JPS61267109A - 電力変換装置の制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、２台の同種のコンバータを逆並列接続して負
荷側に可変極性の電流を供給する電力変換装置の制御装
置の改良に関する。

〔発明の背景〕

従来、「明電時報」適者１６４号、１６〜２１頁に記載
のように、整流器などの非線形負荷を交流電源に接続し
た場合に交流電源側に発生する高調波電流を除去する目
的で、交流電源側にゲートターンオフサイリスタ（ＧＴ
Ｏ）で構成される３相ブリッジＰＷＭ　（パルス幅変調
）インバータ１２台を接続する構成は知られている。

この方式によれば、各法の高調波成分のほかに電源周波
数近傍の側帯波成分をも除去できるが、しかし、装置が
大規模となり経済的でないうらみがあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、設置機器の容量を低減することができ
、しかも電源周波数近傍の側帯波を確実に除去すること
のできる電力変換装置の制御装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、上記目的を達成するために、電力変換
装置と並列にコンバータを設け、交流入力側の無効電力
補償用に設けた多数個の進相コンデンサを、交流入力側
電流を低減させる方向に次々とバンク切換え制御し、こ
れにより機器容量を低減することを可能にし、さらに、
上記コンバータに流れる電流を第１指令と第２指令との
２つによって、あるいは第３指令と第４指令との２つに
よって、電力変換装置の交流出力を全波整流した出力の
リップル分を打消すように制御し、これにより、電源周
波数近傍の側帯波を確実に除去する制御装置とするにあ
る。そして、第１の発明においては、上記第１指令とし
て電力変換装置の出力電流指令値を発生させている直流
指令値と交流入力側の力率調整を行っている循環電流指
令値との和の信号を用い、第２指令として交流入力電流
検出値を全波整流した出力信号を用い、第２の発明にお
いては、第３指令として電力変換装置の出力電流指令値
を発生させている直流指令信号を用い。

第４指令として電力変換装置の出力電流指令値を全波整
流した出力信号を用いる構成とする。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す単線結線図で、ｓ’ｓ
は３相交流電源、　Ｔｒｌｙ　’ｒＦ２ｔ　Ｔ’、、は
電源変圧器、ＶＡＲは計器用変圧器Ｐ、Ｔ　と計器用変
流器Ｃ，Ｔ　より３相交流電源ＳＳ側の無効電力を検出
する無効電力検出回路、Ｑ、は無効電力指令（零に設定
される）値、Ｑｏは無効電力検出値、ＣＣＵは正側変換
器ＳＳ２と負側変換器ＳＳｏとを逆並列接続してなるＵ
相の電力変換装置、Ｌ。

は循環電流抑制用中間タップ付直流リアクトル、ＣＴ、
、ＣＴ、は正側変換器ＳＳ２と負側変換器ＳＳＷのそれ
ぞれの出力電流Ｉ　ｔｌＰｆ　ＩｔｌＮを検出している
変流器、ＣＴＬは電力変換装置ＣＣＵの出力電流工。を
検出している変流器、ＣＮは電源周波数近傍の側帯波除
去用に設置されたコンバータ、Ｌｏは直流リアクトル、
ＣＴａはコンバータＣＮの出力電流工。いを検出する変
流器１ＭＵＬ、は３相正弦波電流基準値主２と直流指令
工。。を掛算してＵ相の正弦波電流指令値Ｉｒｕを作る
掛算器、Ｇ工〜ＧＧは増幅器、ａ１〜ａ、は加算器、ε
、〜ε、は比較器、ｄ□、ｄ２は減算器、Ａは平滑回路
、Ｄは反転回路、ＣＴ、は３相電力変換装置ＣＣＵ−Ｃ
ＣＶ　（Ｖ相、Ｗ相ニツイては図示省略）の交流入力電
流工、を検出する変流器、ＧＣア。

ＧＣ，ｌは正側変換器ＳＳ、と負側変換器ＳＳ、Ｉのそ
れぞれのゲート制御回路、ＧＣ，はコンバータＣＮのゲ
ート制御回路、ＡＢＳｔＩは電力変換装置ＣＣＵの出力
電流工。の全波整流回路、ＡＢＳａは交流入力電流工、
の全波整流回路、ＱＣは進相用のコンデンサＣ□〜Ｃ５
と直列リアクトルＬ□〜Ｌ、と交流スイッチ８１〜Ｓ５
から構成される無効電力補償装置である。

第１図実施例の制御動作について述べる。まず、出力電
流ＩＩｌは次のように制御される。直流指令エ、。で大
きさが変化する正弦波電流指令値ＸＰｕを作り、このＩ
ＰＬ＋と変流器ＣＴ、の検出出カニ。とを比較器ε１で
比較し、この偏差を増幅器Ｇ１で増幅してゲート制御回
路ＧＣ，，ＧＣ，Ｉを介して電力変換装＠ＣＣＵを動作
させ、出力電流工。が正弦波電流指令値工、に一致する
ように電力変換装置ＣＣＵのゲートを制御する。

次に、循環電流工。の検出動作について説明する。正側
変換器Ｓ８２から負荷に矢印方向に出力電流工。を供給
している場合は、負側変換器５Ｓ１１の出力電流工□が
循環電流工。になり、正側変換器ＳＳ、の出力電流Ｉｕ
ｐは、出力電流工。と循環電流ＩＣわが同方向に流れる
ので工ゎ＋Ｉ　Ｃｔ＋になる。

