JPS61285072A - サイクロコンバ−タ装置 - Google Patents
サイクロコンバ−タ装置Info
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- JPS61285072A JPS61285072A JP60124281A JP12428185A JPS61285072A JP S61285072 A JPS61285072 A JP S61285072A JP 60124281 A JP60124281 A JP 60124281A JP 12428185 A JP12428185 A JP 12428185A JP S61285072 A JPS61285072 A JP S61285072A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は単相又は多相負荷に対して可変周波数の交流電
流を供給する循環電流式のサイクロコンバータ装置１：
関するものである。
流を供給する循環電流式のサイクロコンバータ装置１：
関するものである。
サイクロコンバータは一定周波数の交流電力を他の異な
る周波数の交流電力に直接変換する装置であるが、その
構成素子たるサイリスタを電源電圧１：よって転流させ
るため電源から多くの無効電力をとる欠点がある。また
その無効電力は負荷側の周波数１＝同期して常に変動し
ており、このため電源系統設備の容量を増大させるだけ
でなく、同一系統に接続された電気機器１：種々の悪影
響を及ぼしている。
る周波数の交流電力に直接変換する装置であるが、その
構成素子たるサイリスタを電源電圧１：よって転流させ
るため電源から多くの無効電力をとる欠点がある。また
その無効電力は負荷側の周波数１＝同期して常に変動し
ており、このため電源系統設備の容量を増大させるだけ
でなく、同一系統に接続された電気機器１：種々の悪影
響を及ぼしている。
これに対し、サイクロコンバータの受電端に無効電力補
償装置を設置するなどの対策をほどこしていたが、設備
が大がかりとなり、設置面積の増大を招きまた、高価な
ものとならざるを得なかった。
償装置を設置するなどの対策をほどこしていたが、設備
が大がかりとなり、設置面積の増大を招きまた、高価な
ものとならざるを得なかった。
これに鑑み、特開昭５６−４４３８２ （無効竜力補償
形サイクロコンバータ装置）等が提案され、上記問題点
を解決した。すなわち、循環電流式サイクロコンバータ
を用い、当該サイクロコンバータの受電端に進相コンデ
ンサを接続し、該進相コンデンサがとる進み無効電力と
、上記サイクロコンバータがとる遅れ無効電力とがちょ
うど打ち消し合うように尚該サイクロコンバータの循環
電流を制御するもので、従来必要とされた無効電力補償
装置の役目をサイクロコンバーメ自身（二持たせでいる
。
形サイクロコンバータ装置）等が提案され、上記問題点
を解決した。すなわち、循環電流式サイクロコンバータ
を用い、当該サイクロコンバータの受電端に進相コンデ
ンサを接続し、該進相コンデンサがとる進み無効電力と
、上記サイクロコンバータがとる遅れ無効電力とがちょ
うど打ち消し合うように尚該サイクロコンバータの循環
電流を制御するもので、従来必要とされた無効電力補償
装置の役目をサイクロコンバーメ自身（二持たせでいる
。
従って、従来の無効電力補償装置は不要となり、その分
装置の小形軽量化が図れ、また、コストを低減させるこ
とができるようになった。
装置の小形軽量化が図れ、また、コストを低減させるこ
とができるようになった。
上記、従来の無効電力補償形サイクロコンバータ装置で
は、当該サイクロコンバータが定格運転を行っていると
きを基準（ニジて受電端の進相コンデンサの容量を決定
しており、過負荷運転が予想されるとき１；は、それに
見合った容量の進相コンデンサをあらかじめ用意してお
かなければならない。
は、当該サイクロコンバータが定格運転を行っていると
きを基準（ニジて受電端の進相コンデンサの容量を決定
しており、過負荷運転が予想されるとき１；は、それに
見合った容量の進相コンデンサをあらかじめ用意してお
かなければならない。
言いかえると、受電端の入力力率を常に１に制御しよう
とすると、進相コンデンサの容量で、サイクロコンバー
タの出力容量が決定されてしまい、それ以上の過負荷運
転はできないこととなってしまう。
とすると、進相コンデンサの容量で、サイクロコンバー
タの出力容量が決定されてしまい、それ以上の過負荷運
転はできないこととなってしまう。
また、過負荷運転を予想して、あらかじめ過大な容量の
進相コンデンサを接続しておくと、定格負荷あるいは軽
負荷時にサイクロコンバータ（電流すべき循環電流が増
大し、変換器や電源トランスの容量の増大を招き、さら
