JPS6137865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

装置の背景 発明の分野 この発明は、一般に変換装置、特に交流回路と
直流回路の間で電気エネルギーを互換するための
電力変換装置に関するものである。 従来の技術の説明 交流回路と直流回路の間で電気エネルギーを互
換するように接続されたサイリスタのような制御
整流素子を利用する型式の変換装置には、制御整
流素子の導通角を制御するための或る種の位相制
御器が必要である。導通角は電力コンバータの負
荷電流または負荷電圧のような所定のパラメータ
を調整するために制御される。 交換装置を適正動作させるには、位相制御器と
電力コンバータの同期動作を維持することが重要
である。換言すれば、電力コンバータの制御整流
素子へ印加されるゲート・ドライブ信号の導通角
は、整流エンド・ストツプおよび反転エンド・ス
トツプと称される所定の両眼界内に押し込められ
なければならない。 英国特許第1431832号は、単一の合成エンド・
ストツプ信号を発生させこの合成エンド・ストツ
プ信号を使用して変換装置の全チヤネルを制御す
る構成を開示する。合成エンド・ストツプ信号は
複数のタイミング波形のセグメントで形成され、
セグメントの選び方は導通角で決められる。エン
デ・ストツプ信号は第１および第２の閾値回路へ
印加され、これらの閾値回路は導通角が何時その
限界に達するかを検出し、そして誤差信号がその
限界を越える動作を要請している限り導通角はそ
れぞれの限界に維持される。前記英国特許の変換
装置およびそのエンド・ストツプ機能は過度なろ
波作用を行なうことなく満足に作用する。 この発明の目的は、精度および雑音不感性を維
持ないし改善しながら、コストと回路の複雑さの
一方もしくは両方を不当に増大することなく、一
方もしくは両方のエンド・ストツプのための調節
範囲を有する変換装置を提供することである。 この目的に鑑み、この発明は、多相交流電源
と、負荷回路と、前記交流電源と前記負荷回路の
間で電気エネルギーを互換するように接続された
幾つかの制御整流素子を有するコンバータ手段
と、このコンバータ手段の所定のパラメータに応
答する帰還信号を供給する手段と、前記コンバー
タ手段の所望動作を示す基準信号を供給する手段
と、前記帰還信号および前記基準信号に応答して
誤差信号を供給する手段と、を備えた変換装置に
おいて、前記交流電源に応答する第１複数の論理
信号であつて、その各々が前記交流電源のそれぞ
れのライン間電圧から所定の角度だけ移相される
ものを供給する第１手段と、第２複数の論理信号
であつて、その各々が前記幾つかの制御整流素子
のうちの選ばれた制御整流素子の点弧を開始させ
るものを逐次供給する第２手段と、前記第１複数
の論理信号および前記第２複数の論理信号から所
定の論理信号論理的に組み合わせ、各制御整流素
子の第１エンド・ストツプ信号および第２エン
ド・ストツプ信号を供給するための第３手段と、
前記誤差信号並びに前記第１エンド・ストツプ信
号および第２エンド・ストツプ信号に応答し、前
記誤差信号によつて要望されたように、たゞし前
記第１エンド・ストツプ信号および前記第２エン
ド・ストツプ信号の範囲内で、前記第２手段に次
の論理信号を出させて関連した制御整流素子を点
弧させる第２手段用信号を供給する位相制御手段
と、を含むことを特徴とする変換装置にある。 発明の要約 簡単に云つて、この発明は、交流回路と直流回
路の間で電力を互換するように接続されかつ所定
のシーケンスで点弧される制御整流素子を含む型
式の改良した変換装置を開示する。変換装置は、
その実際の動作と所望の動作とのどんな差も示す
誤差信号に応答して制御整流素子の導通角を制御
するための位相制御器を含む。 位相制御器は導通角を所定の整流エンド・スト
ツプと反転エンド・ストツプの間に押し込めるた
めのエンド・ストツプ手段を含み、エンド・スト
ツプ機能は複数の論理信号によるデイジタル方法
で生じられる。エンド・ストツプ手段は、多相電
源の種々のライン電圧から所定の角度だけ移相さ
せられる複数の論理信号を供給するための第１手
段を含む。選ばれた一対の論理信号は各制御整流
素子と関連付けられ、一対の論理信号のうちの第
１論理信号は制御整流素子の整流エンド・ストツ
プと関連付けられるが、第２論理信号は反転エン
ド・ストツプと関連付けられる。 第２手段は、関連制御整流素子を点弧させ始め
る論理信号を逐次供給する。各論理信号はシーケ
ンス中の次の論理信号が現われるまで持続する。 第３手段は、第１手段から供給される各制御整
流素子用第１論理信号および第２論理信号の各々
を、所定の点弧シーケンス中の直前の制御整流素
子と関連する第２手段からの論理信号と論理的に
組み合わせる。誤差信号が両エンド・ストツプ間
に入る点弧角要請になる限り、第２手段は誤差信