一方、矢印とは反対方向の出力電流工、を負荷に供給し
ている場合は、正側変換器ＳＳ、の出力電流Ｉｔ＋Ｆが
循環電流工、ｌ、Ｕになり、負側変換器５Ｓｌｌの出力
電流■。が工。十１゜。になる。したがって、１　　　
　　　　負荷に矢印方向あるいは矢印とは反対方向の出
力電流工□を供給しているいずれの場合も、正側変換器
Ｓ８２の出力電流Ｉ。と負側変換器ＳＳ、ｌの出力電流
Ｉ□を加算している加算器ａ１の出力は工。＋２工。に
なる。この出力から全波整流回路ＡＢＳ、の出力を減算
器ｄ工で減算して２工。。を作り、増幅器Ｇ、の増幅度
を１７２にすると増幅器Ｇ、の出力が循環電流工。。に
なり、これによって循環電流工。。が検出される。

次に、循環電流■。Ｏの制御動作について説明する。電
力変換装置ＣＣＵの起動指令と３相正弦波電流基準値Ｉ
Ｐｔ＋の大きさにより無効電力補償装置ＱＣ内の交流ス
イッチ８１〜Ｓ５のうちいくつかが投入され、増幅器Ｇ
２が作られる循環電流指令値工。、と循環電流工。１を
比較器ε、で比較し、この偏差を増幅器Ｇ４で増幅して
ゲート制御回路ＧＣ，，ＧＣ，を介して電力変換装置を
制御して。

無効電力検出値Ｑ、が無効電力指令値Ｑ、（零に設定さ
れる）に等しくなるよう循環電流工。。を制御する。例
えば、負荷に矢印方向の出力電流１．Ｊを供給している
場合は、出力電流工。を正側変換器ＳＳ、で制御し、循
環電流工。。を負側変換器ＳＳＮで制御する。

次に、電力変換装置ＣＣＵの３相交流入力電流工、に含
まれる電源周波数近傍の側帯波成分を除去する回路の動
作について説明する・電力変換装置ＣＣＵで負荷に可変
周波数の交流電流を供給する場合の電力変換装置Ｃ（、
Ｕの３相交流入力電流工、は循環電流指令値工。２と正
弦波電流指令値工□の和に概略比例するので比例定数を
に′とすると−ｌ６＝ｋ　’　　（Ｉ　ａｕ　＋　Ｉ　
ＰＩＪ）になり、したがって、増幅器Ｇ、の増幅度を１
７に′に設定する。

これにより、循環電流指令値工。、を平滑回路Ａで平滑
した出力Ｉ　ｃｐ′　と、直流指令工。。（正弦波電流
指令値工□の半波最大値に等しい）との和が増幅器Ｇ、
の出力の最大値に等しくなるので、加算器ａ４の出力と
増幅器Ｇ、の出力を減算器ｄ２で減算して３相交流入力
電流工、のリップル分を取り出し、このリップル電流を
作成するようにコンバータＣＮを制御する。すなわち、
３相交流入力電流工、が加算器ａ４の出力に等しくなる
ようにコンバータＣＮを制御して３相交流入力電流工。

を全波整流した出力のリップル分を打消す。

３相交流入力電流工、に含まれる電源周波数近傍の側帯
波成分は図示しないＶ相、Ｗ相のそれぞれの電力変換装
置の出力電流とＵ相の電力変換装＠ＣＣＵの出力電流工
。とを３相全波整流した出力のリップルの大きさに起因
して発生するものであるから、このリップルを除去する
ようにコンバータＣＮを制御することにより電源周波数
近傍の側帯波成分を除去できる。

第２図は無効電力補償装置ＱＣを構成する交流スイッチ
８１〜Ｓ、を開閉制御する具体的な構成図で、ＳＣは電
力変換装置ＣＣＵの起動停止指令、１、は零電流指令、
Ｉよけ例えば定格電流の７５％の指令値、工２は例えば
定格電流の５０％の指令値、ｃｐ１〜ｃｐ、は比較増幅
器、ＡＮＤ１〜ＡＮＤ５は論理積回路、Ｒ７，〜Ｒｙｓ
は補助継電器である。ここで、コンデンサＣ１〜Ｃ６の
それぞれの容量Ｐ０を、Ｃ１が全容量の５％、Ｃ２が全
容量の１０％、Ｃ１が全容量の１５％、Ｃ４が全容量の
２０％、Ｃ３が全容量の５０％と設定するものとすると
、直流指令工。。が定格電流の場合、比較増幅器ＣＰ工
〜ＣＰ３の全てが出力を出すので起動停止指令ＳＣが起
動指令を出すと同時に論理積回路ＡＮＤ、〜ＡＮＤ、が
全で出力を出し。

補助継電器Ｒ２ｉ〜Ｒ２５の全てが動作して交流スイッ
チ８１〜Ｓ、の全てを投入する。直流指令工。。

が定格電流の７５％以下の場合は、比較増幅器ＣＰ２の
出力が零となるから論理積回路ＡＮＤ１゜ＡＮＤ、の出
力が零、補助継電器Ｒ□、Ｒ１１が不動作となり、交流
スイッチＳ、、Ｓ□が釈放される。そして、直流指令工
。。が定格電流の５０％以下の場合には、比較増幅器ｃ
ｐ、、ｃｐ、の出力が零になるから、論理積回路ＡＮＤ
ｉ〜ＡＮＤ。

の出力が零になり、補助継電器Ｒ２１〜Ｒ０が不動作に
なり、交流スイッチＳ工〜Ｓ４が釈放される。

このように、直流指令工。。の大きさに応じて進相コン
デンサＣ１〜Ｃ３を開閉制御することにより、３相交流
電源ＳＳ側の力率を常に１にするための循環電流工。。

が、進相コンデンサＣ１〜ｃｓの全てを常時投入してお
く状態に比較して大幅に減少するとともに３相交流入力
電流工、も減少するので３相交流入力電流工、に含まれ
る電源周波数近傍の側帯波成分が減少し、この側帯波成
分を除去するコンバータＣＮおよび電力変換装置Ｃ６０
内のコンバータＳＳＰ、ＳＳＮの容量をともに小さくす
ることができる。