１畷マ損失の増加：二よって効率の悪いシステムとなっ
てしまう。
進相コンデンサを接続しておくと、定格負荷あるいは軽
負荷時にサイクロコンバータ（電流すべき循環電流が増
大し、変換器や電源トランスの容量の増大を招き、さら
１畷マ損失の増加：二よって効率の悪いシステムとなっ
てしまう。
本発明は以上に鑑みでなされたもので、進相コンデンサ
の容量を増加させることなく安定した過負荷運転ができ
る循環電流式サイクロコンバータ装置を提供することを
目的とする。
の容量を増加させることなく安定した過負荷運転ができ
る循環電流式サイクロコンバータ装置を提供することを
目的とする。
本発明は循環電流式サイクロコンバータの特長（出力周
波数上限値が高い）を活かしたままで、過負荷運転する
もので、定格負荷までは入力力率が１になるように無効
電力制卸を行う。従って、進相コンデンサは定格運転時
のサイクロコンバータがとる遅れ無効電力を打ち消すだ
けの容量を用意すればよい。
波数上限値が高い）を活かしたままで、過負荷運転する
もので、定格負荷までは入力力率が１になるように無効
電力制卸を行う。従って、進相コンデンサは定格運転時
のサイクロコンバータがとる遅れ無効電力を打ち消すだ
けの容量を用意すればよい。
過負荷運転時は、受電端の無効電力制御をやめでサイク
ロコンバータ（−は最小の循環電流が流れ続けるよう）
二制御する。これにより過負荷運転時でも循環電流がと
ぎれることなく安定した過負荷運転が可能となる。
ロコンバータ（−は最小の循環電流が流れ続けるよう）
二制御する。これにより過負荷運転時でも循環電流がと
ぎれることなく安定した過負荷運転が可能となる。
第１図は本発明のサイクロコンバータ装置の一実施例の
構成図である。
構成図である。
図中、ＢＵＳは３相交流電源の電線路、ＣＡＰはΔ又は
接続された進相コンデンサ、Ｔ几は電源トランス、Ｃ
Ｃは循環電流式サイクロコンバータ本体５０人りは負荷
である。
接続された進相コンデンサ、Ｔ几は電源トランス、Ｃ
Ｃは循環電流式サイクロコンバータ本体５０人りは負荷
である。
サイクロコンバータ本体ＣＣは正群コンバータｓｓｐ
、負群コンバータＳＳＮ 、中間タップ付直流リアクト
ルＬ。１ｔＬＯ！から構成されでいる。
、負群コンバータＳＳＮ 、中間タップ付直流リアクト
ルＬ。１ｔＬＯ！から構成されでいる。
また、制御回路として、負荷電流検出器ＣＴ、 。
正群コンバータの出力電流検出器ＣＴ、 、負群コンバ
ータの出力電流検出器ＣＴに、受電端の３相交流電圧を
検出する変成器ＰＴ、、３相交流電流を検出する変流器
ＣＴ１１．無効電力演算回路ＶＡｌ’Ｌ １比較器ＣＩ
Ｉ ”ｔ ｌ ”Ｓ Ｉ Ｃ４、加算器ＡＩ、九、乗
算器ＭＬ、制卸補償回路ＧＭ（Ｓ）、Ｈｑ（Ｓ）、Ｇｏ
（Ｓ）、ＧＬ（Ｓ）、絶対値回路ＡＢＳ、無効電力指令
値回路Ｆ’Ｑ、演算増幅器に、及び位相制御回路ＰＨＰ
、 ＰＨＮが用意されでいる。
ータの出力電流検出器ＣＴに、受電端の３相交流電圧を
検出する変成器ＰＴ、、３相交流電流を検出する変流器
ＣＴ１１．無効電力演算回路ＶＡｌ’Ｌ １比較器ＣＩ
Ｉ ”ｔ ｌ ”Ｓ Ｉ Ｃ４、加算器ＡＩ、九、乗
算器ＭＬ、制卸補償回路ＧＭ（Ｓ）、Ｈｑ（Ｓ）、Ｇｏ
（Ｓ）、ＧＬ（Ｓ）、絶対値回路ＡＢＳ、無効電力指令
値回路Ｆ’Ｑ、演算増幅器に、及び位相制御回路ＰＨＰ
、 ＰＨＮが用意されでいる。
まず、負荷電流制御の動作を説明する。
負荷電流指令Ｉ、 と実際１：流れる負荷電流ＩＬの
検出値を比較器Ｃ３（：入力し、その偏差ε！＝Ｉ−−
Ｉ Ｌを求める。当該偏差ε３を負荷電流制卸補償回路
ＧＬ（Ｓ）に入力し、比例増幅あるいは積分増幅する。
検出値を比較器Ｃ３（：入力し、その偏差ε！＝Ｉ−−
Ｉ Ｌを求める。当該偏差ε３を負荷電流制卸補償回路
ＧＬ（Ｓ）に入力し、比例増幅あるいは積分増幅する。
ここでトま簡単のためＧＬ（Ｓ）は比例要素（ゲインＫ
Ｌ）のみとし説明を続ける。循環電流制卸回路Ｇｏ（Ｓ
）からの出力信号が十分小さいものとしそれを無視した
場合、正群コンバータｓｓｐの位相制御回路ＰＨＰの入
力信号はＶヶ、＝＝ＫＬ・ε、となり、その出力電圧Ｖ
、は ｙ、 ： ｋ、 ｓ Ｖｓ−ｃｏＳαｐ ａｘ： ”／
ａＦとなる。このとき負群コンバータ８８Ｎの位相制御
回路ＰＨＮ ｌ二は、制御補償回路ＧＥ、（８）の出力
信号丸・εＳを反転演算増幅器に１を介してＶｆｆＮ＝
−Ｋｌ、・ε、なる信号が与えられる、故１： ＳＳ
Ｎの出力電圧ＶＮはＶＨ＝ −ｋｙ ＠ｖ１ ”ＣＯ８
αＷＯＣ−ＶｅｔＮ ＝＝ Ｖｐとなる。ただしにマは
変換定数、Ｖ−は電源電圧、α？。
Ｌ）のみとし説明を続ける。循環電流制卸回路Ｇｏ（Ｓ
）からの出力信号が十分小さいものとしそれを無視した
場合、正群コンバータｓｓｐの位相制御回路ＰＨＰの入
