示す。同図において交流電源11の電力は順変
換回路12(以下整流回路とする)を通して直流電力に
変換され、直流リアクトル13と平滑コンデンサ14で
そのリップル分が吸収される。インバータ回路15にて
再び交流電力に変換され、誘導電動機16を駆動する電
源となるが、その交流電圧及び周波数(あるいは位相)
は制御回路によって制御される。第1図のインバータは
主スイツチング素子がGTOなのでGTOインバータと
呼ばれ、いわゆるPWM制御によってインバータ回路に
より電圧・周波数が共に制御されている。
第2図にはこの制御回路例を示す。同図において設定器
31によって設定された速度基準ωm0は、比較器32
にて速度検出器33からの速度帰還信号ωmとつきあわ
され、速度制御回路34にて増幅されて、1〜ルク電電
流分指令ZtQ″を発生する。また、設定器35によっ
て設定された磁束基準の2は、比較器36にて磁束帰還
信号Φとつきあわされる。この磁束帰還信号Φは変圧器
37を介してiqられる誘導電動機16の端子電圧v1
と変成器38を介して得られる誘導電動機16の端子電
流L1を入力する磁束演算回路39によって演算され出
力される。比較器36の出力である誤差部は磁束制御回
路40にて増幅され、励磁電流成分指令Jld″′を発
生する。電流指令演鋒回路41にて Il+O”l−〜jlQ   +乏1d″27’ilo
″4=tan−”(zQ″/ t 1 (1’ )の演
算を行ない、電流指令i!01を得るが、更にベクトル
回転器42にて lLt ’ 1=lzto′1 /i1′−乙Jio″4+ZUゆ の演算が行なわれ、交流の電流指令11″′が得られる
。この時の磁束1立相Uのは上1本の磁束演算回路3つ
から別の出力どして得ている。比較器43にて電流指令
71 ′が実際の電流j1と比較され、P Xへ、・N
・1制皿回路/14を介して、インバータ15を形成づ
るGT(]こオン・オフ信号として与えられる。他方、
変圧器45を介して交流N源11の電圧をiりて、瞬停
検出回路46にてその電圧が瞬停し・ベルにあるか否か
を検出し、瞬停ならば瞬停信号eaを発生している。
第3図には、上記磁束演算回路39の一例を示ず。詳細
はこの発明にとって重要ではないが、(但し、L2は2
次自己インタクタンス、Mは相互インダクタンス、R1
は1次抵抗、Loはもれインダクタンスである。) の式によって磁束帰還信号Φ=1Φ1及び磁束位第2図
の制御回路において瞬に信号eaは充分に利用されてい
ないのが一般的であった。すなわち、瞬停が生じた場合
には、平滑コンデンサ14に蓄えられた電荷によってい
つまで運転継続できるか不明のため、瞬停が所定詩間以
」]経過した場合には装置を止めてしまうのが一般的で
あった。
これは制御回路の構成にも帰因しており、第2図の制御
回路は一般にヘクl−ル制御と呼ばれているが、瞬時値
制御を土台としており、瞬停時のベクトル操作は非常に
複雑な制御回路となるからであった。
[発明の目的1 この発明は上述した欠点に対してなされたものであり、
瞬時値制御でありながら非常に簡単な方法’C,vA停
時の安定した動作を可能とする信頼性の高い電力変換装
置を提供しようとするものである。又、瞬停から復電し
た際には、最短の時間にて元の速度まで加速できる望ま
しいシステムとなり得る電力変換装置を提供しようとす
るものである。
[発明の概要] 上述発明の目的を達成するために、本発明は交流電動機
のトルク電流成分と励磁電流成分をそれぞれ独立に指令
する第1及び第2の指令手段を具備した電力変換装置に
おいて、交流電源に瞬停が発生したことを検出し、この
信号に対応して、前記第1の指令手段の出力信号である
トルク電流成分指令を略零とする第1の補正手段を具備
することを特徴とし、これにより瞬停期間中に電力変換
装置から交流電動機に供給する有効電力を最少に制御す
ることができ、しかもベクトル制御特有の瞬停値制御が
電力変換装置側からの制約によって影響を受けることが
なくなるので瞬停時の安定した動作が可能となる。又、
瞬停期間中も励磁電流が確保されていると共に、磁束位
相をとらえて制御を継続しているので、復電後は最短時
間にて元の速度まで加速できることになる。更に、交流
電源に瞬停が発生したことを検出して、第2の指令信号
である励磁電流成分指令を所定値まで減少する第2の補
正手段を追加することにより、長時間の瞬停に対しても
上述の目的を達成し得るようにしたものである。
[発明の実施例] 第4図にこの発明の第1の実施例を示す、同図において
第2図と異なる箇所は、瞬停検出信号2aに対応して動
作するスイッチ65を、速度制御回路34と電流指令演