以上説明したように、第１図実施例によれば、３相交流
電源側の無効電力補償用循環電流制御と出力電流制御は
電力変換装置で行い、電力変換装置の交流入力電流に含
まれる電源周波数近傍の側帯波成分は別に設けたコンバ
ータの制御で行う構成としたものであるから制御系の構
成が簡単になり、かつ３相交流電源側の無効電力補償と
、電源周波数近傍の側帯波成分の除去とが確実に行える
。

ようになり、さらに、電力変換装置の出力電流を制御し
ている直流指令の大きさに応じて無効電力補償用進相コ
ンデンサを開閉制御する構成としたことにより、電力変
換装置およびコンバータの容量を低減でき、経済的であ
るなどの効果がある。

第３図は本発明の他の実施例を示す単線結線図で、ａ、
は全波整流回路ＡＢＳ、の出力ＩＬＩと、図示しないＶ
相、Ｗ相の電力変換装置のそれぞれの出力電流を全波整
流した出力ＩＩＶ　ｌ。

Ｉｌ、ｌとを加算する加算器、Ｇ７は加算器ａ５の出力
最大値を直流指令値ＩＤＱに合わせるための増幅器、ｄ
、は直流指令値工。。から増幅器Ｇ７の出力を減算する
減算器でコンバータＣＮの電流指令値を作成するもの、
他の記号は第１図実施例の場合と同じである。

３相交流電源ＳＳ側の無効電力補償用循環電流工。。の
制御動作および出力電流Ｉｕの制御動作は第１図実施例
と同一であるから説明は省略し１．側帯波成分の除去動
作について第４図に示した波形図を用いて説明する。図
示しないＶ相、Ｗ相の電力変換装置を含めた各相の正弦
波電流指令値ＩＦｔｌ〜ＩＦＷは第４図（１）のように
なるからこれら各相正弦波電流指令値を全波整流して増
幅する増幅器Ｇ７の出力は（２）のようになる。一方、
直流指令工。。は（３）のようになるから、減算器ｄ３
の出力は（４）のようになる。この（４）は、３相電力
変換装置の正弦波電流指令値を３相全波整流した出力の
リップル分を示す波形で、この波形を得るように増幅器
ＧＧ、ゲート制御回路ＧＣ。

を介してコンバータＣＮを制御して（２）の波形を（３
）の波形に近づけ、（２）の波形のリップルをなくすよ
うにして交流入力電流工、に含まれる電源周波数近傍の
側帯波成分を除去するものである。

第３図実施例によれば、交流入力電流工、に含まれる電
源周波数近傍の側帯波成分の発生源である３相電力変換
装置の出力電流を全波整流した出力のリップルを確実に
なくす方式であるから電源周波数近傍の側帯波成分を、
第１図実施例よりも確実に除去することができるととも
に、第１図実施例と同様に、電力変換装置の出力電流を
制御する直流指令に応じて無効電力補償用コンデンサを
開閉制御することにより電力変換装置およびコンバータ
の容量を低減できる効果がある。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示す単線結線図で
、ＡＢＳ、ｕはＵ相正弦波電流指令値ＩＦｔ＋の全波整
流回路、ａ６は全波整流回路ＡＢＳ、ｕの出力１１．１
と１図示しないＶ相、Ｗ相の電力変換装置のそれぞれの
正弦波電流指令値を全波整流した出力Ｉ　ＩＰｖＩ、ｌ
　Ｉ、９１を加算する加算器、Ｇ、は加算器ａ６の出力
最大値を直流指令値ＩＤ（１に合わせるための増幅器、
ｄ４は直流指令値ＩＩ）。

と増幅器Ｇ、の出力を減算する減算器、他の記号は第１
図実施例と同じである。

前述した第３図実施例では、直流指令工。。と各摺電力
変換装置のそれぞれの出力電流を全波整流した出力との
減算でコンバータＣＮの電流指令を作成し、この電流指
令で各相出力電流を全波整流した出力のリップル分をな
くすようにコンバータＣＮを制御する、いわゆる、フィ
ードバック方式の構成であったが、これに対し第５図実
施例では、直流指令工。。と各摺電力変換装置のそれぞ
れの正弦波電流指令値を全波整流した出力との減算でコ
ンバータＣＮの電流指令を作成し、この電流指令１　　
　　　　で各相正弦波電流指令値を全波整流した出力の
リップル分をなくすようにコンバータＯＮを制御する、
いわゆる、フィードフォワード方式で構成されている点
が異なる。回路動作は第３図実施例、第５図実施例で同
一であるので、第５図実施例の動作説明は省略する。第
３図実施例ではフィードバック方式であるから、制御系
の遅れが生じるが。

第５図実施例によれば、フィードフォワード方式である
から制御系の遅れはなく、かつ第３図実施例の場合と同
様な効果を生じることができる。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す単線結線図で
、これは、第３図実施例の構成と第５図実施例の構成と
を組合せたもので、フィードバック方式とフィードフォ
ワード方式を組合せて、電源周波数の側帯波成分除去を
より一層確実にしようとするものである。すなわち、第
６図において、Ｇｉ。はフィードバック方式の制御量を
フィードフォワード方式の制御量に少しく加えるための
増幅器であり、これにより、フィードフォワード方式で
生じる実電流との位相差を補償して電源周波数近傍の側
帯波成分をより確実に除去することができるようになる
。

第１図、第３図、第５図および第６図のそれぞれの実施
例では図面を簡単にするために電力変換装置とその制御
回路はＵ相の１組分のみを示し、これに図示しないＶ相
分とＷ相分を加えて負荷に３相交流電流を供給する場合
について説明したもので、この場合、本発明において設
けられるコンバータＣＮは１台であり、この１台のコン
バータＣＮで３相電力変換装置の交流入力電流あるいは
３相電力変換装置の出力電流を全波整流した出力のリッ
プル分を除くように制御するものである。