力信号はＶヶ、＝＝ＫＬ・ε、となり、その出力電圧Ｖ
、は ｙ、 ： ｋ、 ｓ Ｖｓ−ｃｏＳαｐ ａｘ： ”／
ａＦとなる。このとき負群コンバータ８８Ｎの位相制御
回路ＰＨＮ ｌ二は、制御補償回路ＧＥ、（８）の出力
信号丸・εＳを反転演算増幅器に１を介してＶｆｆＮ＝
−Ｋｌ、・ε、なる信号が与えられる、故１： ＳＳ
Ｎの出力電圧ＶＮはＶＨ＝ −ｋｙ ＠ｖ１ ”ＣＯ８
αＷＯＣ−ＶｅｔＮ ＝＝ Ｖｐとなる。ただしにマは
変換定数、Ｖ−は電源電圧、α？。
αＮは点弧位相角である。
す々わち、正群コンバータＳＳＰの出力電圧Ｖ、と負群
コンバータＳＳＮの出力電圧Ｖには負荷端子でつり合っ
た状態で通常の運転が行なわれる。このとき２つのコン
バータの点弧位相角は、１ｗ ＝ １８０°−ａテの関
係が成り立つ。負荷ＬＯＡＤ ＋＝は２つのコンバータ
の出力電圧の平均値ＶＬ＝ （Ｖ、 ＋ Ｖに）／２が
印加される。
コンバータＳＳＮの出力電圧Ｖには負荷端子でつり合っ
た状態で通常の運転が行なわれる。このとき２つのコン
バータの点弧位相角は、１ｗ ＝ １８０°−ａテの関
係が成り立つ。負荷ＬＯＡＤ ＋＝は２つのコンバータ
の出力電圧の平均値ＶＬ＝ （Ｖ、 ＋ Ｖに）／２が
印加される。
ＩＬ＞Ｉｔ、の場合、偏差ε、は正の値となり、ｖＰ及
びｖＮを図の矢印の方向１：増加させる、故（二負荷端
子電圧ＶＬが増加し、負荷電流Ｉ、を増大させる。逆Ｈ
ＩＬ＜ＩＬと彦った場合、偏差ε、は負の値となり、Ｖ
、及びＶ、を図の矢印と反対方向（二発生させ、負荷端
子電圧ＶＬを負の値１＝シて、Ｉ、を減少させる。故１
：最終的にはＩＬ ”ｖ ＩＬ となって落ち着く。
びｖＮを図の矢印の方向１：増加させる、故（二負荷端
子電圧ＶＬが増加し、負荷電流Ｉ、を増大させる。逆Ｈ
ＩＬ＜ＩＬと彦った場合、偏差ε、は負の値となり、Ｖ
、及びＶ、を図の矢印と反対方向（二発生させ、負荷端
子電圧ＶＬを負の値１＝シて、Ｉ、を減少させる。故１
：最終的にはＩＬ ”ｖ ＩＬ となって落ち着く。
電流指令Ｉ、 を正弦波状に変化させると、それ１；
応じて偏差εＳも変化し負荷に正弦波電流工りが流れる
ようＣ：前記点弧位相角α？、αＫが制御される。
応じて偏差εＳも変化し負荷に正弦波電流工りが流れる
ようＣ：前記点弧位相角α？、αＫが制御される。
この通常運転では、正群コンバータＳＳＰの電圧Ｖ？と
負群コンバータ８ＳＮの電Ｅ ｖＴ４は等しくつり合っ
ているため循環電流ＩＯはほとんど流れない。
負群コンバータ８ＳＮの電Ｅ ｖＴ４は等しくつり合っ
ているため循環電流ＩＯはほとんど流れない。
次（二循環電流工０の側脚動作を説明する。
サイクロフンパータの循環電流Ｉｏ）ま次のようにして
検出する。すなわち、正群コンバータ８８Ｐの出力電流
Ｉ、の検出値と負群コンバータＳ８Ｎの出力電流Ｉ、の
検出値の和をとり、それから負荷電流Ｉ。
検出する。すなわち、正群コンバータ８８Ｐの出力電流
Ｉ、の検出値と負群コンバータＳ８Ｎの出力電流Ｉ、の
検出値の和をとり、それから負荷電流Ｉ。
の検出値の絶対値を差し引いて（イ）倍したものが循環
電流Ｉｏである。その関係式は次のようになる。
電流Ｉｏである。その関係式は次のようになる。
Ｉｏ＝（Ｉｐ＋Ｉ＊−ＩＩＬｌ）／ ２このようにして
求めた循環電流工０は、その指令値ＩＯ＊と比較される
。偏差ε！”工０”−ＩＯは次の循環電流制御補償回路
Ｇｏ（Ｓ） ｌ−人力され、比例増幅あるいは積分増幅
される。ここでは説明の便宜上Ｇ。
求めた循環電流工０は、その指令値ＩＯ＊と比較される
。偏差ε！”工０”−ＩＯは次の循環電流制御補償回路
Ｇｏ（Ｓ） ｌ−人力され、比例増幅あるいは積分増幅
される。ここでは説明の便宜上Ｇ。
（Ｓ） ＝ Ｋｏすなわち、比例要素のみとして取扱う
。
。
Ｇｏ（Ｓ）の出力信号は加算罪人＋＋’ｖＣ入力される
。
。
従って、位相制御回路ＰＨＰ及びＰＨＮへの入力電圧ｖ
ａ？及びＶａＮは、各々次のよう１；なる。
ａ？及びＶａＮは、各々次のよう１；なる。
ｖａｐ＝に１．・ε、十に０・ε。
ｖａ、 ＝−ＫＬａε、＋ＫＯｍＥ。
故にαＮ崎１８００−αＰの関係はくずれ、ＫＯ・ε、
１：比例した分だけ正群コンバータ８８Ｐの出力電圧ｖ
Ｐと負群コンバータ８８Ｎの出力電圧ＶＮとが不平衡１
：なる。その差電ＥＥｖＰ−ＶＮが直流リアクトルＬＯ
１ｙＬＯ１１：印加され、循環電流■ｏが流れる。
１：比例した分だけ正群コンバータ８８Ｐの出力電圧ｖ
Ｐと負群コンバータ８８Ｎの出力電圧ＶＮとが不平衡１
：なる。その差電ＥＥｖＰ−ＶＮが直流リアクトルＬＯ
１ｙＬＯ１１：印加され、循環電流■ｏが流れる。
ＩＯ〉工。どなった場合、偏差ε、は正の値となりＶ、
全増加させｖＮを減少させる。故（二差電圧Ｖ、−ＶＰ
＋が正の値とセリ、循環電流工０を増加させる。逆にＩ