算回路41の間に設けたことである。
前述の如く構成することにより、瞬停が発生した場合に
は、瞬停検出信号eaに対応してスイッチ65は開とな
る。このことは零であるトルク電流成分指令11q“を
電流指令演算回路41に与えることなる。従って電流指
令it“とじてはl J I ” I = l i s
 d只11x ′−tan−’  (0/Z+ d”)
+/u。
=/u、。
どなるので、その瞬時の磁束位相に一致した位相で励磁
電流成分に対応した電流量だけを誘導電動酵16に供給
することになる。誘導電動機16はトルクを発生しない
ので自然減速状態で速度降下していくが、この間も瞬時
値制御は継続しているので、m束は確立したまま、いつ
でも再加速運転かできる状態で時間している。励磁電流
成分の力率はほぼ零である。従ってこの電流を流すこと
によって生じる平滑コンデンサ14の減少分は、回路内
の損失分【ご対応した量となり、非常に少なく抑えらね
る。
従って、瞬停期間中でも電力変換装置側からの制約を受
けないで、安定した動作が継続できることがわかる。こ
れはトルク電流成分指令jlQ”−〇とすることだけで
、瞬時値制御は何−ら影響を受けないこと、及び電力損
失が最少の状態にて運転が継続できることによる。また
、この理由から、更に、復電時には平滑コンデンサ14
の電圧減少分が少なく抑えられているので、突入電流が
少なく、又、最短時間にて元の速度まで加速できる。
尚、この実施例ではスイッチ65を設けて瞬停時にトル
ク電流成分指令jlQ”−0の補正を行なったが、たと
えば速度制御回路34と並列に出力制限回路を設けて、
瞬停時のみその出力信号を制限するという実施例でも、
全く同等の効果が得られることは明らかである。
第5図には、この発明の第2の実施例を示す。
同図において第4図の第1の実施例と異なる箇所は更に
瞬停信号2aに応動するスイッチ66を設け、設定器6
7に設定した磁束補正信号を加算器68にて本来の磁束
基準と加算し、新しい磁束基準Φ”を発生させることで
ある。
このように構成することにより、第1の実施例で有して
いる作用の伯に、瞬停期間中に磁束補正信号は磁束基準
を下げる方向に加算されるので、このMJ誘導電動1j
116に供給される励磁電流は、通常時の励磁電流より
も小さくなる。
従って、瞬摩中の励Itl電流は小さくなるので、励磁
電流を流すことによって生じる電力損失はより少なく抑
えられ、瞬停期間が長くなるような場合には、この実施
例を用いることにより安定した動作をより確実シこする
ことができる。
第6図には、この発明の第3の実施例を示す。
同図において第5図の第2の実施例と異なる箇所1まス
イッチ65のかわりに加算器69を設け、本来のトルク
電流成分指令にスイッチ70を介して1qる1〜ルク電
電流分補正信号を加算して、トルク電流成分指令J I
 Q ’を発生させることである。
また、このl・ルク電流成分補正信号を発生するために
は、誘導電動機1Gの電流j1と磁束演算回路39の出
力信号である磁束位相信号U を入力どして誘導電動1
1Gの実際のi・ルク電流成分jl’Qを出力するトル
クN流成分演算回路71を設け、更に設定器72にて設
定された零トルク電流成分基準と上述のトルク電流成分
LIQ・を比較器73にて比較しトルク電流制御回路7
4にて増幅することにより補正信号を得ている。
また、トルク電流成分演算回路71の詳細を第7図に示
す。同図において、電流11を3相−2相変換器75を
介して2相信号に変換し、掛算器76゜77及び加算器
78を介して、磁束位相ベクトルUΦと直交関係にある
トルク電流成分え1qを求めることができる。
第3の実施例では、瞬停信号2aに応動してトルク電流
成分指令に与える補正信号を、実際に演算されたトルク
電流成分ZIGを土台にして発生している。すなわち、
トルク電流成分演算回路71の出力信号として得られる
実際のトルク電流成分LIQを直接零に制御するように
トルク電流制御回路74の出力信号、すなわちトルク電
流成分補正信号が発生させられている。
第1の実施例においてはトルク電流成分基早過りにトル
ク電流成分が流れているとして補正回路を構成したが、
実際の電力変換装置においては、電圧変動あるいはスイ
ッチングの遅れ等から主回路を全く遅れのない電力増幅
器と見なすことができない18台がある。この場合には
トルク電流成分基準と実際値が異なるが、この第3の実
施例によれは、実際の1〜ルク電電流分を検出してそれ
を零とするように補正信号を入れることにより、主回路
の非直線性を含んで補正することができる。従ってより
正確に制御することができる。