以上はコンバータを逆並列接続した循環型流形電力変換
装置を３相分１組設けて負荷側に可変周波数の交流電流
を供給する場合であるが、第７図に、３相の電力変換装
置を２組設けた、本発明の別の実施例の単線結線図を示
す。これは、リニアモータの給電装置として利用される
。第７図において、１０は循環電流制御回路、２０は側
帯波除去指令回路、Ｔ　ｒ　Ａ　ｔ　Ｔ　ｔ　ｓは電源
変圧器、ＣＣＡ。

ＣＣＢはＡ、Ｂ群のそれぞれの循環型流形電力変換装置
、ＩＰＡｆ　ＩＰｍはＡ、Ｂ群のそれぞれの３相電弦波
電流指令値、１．、　Ｉ、はＡ、Ｂ群のそれぞれの電力
変換装置ＣＣＡ、ＣＣＢの３相出力電流、ＡＣＲＡ、Ａ
ＣＲ，はＡ、Ｂ群のそれぞれの出力電流制御回路、ＡＰ
ＳＡ、ＡＰＳ、は電力変換装置ＣＣ：Ａ、ＣＣＢのそれ
ぞれのゲート位相制御用移相器、ＣＴ、、ＣＴ、は３相
出力電流Ｉ　Ａ　１■、のそれぞれを検出する変流器、
ａ１□、ａ、。

ａｌは加算器、６Ａ、ε１は比較器、ｄＺａは減算器、
Ｆ、　、　Ｆｌｌはフィーダ、ＳＷ１〜ＳＷ、・・・は
３相開閉器、ＬＭ１〜ＬＭ５・・・は地上側に設置した
３摺電機子コイル単位（以下推進コイルと呼ぶ）、Ｔは
車間、他の記号は第１図の場合と同じである。

ここで、リニアモータの給電方式について説明する。地
上側に設置された多数区分の推進コイルＬＭ、〜ＬＭ、
・・・にそれぞれ３相開閉器ＳＷ１〜ＳＷ５・・・を介
して電力変換装置ＣＣＡ、ＣＣＢから電力を供給し、車
両Ｔが存在する推進コイルのみに電力を供給するように
起動停止指令ＳＣからの出力で電力変換装置ＣＣＡ、Ｃ
ＣＢのいずれか一方が出力電流制御を行い、また車両Ｔ
が２つの推進コイルにまたがった場合には、電力変換装
置ＯＣＡ、ＣＣＢがともに出力電流制御を行って車両Ｔ
を加速させるもので、起動停止指令ＳＣの出力で電力変
換装置ＣＣＡ、ＣＣＢの一方あるいは双方を動作させる
とともに３相開閉器を介していずれの推進コイルに給電
させるかを決定する方式である。ＳＡ、Ｓ、は起動停止
指令ＳＣの出力で出力電流制御回路ＡＣＲ，，ＡＣ：Ｒ
，を動作させたり停止させたりする制御信号である。

一方、３相交流電源ＳＳ側の無効電力補償は次のように
行われる。すなわち、起動停止指令ＳＣから例えば制御
信号Ｓ１だけが出力されると電力変換装置ＯＣＡだけが
動作するとともに、無効・電力変換装置ＱＣとして電、
力変換装置ＣＣＡ、ＣＣＢが同時運転される場合の１／
２容量のコンデンサが投入され、出力電流制御回路ＡＣ
Ｒ，により３相出力電流工、が３相電弦波電流指令値Ｉ
ＰＡに一致するように電力変換装置ＯＣＡのゲート位相
制御を行うとともに循環電流制御回路１０の出力により
、電力変換装置ＯＣＡ側は循環電流制御を行わず、３相
交流電ｉＳＳ側の力率が１になるように電力変換装置Ｃ
ＣＢ側に循環電流補償値を与えるように制御する。

また、電源周波数近傍の側帯波成分除去は次のように行
われる。すなわち１例えば制御信号ＳＡだけが出力を発
生している場合、側帯波除去用電流指令値Ｉ　（ＩＩＩ
Ｐとして、３相電弦波電流指令値ＩＦＩを発生する直流
指令工。。と循環電流指令値工。、との和から、電力変
換装置ＯＣＡ、ＣＣＨの交流入力電流工、を全波整流回
路ＡＢＳ、で全波整流した出力を減算器ｄ１０で減算し
た値を用いてコンバータＣＮのゲート位相制御を行うこ
とにより、交流入力電流工、に含まれる電源周波数近傍
の側帯波成分を除去する。

第８図は、第７図中の側帯波除去指令回路２０の具体的
なブロック構成図で、ＭＵＬａｕはＡ群電力変換装置Ｏ
ＣＡのＵ相の正弦波電流指令値ＩＰＡＵを作る掛算器、
ＭＬＵ、、はＢ群電力変換装置ＣＣＢのＵ相の正弦波電
流指令値Ｉ、。を作る掛算器、ａｌ。は循環電流指令値
工。、２．■。１．を加算する加算器、Ｇ２．は直流指
令ＩＤ（Ｉを２倍にする増幅器、ａは起動停止指令回路
ＳＣからの出力で制御信号Ｓ、、Ｓｌｌがともにレベル
“１”の場合に閉じ、それ以外は開くアナログスイッチ
、ｂは制御信号Ｓ、　、　Ｓ、がともに１１１”の場合
に開き、それ以外は閉じるアナログスイッチ、ａｌｌは
加算器ａ１．。