ｏ＜Ｉｏ となった場合、偏差ε、は負の値となり、Ｖ
、を減少させ、ｖＮを増加させる。故に差電圧Ｖ、−Ｖ
Ｗは負の値となり、循環電流工０を減少させる。最終的
にはＩｏ−工ｏ となって落ち着く。
全増加させｖＮを減少させる。故（二差電圧Ｖ、−ＶＰ
＋が正の値とセリ、循環電流工０を増加させる。逆にＩ
ｏ＜Ｉｏ となった場合、偏差ε、は負の値となり、Ｖ
、を減少させ、ｖＮを増加させる。故に差電圧Ｖ、−Ｖ
Ｗは負の値となり、循環電流工０を減少させる。最終的
にはＩｏ−工ｏ となって落ち着く。
このような循環電流制御において、正群及び負群コンバ
ータの出力電圧Ｖ？及びＶ、が変化するが、負荷端子電
圧ｖＬとしては、ＶｐとｖＴ＃の平均値であるため負荷
電流制御への影響はない。
ータの出力電圧Ｖ？及びＶ、が変化するが、負荷端子電
圧ｖＬとしては、ＶｐとｖＴ＃の平均値であるため負荷
電流制御への影響はない。
一方、無効電力制御は次のようにして行なわれる。
受電端には、３相電流検出器ＣＴ、及び３相電王検出器
ＰＴ、が設置され無効電力演算回路ＶＡＲによってその
無効電力Ｑ８が演算される。無効電力の指令値Ｑ８
は通常零（：設定され、比較器Ｃ，ｌ二よって偏差ε、
＝Ｑｓ −Ｑ−が発生させられる。無効電力制御補償回
路ＨＱ（８）は定常偏差ε、を零にするため、通常積分
要素が使われ、その出力が前述の循環電流指令値工。と
なる。
ＰＴ、が設置され無効電力演算回路ＶＡＲによってその
無効電力Ｑ８が演算される。無効電力の指令値Ｑ８
は通常零（：設定され、比較器Ｃ，ｌ二よって偏差ε、
＝Ｑｓ −Ｑ−が発生させられる。無効電力制御補償回
路ＨＱ（８）は定常偏差ε、を零にするため、通常積分
要素が使われ、その出力が前述の循環電流指令値工。と
なる。
第２図は受電端の電圧電流ベクトル図を示すもので、３
相電源の１相分を表わす。図中、Ｖｓは電源電圧、Ｉｃ
ａｐは進相コンデンサ１：流れる進み電流Ｉｃｅ）！サ
イクロンバータの入力電流で、工、はその有効分、■、
１．。７はその無効分を表わす。またｒａｓｐは正群コ
ンバータの入力電流、ｌ８８Ｎは負群コンバータの入力
電流を表わす。コンパ−１夕の電流変換定数をｋｌとし
た場合、上記入力電流１１１！１Ｆ及びＩａａＰｆシま
次のよう（電光わせる。
相電源の１相分を表わす。図中、Ｖｓは電源電圧、Ｉｃ
ａｐは進相コンデンサ１：流れる進み電流Ｉｃｅ）！サ
イクロンバータの入力電流で、工、はその有効分、■、
１．。７はその無効分を表わす。またｒａｓｐは正群コ
ンバータの入力電流、ｌ８８Ｎは負群コンバータの入力
電流を表わす。コンパ−１夕の電流変換定数をｋｌとし
た場合、上記入力電流１１１！１Ｆ及びＩａａＰｆシま
次のよう（電光わせる。
ｌ８１Ｐ＝ｋｌ・Ｉ。
■。、＝に、・工、
このベクトル図は、正群コンバータＳＳＰから負荷電流
ＩＬを供給しているときの状態を表わすもので正群コン
バータの出力電流Ｉ、はＩ、：＝１１＋ＩＯとなり、又
、負群コンバータの出力電流工、はＩＮ＝Ｉ。どなって
いる。
ＩＬを供給しているときの状態を表わすもので正群コン
バータの出力電流Ｉ、はＩ、：＝１１＋ＩＯとなり、又
、負群コンバータの出力電流工、はＩＮ＝Ｉ。どなって
いる。
サイクロコンバータの入力電流２００はＩａａＰとＩｇ
ａＮのベクトル和で、その有効分工８及び無効分ＩＲＩ
ＡＯ？は各々次のように表わすことができる。
ａＮのベクトル和で、その有効分工８及び無効分ＩＲＩ
ＡＯ？は各々次のように表わすことができる。
Ｉ、＝Ｊ、ａ、 ＠ ｃｏｓα？十工ｌ１ＩＮＩＩＣＯ
５αに＝に、（ＩＬ＋ｌ０）−ｃｏｓα、＋に１１．）
ｃｏｓαＮ＝ ｋ、 Ｉ、、 −ｃｏｓαデ ＩＩＬＩＡ（＋！＝ 工ｓ６１ ａ ｓｉｎαｐ＋ Ｉ
、、Ｎ ａ ｓｉｎαＮ＝ ｋｌ（Ｉ １＋Ｉ。）
ｓｉｎα、＋に、 １６ ｓｉｎα、＃に、 （ＩＬ＋
２ＩＯ）ｓｉｎαデ ただしαＮ 吻１８０°−α？の関係を導入した。
５αに＝に、（ＩＬ＋ｌ０）−ｃｏｓα、＋に１１．）
ｃｏｓαＮ＝ ｋ、 Ｉ、、 −ｃｏｓαデ ＩＩＬＩＡ（＋！＝ 工ｓ６１ ａ ｓｉｎαｐ＋ Ｉ
、、Ｎ ａ ｓｉｎαＮ＝ ｋｌ（Ｉ １＋Ｉ。）
ｓｉｎα、＋に、 １６ ｓｉｎα、＃に、 （ＩＬ＋
２ＩＯ）ｓｉｎαデ ただしαＮ 吻１８０°−α？の関係を導入した。
すなわち、サイクロコンバータ（：流れる循環電流ＩＯ
は入力側の有効分１．１；は影響せず、無効分Ｉ、罵五
Ｃ〒（二だけ影響を与える。当該無効電流工乳冨ムＯｆ
が進相コンデンサの進み電流Ｉｃａｐと常１：等しくな
るよう；：循環電流工０を制御すること（二より、電源
から供給される電流工６は常１：有効分だけとなり、基
本波力率が１１＝保たれるのである。
は入力側の有効分１．１；は影響せず、無効分Ｉ、罵五
Ｃ〒（二だけ影響を与える。当該無効電流工乳冨ムＯｆ