[発明の効果」 以上説明してきたように、交流電動機のトルク電流成分
と励磁電流成分をそれぞれ独立に指令する指令手段を具
備した電力変換装置において、瞬停検出手段からの出力
信号に応動してトルク電流成分指令を略零とするように
補正信号を与えたり、或いは実際のトルク電流成分を演
算し、その演算結果を略零とするように補正信号を与え
たりすることにより、次の特徴を持った電力変換装置を
提供することができる。
(1)瞬停時においても瞬時値制御で安定した運転を継
続することができる信頼性の高い電力変換装置。
(2)  瞬停期間中に電力変換装置から交流電動機に
与える電力を最少に制御することにより、復電時に大き
な突入電流が流れない信頼性の高い電力変換装置。
(3)  I電後に、最短時間にて交流電動機を元の速
度まで加速できる電力変換装置。
更に又、瞬停検出手段からの出力信号に対応して、励磁
電流成分指令値を所定値まで減少させることにより、次
の特徴をもった電力変換装置を提供することができる。
(4)  長時間の瞬停に対しても、上記(+)+2+
の特徴を持つ信頼性の高い電力変換装置。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が主として実施されるGTOインバー
タ主回路図、第2図は従来の電力変換装置のブロック図
、第3図は第2図の磁束演算回路の一例を示すブロック
図、第4図、第5図、第6図はこの発明のそれぞれ異る
他の実施例を示すブロック図、第7図は第6図のトルク
電流成分演算回路の一例を示すブロック図である。 11・・・交流電源、12・・・整流回路、15・・・
インバータ回路、16・・・誘導電動機、34・・・速
度制御回路、39・・・磁束演算回路、4o・・・磁束
制御回路、41・・・電流指令演算回路、42・・・ベ
ク[−ル回転器、43・・・PWM制御回路、71・・
・トルク電流成分演算回路、74・・・トルク電流制御
回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 6.31 図 第2図 第3図 、嬰 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電源に接続され、順変換回路と少なくともコ
    ンデンサを含んだフィルタ回路とインバータ回路から成
    り、該インバータ回路で交流電動機を駆動するようにし
    た電力変換装置において、前記交流電動機のトルク電流
    成分と励磁電流成分をそれぞれ独立に指令する第1及び
    第2の指令手段と、前記交流電源に瞬時停電が発生した
    ことを検出する第1の検出手段と、この第1の検出手段
    の出力信号に応動して前記第1の指令手段の出力信号で
    あるトルク電流成分指令を略零とする第1の補正手段を
    具備したことを特徴とする電力変換装置。
  2. (2)交流電源に接続され、順変換回路と少なくともコ
    ンデンサを含んだフィルタ回路とインバータ回路から成
    り、該インバータ回路で交流電動機を駆動するようにし
    た電力変換装置において、前記交流電動機のトルク電流
    成分と励磁電流成分をそれぞれ独立に指令する第1及び
    第2の指令手段と、前記交流電源に瞬時停電が発生した
    ことを検出する第1の検出手段と、この第1の検出手段
    の出力信号に応動して前記第1の指令手段の出力信号で
    あるトルク電流成分指令を略零とする第1の補正手段と
    、前記第1の検出手段の出力信号に応動して前記第2の
    指令手段の出力信号である励磁電流成分指令を所定値に
    減少させる第2の補正手段を具備したことを特徴とする
    電力変換装置。
  3. (3)交流電源に接続され、順変換回路と少なくともコ
    ンデンサを含んだフィルタ回路とインバータ回路から成
    り、該インバータ回路で交流電動機を駆動するようにし
    た電力変換装置において、前記交流電動機のトルク電流
    成分と励磁電流成分をそれぞれ独立に指令する第1及び
    第2の指令手段と、前記交流電動機のトルク電流成分を
    演算する第1の演算手段と、前記交流電源に瞬時停電が
    発生したことを検出する第1の検出手段と、この第1の
    検出手段の出力信号に対応して、前記第1の演算手段の
    出力信号を略零とするように、前記第1の指令手段の出
    力信号を調整する第3の補正手段を具備したことを特徴
    とする電力変換装置。
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