ａｔｚの出力を加算する加算器、ｄ　ｔｏは加算器ａ１
□の出力から増幅器Ｇ５の出力を減算する減算器、Ｉ（
ＩＩＩＰはコンバータＣＮ電流指令値である。

第８図の動作を説明する。まず、電力変換装置ＯＣＡ、
ＣＣＢがともに出力電流制御を行っている場合、アナロ
グスイッチａが閉じ、ｂが開くから加算器ａ１１には増
幅器Ｇ２゜を介して直流指令工。。の２倍が出力される
。一方、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＨのそれぞれの循環
電流指令値ｌ０ＡＰｔＩ　ＱｍＷが加算器ａ１゜で加算
されるのでその出力ＩｅＦ’は第１図の工。２′の２倍
になる。そのため、加算’！ｉ　ａ　ｉ　Ｚの出力は第
１図の加算器ａ４の出力の２倍になる。また、交流入力
電流Ｉ６を全波整流した出力の増幅器Ｇ、の出力も第１
図のＧ、の２倍になるから減算器ｄ工。の出力ＩＣＭＰ
が第１図の減算器ｄ２の出力の２倍になり、この減算器
ｄ１゜の出力Ｉ（ＩＩＩＰでコンバータＣＮが制御され
るから交流入力電流工、に含まれる電源周波数近傍の側
帯波成分が除去される。

次に、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢのいずれか一方が出
力電流制御を行っている場合は、アナログスイッチｂが
閉じ、ａが開くから加算器ａｔｚには直流指令Ｉｎ。が
出力される。一方、循環電流指令値工。ＡＰ　Ｉ　Ｉ。

、、のいずれかが出力されるから加算器ａ１゜の出カニ
。７′は第１図の工。、′と同じ値になる。これより、
電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢのいずれかが出力電流制御
を行っている場合、第１図の場合と同様に、電源周波数
近傍の側帯波成分除去の動作が行われる。

第９図は第７図中の無効電力補償装置ＱＣ内の３相交流
スイッチ８１〜Ｓ、の開閉制御を行う具体的な構成図で
、■。は零電流指令、エユは定格電流の７５％の指令値
、工２は定格電流の７０％　　゛の指令値、■３は定格
電流の５０％の指令値、ＣＰ１〜ＣＰ４は比較増幅器、
ＡＮＤｌ、−ＡＮＤ、。

は論理積回路、０Ｒ５１〜ＯＲ４は論理和回路。

ＮＯＴは反転回路、Ｒ２、〜Ｒｙｓは交流スイッチ８１
〜Ｓ５を開閉する補助継電器である。ここで、第８図の
コンデンサＣ工〜Ｃｓのそれぞれの容量を次のように設
定する。すなわち、Ｃ１を全容量の５％、Ｃ２を全容量
の１０％、Ｃ１を全容量の１り％、Ｃ４を全容量の２０
％、Ｃ５を全容量の５０％にそれぞれ設定する。

この状態で、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢがともに出力
電流制御を行っている場合の第９図の動作を説明する。

まず直流指令工。、ｌ、が定格電流の場合、比較増幅器
ＣＰ１〜ＣＰ４の全てが出力を発生するので論理積回路
ＡＮＤ□。、ＡＮＤ、、。

ＡＮＤ、、　〜ＡＮＤ１．．ＡＮＤ、、−ＡＮＤ、、が
出力を出し、補助継電器Ｒ７１〜Ｒ７，の全てが動作し
、交流スイッチ８１〜Ｓｓを介してコンデンサＣ１〜Ｃ
５の全てが投入される。

（直流指令よりｃが定格電流の７５％の場合には。

比較増幅器ＣＰ、の出力が零になり、論理積回路ＡＮＤ
、、、ＡＮＤｉ、の出力が零になり、論理和回路○Ｒ１
，ＯＲ，の出力が零になって補助継電器Ｒ２２，Ｒ２４
が釈放され、交流スイッチＳ１．Ｓ。

が釈放される。、また、直流指令工。。が定格電流の５
０％以下の場合には、比較増幅器ＣＰ１〜ＣＰ４の各出
力が零になり、論理積回路Ａ　Ｎ　Ｄｌ、　。

ＡＮＤｌｓ、ＡＮＤｌ、、ＡＮＤ、、、ＡＮＤ、１の各
出力が零になり、論理和回路ＯＲ工〜ＯＲ，の全てが零
になって補助継電器Ｒ２１〜Ｒ２４の全てを釈放し、交
流スイッチ８１〜Ｓ４の全てが釈放される。

次に、電力変換装置ＣＣＡ、ＣＣＢのいずれか一方が出
力電流制御を行っている場合の直流指令Ｉ０゜の大きさ
の変化に対する第９図の回路の動作を説明する。まず、
直流指令より。が定格電流の場合、比較増幅器ＣＰ□〜
ＣＰ４の全てが出力を出し、補助継電器Ｒ１１〜Ｒ２４
の全てが動作するが、論理積回路ＡＢＤ１゜の出力は零
になるから補助継電器Ｒ２ｓは動作しない。補助継電器
Ｒ１１〜Ｒ１４が動作すると、交流スイッチ８１〜Ｓ４
を介してコンデンサ０１〜Ｃ４が投入されるが、コンデ
ンサ容量は電力変換袋ｆｆ１ＩＣＣＡ、ＣＣＢがともに
出力電流制御を行っている場合の１７２になる。これは
、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢのいずれか一方が出力電
流制御を行っている場合の第７図の３相交流電源ＳＳか
らの電力は、電力変換装置ＣＣＡ。