が進相コンデンサの進み電流Ｉｃａｐと常１：等しくな
るよう；：循環電流工０を制御すること（二より、電源
から供給される電流工６は常１：有効分だけとなり、基
本波力率が１１＝保たれるのである。
ｗ！、１図１＝もどってＱｓ ＞ Ｑｓ （遅れを正
の値とする）とな・つた場合、偏差εｓ ＝ Ｑｓ −
Ｑ ａ ｔｉ正の値となり、制卸補償回路Ｈｑ（Ｓ）を
介して、循環電流指令値ＩＯを増大させる。故ｆ：循環
電流の実際値工０→Ｉｏ が増加し、サイクロコンバ
ータの入力電流Ｉｃｅの遅れ無効電流分Ｉｎム０！を増
加させる。従って、受１！端の遅れ無効電力電が増大し
、Ｑｓ’ｑＱｓとなるよう（二制御される。逆１；Ｑｓ
＜ Ｑｓとなった場合、循環電流工。が減少し、その
結果、Ｑｓも減少してやはり、Ｑｓ”ｖＱｓとな・っで
落ち着く。
の値とする）とな・つた場合、偏差εｓ ＝ Ｑｓ −
Ｑ ａ ｔｉ正の値となり、制卸補償回路Ｈｑ（Ｓ）を
介して、循環電流指令値ＩＯを増大させる。故ｆ：循環
電流の実際値工０→Ｉｏ が増加し、サイクロコンバ
ータの入力電流Ｉｃｅの遅れ無効電流分Ｉｎム０！を増
加させる。従って、受１！端の遅れ無効電力電が増大し
、Ｑｓ’ｑＱｓとなるよう（二制御される。逆１；Ｑｓ
＜ Ｑｓとなった場合、循環電流工。が減少し、その
結果、Ｑｓも減少してやはり、Ｑｓ”ｖＱｓとな・っで
落ち着く。
次ｊ；、負荷が電動機の場合を想定して当該電動機の回
転速度制御動作を説明する。
転速度制御動作を説明する。
直流電動機の場合、第１図の負荷ＬＯＡＤがそのまま直
流電動機の電機子巻線と考えればよい。
流電動機の電機子巻線と考えればよい。
また、交流電動機負荷の場合、第１図のＬＯ入Ｄりま、
電機子巻線の１相分と考えればよい。ここでは交流電動
機（同期電動機）として説明を行う。
電機子巻線の１相分と考えればよい。ここでは交流電動
機（同期電動機）として説明を行う。
電動機の回転速度Ｎはタフジェネレータや回転パルス発
生器等（：よって検出される。
生器等（：よって検出される。
比較器Ｃ４１：よって速度指令値ゾと速度検出値Ｎを比
較し偏差ε、＝７’Ｊ−１’Ｊを求める。当該偏差ε４
を速度制卸補償回路ＧＮ（８）に入力し、比例増幅ある
いは積分増幅を行って電機子巻線１：供給すべき負荷電
流ＩＬの振幅指令値Ｉｍ を求める。
較し偏差ε、＝７’Ｊ−１’Ｊを求める。当該偏差ε４
を速度制卸補償回路ＧＮ（８）に入力し、比例増幅ある
いは積分増幅を行って電機子巻線１：供給すべき負荷電
流ＩＬの振幅指令値Ｉｍ を求める。
乗算器ＭＬは上記振幅指令値Ｉｍ と電動機の回転子位
置に同期した単位正弦波（１相分） ｓｉｎωｔを乗す
るもので、その出力ＩＬ＝ ｌｍ−５ｉｎωｔ は電動
機の電機子巻線（１相分）に供給する電流の指令値とな
る。
置に同期した単位正弦波（１相分） ｓｉｎωｔを乗す
るもので、その出力ＩＬ＝ ｌｍ−５ｉｎωｔ は電動
機の電機子巻線（１相分）に供給する電流の指令値とな
る。
３相同期電動機負荷の場合、各相電流の指令値ＩＬ、＝
ｌｍ−５ｉｎωｔ ＩＬｖ＝ ｌｍ−５ｉｎ （ｃｃ＋ｔ−２π／３）ＩＬ
、 ＝ ｌｍ−５ｉｎ （ωｔ −２π／３）ただし、
ωは電動機の回転角周波数である。
ｌｍ−５ｉｎωｔ ＩＬｖ＝ ｌｍ−５ｉｎ （ｃｃ＋ｔ−２π／３）ＩＬ
、 ＝ ｌｍ−５ｉｎ （ωｔ −２π／３）ただし、
ωは電動機の回転角周波数である。
Ｎ）Ｎの場合偏差ε４は正の値となり、振幅指令値Ｉｍ
を増加させ負荷電流（電機子電流）を増やして発生トル
クを増大させる。故１：電動機は加速し、Ｎ＊＝Ｎとな
る。
を増加させ負荷電流（電機子電流）を増やして発生トル
クを増大させる。故１：電動機は加速し、Ｎ＊＝Ｎとな
る。
逆に、Ｎ＊＜Ｎとなった場合、ε４は負δ値となりＩｍ
を減少あるいは負の値１ニジて発生トルクを減少あるい
は回生ブレーキをかけて電動機を減速させる。故にやは
りＮ’ｖ Ｎとなって落ち着く。
を減少あるいは負の値１ニジて発生トルクを減少あるい
は回生ブレーキをかけて電動機を減速させる。故にやは
りＮ’ｖ Ｎとなって落ち着く。
本発明のサイクロコンバータ装置は負荷電流が定格値以
下で運転される場合、受電端の無効電力Ｑｓ が零に
なるよう（二制御する。しかし過負荷運転時には負荷電
流の大きさく振幅値Ｉｍ）に応じて受電端の無効電力制
卸の指令値Ｑｓを変えている。
下で運転される場合、受電端の無効電力Ｑｓ が零に
なるよう（二制御する。しかし過負荷運転時には負荷電
流の大きさく振幅値Ｉｍ）に応じて受電端の無効電力制
卸の指令値Ｑｓを変えている。
すなわち、第１図において電流振幅指令値Ｉｍを絶対値
回路ＡＢＳを介して無効電力指令値回路ＦＱζ；入力し
、受電端の無効電力指令値Ｑｓ を求めている。
回路ＡＢＳを介して無効電力指令値回路ＦＱζ；入力し