ＣＣＢがともに出力電流制御を行っている場合の１／２
であるから、３相交流電源ＳＳ側の無効電力を補償する
コンデンサ容量も１／２になるためである。

次に、直流指令工。。が定格電流の７０％以下の場合は
、比較増幅器ｃｐ、、ｃｐ、の出力が零になるから論理
積回路ＡＮＤ□、、ＡＮＤ工ｓ　、　Ａ　Ｎ　Ｄ　１゜
の出力は零になるが、論理積回路ＡＮＤｉ、が出力を出
しているため、論理和回路ＯＲ１，ＯＲ２が出力を出し
続けており、補助継電器Ｒ，１，Ｒ，，およびＲ７２は
動作し続け、補助継電器Ｒ１３だけが釈放される。

また、直流指令工、。が定格電流の５０％以下の場合に
は、比較増幅器ＣＰ２〜ＣＰ４の各出力が零になり、論
理積回路ＡＮＤ１．．ＡＮＤ□、。

ＡＮＤ、、、ＡＮＤ、、、ＡＮＤ２．の各出力が零にな
り、論理和回路ＯＲ，、ＯＲ４の出力が零になるが、論
理和回路ＯＲ１，ＯＲ，は出力を出し続けているので、
補助継電器Ｒ２□、Ｒ２３は釈放され、補助継電器Ｒ，
１，Ｒ，，は動作し続ける。

このように、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢの動作状態お
よび直流指令工。。の大きさによりコンデンサＣ１〜Ｃ
５を開閉制御することにより、３相交流電源ＳＳ側の力
率を常に１にするための循環電流工。が、コンデンサＣ
工〜Ｃ９が常時投入されている状態よりも大幅に減少す
るとともに３相交流入力電流工、が減少する。

第１０図は、第７図における３相交流電源ＳＳ側の力率
を常に１にするための循環電流制御回路１０の具体的な
ブロック構成図で、■。、。、工。、。

は無効電力指令値Ｑ、と無効電力検出値Ｑ０の偏差の遅
れ無効電力を発生するための循環電流補償値、工。ＡＴ
　Ｌｍは循環電流検出値、ａｓｌは制御信号ＳＢが１”
で閉じ、“０″で開くアナログスイッチ、ａ、は制御信
号ＳＡが１１１”で閉じ、“Ｑ　７′で開くアナログス
イッチ、８２１〜ａ２４は加算器である。

次に、第１０図の回路の動作を第１１図に示した電力特
性を用いて説明する。第１１図は、直流指令工。。が定
格電流で、かつ電力変換装置ＯＣＡ単独運転時の電力特
性であるが、電力変換装置ＣＣＢ単独運転時の電力特性
も第１１図と同じであるから第１１図中に括弧で示しで
ある。そのため、無効電力補償装置ＱＣの容量ｐＱ、（
コンデンサ０１〜Ｃ６の総和）は第１１図に示した皮相
電力Ｐ６□の２倍に設定される。例えば電力変換装置Ｃ
ＣＡだけが出力電流制御を行っている場合を述べると、
この場合、車両Ｔの速度変化に対して無効電力ＰＱＡは
第１１図のように変化するから無効電力補償装置ＱＣの
容量ＰＱ０の１／２（皮相電力Ｐ６□と同一容量）より
も減少するのでこの差を無効電力Ｐ、Ｏ，で補償するよ
うに比較器ε２の出力で循環電流補償値工。、。を設定
する。循環電流補償値工。、。もこれと同様に設定され
る。この場合、アナログスイッチａ５２だけが閉じられ
るから比較器ε２の出力が循環電流補償値工。、。に与
えられ、３相交流電源ＳＳ側の力率が１になるように電
力変換装置ＣＣＢ側の循環電流が制御される。

次に、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢがともに出力電流制
御を行っている場合には、電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢ
の各無効電力Ｐ、Ａ、Ｐ、、は第１１図の特性になるか
ら無効電力補償装置ＱＣの容量ＰＱ（ｌの１／２よりも
減少し、比較器ε２からはＰ　ｅｏ　　（Ｐ　ＱＡ　＋
　Ｐ　ａ−）を補償する無効電力（ｐ＊ｏ。

＋ＰＱＯ１）を発生するための指令が出力される。

一方、電力変換装置ＣＣＡ、ＣＣＢがともに出力電流制
御を行う場合はアナログスイッチａ５□。

ａｓ２がともに閉じられるから比較器Ｅ２の出力が循環
電流補償値ＩＣＩＡ。、■。、。の双方に与えられるが
、−瞬循環電流補償値工。ＡＯ？　ＬｌｌｌｌＢ。が不
平衡になることがある。この不平衡を防止する手段とし
ては、図示しない演算増幅器で比較器ε２の出力を２等
分することが実用的である。

以上は直流指令ＩＤＣが定格電流の場合であるが。

次に、直流指令工。。が定格電流よりも減少した場合に
は、皮相電力Ｐ。（ｐａｎ）は直流指令工。。に比例し
て第１１図の特性よりも減少するから、この皮相電力Ｐ
、Ａ（Ｐ、、）に見合うようにコンデンサ０１〜Ｃ５を
開閉制御するとともに無効電力指令値Ｑ、と無効電力検
出値Ｑ０の偏差で循環電流補償値工。、。、■。、。を
設定すれば、直流指令工。。が定格電流の場合と同様な
動作が行われる。

以上述べたように、第７図実施例によれば、直流指令お
よび２組の電力変換装置の動作に応じて無効電力補償装
置を開閉制御するとともに２組の電力変換装置の動作に
応じて循環電流補償値を２組の電力変換装置に与えるか
、あるいは１組の電力変換装置が出力電流制御を行って
他の１組の電力変換装置を出力電流制御を行わない場合
には出力電流制御を行わない電力変換装置に循環電流補
償値を与え、かつ、２組の電力変換装置の動作に応じて
側帯波除去用コンバータの電流指令値を設定することに
より、電流側からの供給電流および電源周波数近傍の側
帯波成分の発生が低減し、２組の電力変換装置および側
帯波除去用コンバータの容量を低減できる効果がある。

第１２図は３相の電力変換装置を２組設けたりニアモー
タの給電装置の本発明の他の実施例を示す単線結線図で
、ＡＢＳ、およびＡＢＳ、はそれぞれ電力変換装置ＯＣ
Ａ、ＣＣＢの出力電流ＩＡ　１工、を全波整流する絶対
値回路、ａは加算器であり、その他の記号は第７図実施
例の場合と同じである。無効電力補償装置ＱＣの開閉制
御は第９図の回路を使用し、循環電流制御回路１０の回
路構成は第１０図の回路を使用するものとする。また。

電源ＳＳ側の無効電力補償法は第７図実施例の場合と同
様に行われるので説明は省略し、電力変換装置ＯＣＡ、
ＣＣＨの交流入力電流に含まれる電源周波数近傍の側帯
波成分を除去する方式について以下に説明する。

すなわち、例えば制御信号Ｓ１だけが出力を出している
場合、側帯波除去用電流指令値工。□とじて３相電弦波
電流指令値ＩＦＡを発生する直流指令工ゎ。から、電力
変換装置ＯＣＡ、ＣＣＨのそれぞれの出力電流Ｉ、、Ｉ
、を全波整流した出力を加算器ａで加算した出力を減算
器ｄ２゜で減算した値でコンバータＣＮのゲート位相制
御を行って交流入力側流工、に含まれる電源周波数近傍
の側帯波成分を除去する。

第１３図は側帯波除去指令回路２０の具体的なブロック
構成図で、Ｉｌ、ｔ＋Ｉ〜Ｉｘａｗｌは電力変換装置Ｏ
ＣＡの３相出力電流ＩＡＵ〜工ａｗの全波整流値、ｌ■
ｍａｌ〜ｌｌｌ−１は電力変換装置ＣＣＢの３相出力電
流工。〜Ｉｍｗの全波整流値、Ｇ２Ｘは増幅器、ａ２ｇ
””ａ、は加算器、ｄ　２＋１は減算器、他の記号は第
８図と同じである。

第１３図の構成では、直流指令工。。と電力変換装置Ｏ
ＣＡ、ＣＣＢの各出力電流１．．１．を全波整流した出
力との偏差でコンバータＣＮを制御している点が、第８
図の場合の、直流指令工。。と循環電流指令値Ｉ　ＯＦ
２の和と交流入力電流Ｉ８を全波整流した出力との偏差
でコンバータＣＮを制御するものとは異なるが、直流指
令Ｉ０゜の出力側１　　　　　　の動作などは両者で同
じであるから、第１３図の詳細な動作説明は重複して行
わない。

以上のように、第１２図実施例によれば、電力変換装置
の出力電流のリップル分をコンバータで除去する構成で
あることから、電源周波数近傍の側帯波成分を第７図実
施例よりもさらに確実に除去できるとともに第７図実施
例と同様な効果を生じる。

第１４図はりニアモータの給電装置の本発明の他の実施
例を示す単線結線図で、信号は第７図の場合と同じであ
る。無効電力補償装置ＱＣの開閉制御および循環電流制
御回路１０の回路構成は、第１２図実施例の場合と同様
に、それぞれ第９図。

第１０図の回路構成を使用できる。また、３相交流電源
ＳＳ側の無効電力補償法は第７図実施例の場合と同様に
行われるので説明は省略し、電源周波数近傍の側帯波成
分の除去方法について以下に説明する。

例えば制御信号Ｓ１だけが出力を発生している場合は、
側帯波除去用電流指令値工。□として、３相正弦波電流
指令値ＩＰＡを発生する直流指令工。ａと、電力変換装
置ＯＣＡ、ＣＣＢのそれぞれの３指圧弦波電流指令値Ｉ
　ＰＡＷ　ＩＰＩを全波整流した出力を加算した出力と
の偏差でコンバータＣＮのゲート位相制御を行って交流
入力側電流に含まれる電源周波数近傍の側帯波成分を除
去する。

第１５図は第１４図中の側帯波除去指令回路２０の具体
的なブロック構成図で、ＡＢＳ、、。

ＡＢＳ、、はそれぞれ電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢのＵ
相正弦波電流指令値ＩＰａｔｌ　ｔ　ＩＰＩＩＯを全波
整流する絶対値回路、Ｇ、は増幅器、ａ３゜〜ａａｚは
加算器、ＩＩｐａｕｌ〜ｌＩｐｍｗｌは電力変換装置Ｏ
ＣＡの３指圧弦波電流指令値Ｉ　ＰＡＤ〜Ｉ　ＰＡＷの
全波整流値、ｌ　、Ｉ　、ｍｕ　　ｌ〜ＩＩｐｍｗｌは
電力変換装置ＣＣＢの３指圧弦波電流指令値Ｉ　Ｐａ１
ｌ〜工、ｓＷの全波整流値、ｄ、。は減算器、他の記号
は第８図と同じである。

第１５図の構成によれば、直流指令工。。と電力変換装
置ＣＣＡ、ＣＣＢのそれぞれの３指圧弦波電流指令値Ｉ
　Ｐｉ　ｔ　Ｉ　Ｆｌを全波整流した出方との偏差でコ
ンバータＣＮを制御することがら、コンバータＣＮの制
御系の動作が迅速に行われ、第１３図構成よりも電源周
波数近傍の側帯波成分を確実に除去することができる。

以上のように、第１４図実施例によれば、交流入力電流
に含まれる電源周波数近傍の側帯波成分を迅速に除去す
ることができるとともに第８図の実施例と同様な効果が
ある。