、受電端の無効電力指令値Ｑｓ を求めている。
第３図は無効電力指令値回路ＦＱの具体的な実施例を示
すもので、ＯＡｌ、０〜は演算増幅器、亀。
すもので、ＯＡｌ、０〜は演算増幅器、亀。
Ｒｚ 、Ｒｍ 、Ｒ４，Ｒａ ハ指抗器、Ｄ ハグイ、
ｔ−−）’、ＶＦＬはレベル設定器である。
ｔ−−）’、ＶＦＬはレベル設定器である。
レベル設定器Ｖ几によって負荷電流の定格値Ｉｍｏを与
える。
える。
ＯＡ、は反転増幅器で、抵抗値Ｒ，＝ Ｒ，＝ Ｒ，と
すれば、その出力はｌｍｏ−ｌ１ｍ１が求められる。Ｉ
ｍｏ 〉１１ｍ１ の場合すなわち、負荷電流が定格
値以下ならＩｍｏ −Ｉ Ｉｍ ｌは正の値となる。し
かし、ダイオードＤ１：よって強制的ＣＯＡ、の出力は
零（：抑えられる。Ｉｍｏ （ｌ Ｉｍ ｌの場合、０
人、の出力はＩｍｏ−Ｉ Ｉｍ ｌの値が出力される。
すれば、その出力はｌｍｏ−ｌ１ｍ１が求められる。Ｉ
ｍｏ 〉１１ｍ１ の場合すなわち、負荷電流が定格
値以下ならＩｍｏ −Ｉ Ｉｍ ｌは正の値となる。し
かし、ダイオードＤ１：よって強制的ＣＯＡ、の出力は
零（：抑えられる。Ｉｍｏ （ｌ Ｉｍ ｌの場合、０
人、の出力はＩｍｏ−Ｉ Ｉｍ ｌの値が出力される。
ＯＡ、も反転増幅器で増幅率ＫＱ＝（鳥／曳）となる。
故１：無効電力指令値Ｑ８は、ｌ Ｉｍ ｌ ＜Ｉｍｏ
のとき本 Ｑ、＝０、ｌ Ｉｍ ｌ ＞ Ｉｍｏのとき、Ｑｓ ＝
ＫＱ （ｌ Ｉｍ ｌ −Ｉｍｏ ）となる。
のとき本 Ｑ、＝０、ｌ Ｉｍ ｌ ＞ Ｉｍｏのとき、Ｑｓ ＝
ＫＱ （ｌ Ｉｍ ｌ −Ｉｍｏ ）となる。
第４図は、上記関係を表わしたもので、Ｑｓは負荷電流
振幅値１１ｍ１が定格値Ｉｍｏまでは零に設定され、そ
れ以上の過負荷運転ではＱｓ を振幅値ｌ１ｍ１の比
例して増加させでいる。このときの比例定数ＫＱはサイ
クロコンバータの循環電流工０がとぎれない程度の値で
ほぼ一定になるように与えられる。
振幅値１１ｍ１が定格値Ｉｍｏまでは零に設定され、そ
れ以上の過負荷運転ではＱｓ を振幅値ｌ１ｍ１の比
例して増加させでいる。このときの比例定数ＫＱはサイ
クロコンバータの循環電流工０がとぎれない程度の値で
ほぼ一定になるように与えられる。
故Ｃ二、サイクロコンバータの循環電流Ｉｏは負荷電流
Ｉ、の振幅値の絶対値Ｉｍが定格値になるまでは受電端
の無効電力Ｑａが零（二々るようｃ１ｍｌ二反比例して
減少する。Ｉｍが定格値をこえで運転される場合は、受
電端の無効電力Ｑ、は零でなくなり遅れの無効電力をと
って循環電流工０がとぎれないように制御される。
Ｉ、の振幅値の絶対値Ｉｍが定格値になるまでは受電端
の無効電力Ｑａが零（二々るようｃ１ｍｌ二反比例して
減少する。Ｉｍが定格値をこえで運転される場合は、受
電端の無効電力Ｑ、は零でなくなり遅れの無効電力をと
って循環電流工０がとぎれないように制御される。
ただし過負荷運転時の循環電流工。を完全Ｃニ一定に制
御するのではなく、あくまでも受電端の無効電力へがそ
の指令値Ｑｓ ｒニ一致するように制御する。故１：
ミクロ的には、■ｏは刻々と変化し、Ｑｓ＝一定（二保
持される。
御するのではなく、あくまでも受電端の無効電力へがそ
の指令値Ｑｓ ｒニ一致するように制御する。故１：
ミクロ的には、■ｏは刻々と変化し、Ｑｓ＝一定（二保
持される。
このことは、サイクロコンバータの入力電流の高調波Ｃ
：良い影響を与える。
：良い影響を与える。
すなわち、負荷が交流負荷の場合、サイクロコンバータ
の入力電流は負荷側の周波数１＝関係する高調波が現わ
れる。この原因としては、交流負荷による有効電力の変
動とサイクロコンバータの受電端の無効電力変動がある
。３相平衡負荷の場合、有効電力は一定となりそれによ
る入力側電流の高調波は発生しない。しかしサイクロコ
ンバータの受電端の無効電力は位相制御に伴なって刻々
と変化するため、３相平衡負荷の場合でも、入力側の電
流に高調波を発生させる。
の入力電流は負荷側の周波数１＝関係する高調波が現わ
れる。この原因としては、交流負荷による有効電力の変
動とサイクロコンバータの受電端の無効電力変動がある
。３相平衡負荷の場合、有効電力は一定となりそれによ
る入力側電流の高調波は発生しない。しかしサイクロコ
ンバータの受電端の無効電力は位相制御に伴なって刻々
と変化するため、３相平衡負荷の場合でも、入力側の電
流に高調波を発生させる。
このサイクロコンバータの受電端の無効電力を一定１：
すること（二より、入力側の高調波（特に基本波まわり
の側帯波）を減少させることができる。
すること（二より、入力側の高調波（特に基本波まわり
の側帯波）を減少させることができる。
本発明のサイクロコンバータ装置は定格負荷まではＱ８
＝０で一定（二制卸され、上記の理由から入力側の高調
波を低減させる効果を有する。さらに定格負荷をこえる
運転においでもミクロ的＋；Ｑｓ＝傘 Ｑｓ＝一定（−制御され、入力側電流の高調波を低減さ
せる効果を有する。
＝０で一定（二制卸され、上記の理由から入力側の高調
波を低減させる効果を有する。さらに定格負荷をこえる
運転においでもミクロ的＋；Ｑｓ＝傘 Ｑｓ＝一定（−制御され、入力側電流の高調波を低減さ
せる効果を有する。
第１図の装置は単相負荷についで説明したが、２相ある
いはそれ以上の多相負荷でも同様（−できることは言う
までもない。またΔ結線のサイクロコンバータ（二つい
ても同様に適正可能であり、その細氷発明の要旨を変更
しない範囲で実施出来るものである。
いはそれ以上の多相負荷でも同様（−できることは言う
までもない。またΔ結線のサイクロコンバータ（二つい
ても同様に適正可能であり、その細氷発明の要旨を変更
しない範囲で実施出来るものである。
以上のように、本発明のサイクロコンバータ装置によれ
ば、過負荷運転時においても、循環電流式サイクロコン
バータの特徴（すなわち、出力電流歪みが少なく出力周
波数上限値を高くできる）を維持することができ、安定
した運転が可能となる。また、定格負荷運転までは受電
端の力率を常に１（二保つことができ、しかもサイクロ
コンバータの受電端ζ；接続される進相コンデンサ容量
を格別に増加させることはない。故に過負荷運転のため
の電源トランスや変換器（コンバータ）の容量増加もわ
ずかで済み、効率の良い運転が可能となる。
ば、過負荷運転時においても、循環電流式サイクロコン
バータの特徴（すなわち、出力電流歪みが少なく出力周
波数上限値を高くできる）を維持することができ、安定
した運転が可能となる。また、定格負荷運転までは受電
端の力率を常に１（二保つことができ、しかもサイクロ
コンバータの受電端ζ；接続される進相コンデンサ容量
を格別に増加させることはない。故に過負荷運転のため
の電源トランスや変換器（コンバータ）の容量増加もわ
ずかで済み、効率の良い運転が可能となる。
さら（二過負荷運転時Ｃ二おいても受電端の無効電力指
令値Ｑ、 が変化するだけでいぜんとして無効電力制
御は継続しており、ミクロ的−二）まＱ、＝一定制御が
保持される。故に無効電力変動に伴なう入力側の高調波
（％に基本波まわりの側帯波）を減少させることができ
る。
令値Ｑ、 が変化するだけでいぜんとして無効電力制
御は継続しており、ミクロ的−二）まＱ、＝一定制御が
保持される。故に無効電力変動に伴なう入力側の高調波
（％に基本波まわりの側帯波）を減少させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のサイクロコンバータ装置の実施例を示
す構成図、第２図は第１図の装置を説明するための電圧
電流ベクトル図、第３図は第１図の装置の無効電力指令
値回路の具体的な実施例を示す構成図、第４図は第１図
の装置を説明するための負荷電流振幅値Ｉｍに対する無
効電力指令値ネ Ｑ、及び循環電流ＩＯの関係図である。 ＢＯ２・・・３相交流電源の電線路 ＣＡＰ・・・進相コンデンサ ＴＲ・・・電源トランス ＣＣ・・・サイクロコンバータ本体 ５０人Ｄ・・・負荷 ８８Ｐ、８８Ｎ・・・正群及び負群コンバータＬＯｆ
ｌ ＬＯＲ・・・直流リアクトルＣＴ、 、ＣＴいＣＴ
、 、ＣＴＰｌ、、、電流検出器ＦＴ、・・・電圧検出
器 ＶＡＲ・・・無効電力演算回路 Ｃ１・Ｃ７・Ｃｓ・Ｃ４・・・比較器 人８９人、・・・加算器 飄・・・乗算器 ＡＢＳ・・・絶対値回路 に、 ・・・反転増幅器 Ｇｐｔ （Ｓ）・・・速度制御補償回路ＨＱ（Ｓ）・・
・無効電力制御補償回路Ｇｔ、（８）・・・負荷電流側
＃補償回路Ｇｏ（Ｓ）・・・循環電流制御補償回路ＦＱ
・・・無効電力指令値回路 ＰＨＰ、ＰＨＮ・・・位相制卸回路 （７３１７） 代理人弁理士 則 近 憲 佑 （ほ
か１名）し−−一”−−−−−ｍ 第１図 第２図 第３図
す構成図、第２図は第１図の装置を説明するための電圧
電流ベクトル図、第３図は第１図の装置の無効電力指令
値回路の具体的な実施例を示す構成図、第４図は第１図
の装置を説明するための負荷電流振幅値Ｉｍに対する無
効電力指令値ネ Ｑ、及び循環電流ＩＯの関係図である。 ＢＯ２・・・３相交流電源の電線路 ＣＡＰ・・・進相コンデンサ ＴＲ・・・電源トランス ＣＣ・・・サイクロコンバータ本体 ５０人Ｄ・・・負荷 ８８Ｐ、８８Ｎ・・・正群及び負群コンバータＬＯｆ
ｌ ＬＯＲ・・・直流リアクトルＣＴ、 、ＣＴいＣＴ
、 、ＣＴＰｌ、、、電流検出器ＦＴ、・・・電圧検出
器 ＶＡＲ・・・無効電力演算回路 Ｃ１・Ｃ７・Ｃｓ・Ｃ４・・・比較器 人８９人、・・・加算器 飄・・・乗算器 ＡＢＳ・・・絶対値回路 に、 ・・・反転増幅器 Ｇｐｔ （Ｓ）・・・速度制御補償回路ＨＱ（Ｓ）・・
・無効電力制御補償回路Ｇｔ、（８）・・・負荷電流側