以上本発明の実施例について説明したが１本発明は上述
した実施例に限定されるものではなく、無効電力補償装
置を構成するコンデンサのバンク切換制御と別設したコ
ンバータで交流入力電流に含ＦＪる電源周波数近傍の側
帯波成分を除去する方式のすべてに本発明が適用できる
ことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、２台の同種
のコンバータを逆並列接続してなる循環電流形の電力変
換装置において、別↓こ設けたコンバータにより、電力
変換装置の交流入力電流を全波整流した出力のリップル
分あるいは電力変換装置の出力電流を全波整流した出方
のリップル分を打消す制御構成としたことにより、交流
入方電流に含まれる電源周波数近傍の側帯波成分を確実
に除去できるとともに、循環電流制御と出力電流制御は
電力変換装置で行い上記側帯波成分除去制御は上記した
別設のコンバータで行う構成であるので制御系の相互干
渉もなく安定な制御ができ、また、無効電力補償用の複
数個の進相コンデンサをバンク切換え制御する構成であ
るので電力変換装置および別設のコンバータを小形化で
きるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の単線結線図、第２図は第１
図中の交流スイッチ８１〜Ｓ５を開閉制御する具体的な
構成図、第３図は本発明の他の実施＋Ｅ単線結線図、第
４図は第３図の動作説明用の波形図、第５図、第６図は
それぞれ本発明の他の実施例の単線結線図、第７図は電
力変換装置を２組設ける場合の本発明実施例の単線結線
図、第８図は第７図中の側帯波除去指令回路の具体的な
構成図、第９図は第７図中の交流スイッチ８１〜Ｓ、の
開閉制御を行う回路構成図、第１０図は第７図中の循環
電流制御回路の具体的な構成図、第１１図は循環電流形
電力変換装置の諸電力特性図。 第１２図はりニアモータ給電に用いる本発明の他の実施
例の単線結線図、第１３図は第１２図中の側帯波除去指
令回路２０の具体的な構成図、第１４図はりニアモータ
給電に用いる本発明のさらに他の実施例を示す単線結線
図、第１５図は第１４１３ｉ！！中の側帯波除去指令回
路の具体的な構成図である。 ＳＳ・・・３相交流電源、ＶＡＲ・・・無効電力検出回
路、Ｑ、・・・無効電力指令値、Ｑｏ・・・無効電力検
出値、ＱＣ・・・無効電力補償装置、８１〜Ｓ５・・・
交流スイッチ、Ｃ１〜Ｃ５・・・コンデンサ、■、・・
・交流入力電流、工。、工。、２．工。１．・・・循環
電流指令値、ｉ、・・・３指圧弦波電流基準値、工。６
・・・直流指令、工。ｔ　Ｉｔ〜工、・・・電流設定値
、Ｒ２１〜Ｒ１，・・・補助継電器、ＣＣＵ、ＣＣＡ、
ＣＣＢ・・・電力変換装置、ＣＮ・・・コンバータ、Ｓ
Ｃ・・・起動停止指令、■。ＤＰ　Ｉ。Ａｔ　Ｉ。、・
・・循環電流検出値、Ｉ、、Ｉ。 ・・・電力変換装置ＯＣＡ、ＣＣＢの出力電流、工。。 ・・・側帯波除去用電流指令値、■。・・・コンバータ
ＣＮの出力電流、ＩＰＡｊ　ＩｌＢ・・・３指圧弦波電
流指令値、ＳＡ、ＳＢ・・・制御信号、ＡＢＳ・・・絶
対値回路、１０・・・循環電流制御回路、２０・・・側
帯波除去第２図 第４０ 時閉し− 第１Ｏ区 第１１図 えｌ於 ＬＬΔ、ＣＣＵへ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２台の同種のコンバータを逆並列接続してなる電力
   変換装置と、この電力変換装置の交流入力側の無効電力
   を補償すべく交流スイッチと進相コンデンサとの直列接
   続回路の多数個を並列接続してなる回路手段と、前記交
   流入力側の力率調整を行うべく前記電力変換装置を循環
   電流を制御する手段とを備えたものにおいて、前記電力
   変換装置の出力電流指令値に応じて前記多数個の進相コ
   ンデンサを前記交流入力側から供給される電流を低減さ
   せるように次々とバンク切換え制御する手段と、前記電
   力変換装置と並列に接続されたコンバータに流れる電流
   を第１指令と第２指令とによつて前記電力変換装置の交
   流出力を全波整流した出力のリップル分を打消すように
   制御する手段とを設け、前記第１指令として前記電力変
   換装置の出力電流指令値を発生する直流指令値と前記交
   流入力側の力率調整を行う循環電流指令値との和を、前
   記第２指令として前記交流入力電流検出値を全波整流し
   た出力値を用いることを特徴とする電力変換装置の制御
   装置。 ２、２台の同種のコンバータを逆並列接続してなる電力
   変換装置と、この電力変換装置の交流入力側の無効電力
   を補償すべく交流スイッチと進相コンデンサとの直列接
   続回路の多数個を並列接続してなる回路手段と、前記交
   流入力側の力率調整を行うべく前記電力変換装置の循環
   電流を制御する手段とを備えたものにおいて、前記電力
   変換装置の出力電流指令値に応じて前記多数個の進相コ
   ンデンサを前記交流入力側から供給される電流を低減さ
   せるように次々とバンク切換え制御する手段と、前記電
   力変換装置と並列に接続されたコンバータに流れる電流
   を第３指令と第４指令とによつて前記電力変換装置の交
   流出力を全波整流した出力のリップル分を打消すように
   制御する手段とを設け、前記第３指令として前記電力変
   換装置の出力電流指令値を発生する直流指令値を、前記
   第４指令として前記電力変換装置の出力電流指令値を全
   波整流した出力値を用いることを特徴とする電力変換装
   置の制御装置。