＃補償回路Ｇｏ（Ｓ）・・・循環電流制御補償回路ＦＱ
・・・無効電力指令値回路 ＰＨＰ、ＰＨＮ・・・位相制卸回路 （７３１７） 代理人弁理士 則 近 憲 佑 （ほ
か１名）し−−一”−−−−−ｍ 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）交流電源と、当該交流電源から電力供給を受ける
循環電流式サイクロコンバータ本体と、当該サイクロコ
ンバータから電力供給を受ける単相又は多相負荷と、前
記サイクロコンバータの受電端に接続された進相コンデ
ンサと、前記サイクロコンバータの出力電流（負荷に供
給する電流）を制御する手段と、前記サイクロコンバー
タの循環電流を制御する手段と、前記サイクロコンバー
タの受電端の無効電力を制御するため、上記循環電流制
御手段に指令値を与える手段と、前記サイクロコンバー
タの出力電流の値に応じて上記無効電力制卸手段に与え
る指令値を変える手段とからなるサイクロコンバータ装
置。 - （２）前記無効電力制御の指令値を与える手段は、負荷
電流が定格値以下の場合、無効電力指令値を零として与
え、定格電流を超える運転では、負荷電流の大きさに比
例して無効電力指令値（遅れ）を増加させるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のサイ
クロコンバータ装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60124281A JPS61285072A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | サイクロコンバ−タ装置 |
| DE8585309478T DE3586534T2 (de) | 1984-12-27 | 1985-12-24 | Steuerungsverfahren fuer einen zyklokonverter und einrichtung dafuer. |
| EP85309478A EP0186513B1 (en) | 1984-12-27 | 1985-12-24 | Control method for cycloconverter and control apparatus therefor |
| CA000498568A CA1257326A (en) | 1984-12-27 | 1985-12-24 | Control method for cycloconverter and control apparatus therefor |
| KR1019850010025A KR890004591B1 (ko) | 1984-12-27 | 1985-12-27 | 사이클로 콘버터 장치 및 그 제어방법 |
| US06/813,985 US4670826A (en) | 1984-12-27 | 1985-12-27 | Control method for cycloconverter and control apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60124281A JPS61285072A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | サイクロコンバ−タ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285072A true JPS61285072A (ja) | 1986-12-15 |
| JPH0470871B2 JPH0470871B2 (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=14881453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60124281A Granted JPS61285072A (ja) | 1984-12-27 | 1985-06-10 | サイクロコンバ−タ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285072A (ja) |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP60124281A patent/JPS61285072A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0470871B2 (ja) | 1992-11-12 |
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