号の直接制御下にある。もし誤差信号が整流エン
ド・ストツプを通過して進ませられる点弧角を要
請するならば、第３手段によつて供給される整流
エンド・ストツプ信号は、整流エンド・ストツプ
角に達するまで、シーケンス中の次の論理信号を
第２手段が供給するのを禁止する。もし誤差信号
が反転エンド・ストツプ角を超えて遅らされる点
弧角を要請するならば、第３手段によつて供給さ
れる反転エンド・ストツプ信号は、反転エンド・
ストツプ角に達する時、シーケンス中の次の論理
信号を第２手段に無理に供給させる。 整流エンド・ストツプ信号と反転エンド・スト
ツプ信号との一方もしくは両方は、調節範囲内の
所定のエンド・ストツプ角を可調節に選択するた
めに、可調節遅延回路へ印加され得る。 この発明は、添付図面に一例として示した実施
例についての以下の詳しい説明からもつと容易に
明らかとなるだろう。 望ましい実施例の説明 第１図はこの発明の変換装置１０を示す。この
変換装置１０をエレベータ装置に適用した場合に
ついて図示しかつ説明するが、この発明は他の用
途にも等しく適用できるので、上述した特定の例
に制限されるべきではない。 詳しく説明すれば、変換装置１０は、電機子１
４および界磁巻線１６を有する直流駆動電動機１
２を含む。電機子１４は可調節直流電源へ電気的
に接続されている。この直流電源は図示のような
デユアル・コンバータ１８でも良いし或は単一の
コンバータでも良い。 デユアル・コンバータ１８は、互に逆並列に接
続された３相全波整流素子ブリツジであり得る第
１コンバータ・バンク、第２コンバータ・バン
クをそれぞれ含む。各コンバータ・バンクは複
数個の固体制御整流素子を含む。例えば、コンバ
ータ・バンクは交流回路と直流回路の間で電力
を互換するように接続された制御整流素子Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，およびＱ６を含む。交
流回路は交流電源２２並びにライン導体Ａ，Ｂお
よびＣを含む。直流回路は母線３０および３２を
含み、これらの母線３０および３２へ直流駆動電
動機１２の電機子１４が接続されている。デユア
ル・コンバータ１８は、制御整流素子の導通角す
なわち点弧角を制御することにより電機子１４へ
印加される直流電圧の値を調節できるのみなら
ず、所望時にどちらかのコンバータ・バンクを選
んで作動させることにより電機子１４に流れる直
流電流の方向を反転させることもできる。第１コ
ンバータ・バンクが動作している場合電機子１
４の電流は母線３０から母線３２へ流れるが、第
２コンバータ・バンクが動作している場合電流
は母線３２から母線３０へ流れる。 直流駆動電動機１２の界磁巻線１６は直流電源
３４へ接続されており、この直流電源３４は第１
図では電池として表わされているが、単一のコン
バータのような任意適当な電源を使用しても良
い。 直流駆動電動機１２は破線３６で示した駆動軸
を含み、この駆動軸３６へ駆動網車３８が取り付
けられている。この駆動網車３８へ掛け渡されて
いるロープ４２は、その一端にエレベータかご４
０が、そしてその他端につり合いおもり４４が結
ばれている。エレベータかご４０は、階４７のよ
うな複雑の階（これらの階にエレベータかごが就
役する）がある建物の昇降路４６中に配置され
る。 エレベータかご４０の運転モータドよび昇降路
４６中のその位置は乗場選択器４８で制御され、
この乗場選択器４８は電機子１４および直流駆動
電動機１２へ印加される電圧の極性を選ぶ。電機
子１４へ印加される直流電圧の値は適当な速度パ
ターン発生器５０から供給される速度指令信号
VSPに応答する。 速度パターン発生器５０は、乗場選択器４８か
らの信号に応答して速度指令信号すなわち速度パ
ターンVSPを供給する。適当な乗場選択器および
速度パターン発生器は英国特許第1436743号に示
されている。 速度指令信号VSPに応答してエレベータかご４
０の速度従つて位置を制御するための適当な制御
ループは、エレベータかご４０の実速度に応答す
る信号を供給する回転速度計５２を含む。速度指
令信号VSPは速度パターン処理器５４で処理さ
れ、処理された速度指令信号VSP′は誤差増幅器
５６中で回転速度計５２からの実速度信号と比較
される。出力信号RBは、電流比較回路６０によ
り動作中のコンバータ・バンクを流れる実際の電
流と比較される。適当な速度パターン処理器は同
日付で出願した特願昭55−101382号（特開昭56−
23178号公報）に開示されており、また誤差信号
を適切に補償することは英国特許第1555520号に
開示されている。 変換装置１０は、電流帰還を使つてコンバータ
を事実上電流増幅器として作動させるために、閉
電流ループ・モードで作動される。電流比較回路
６０は、誤差増幅器５６からの出力信RBを単方
向信号に変換するスイツチング増幅器６２を含
む。電流比較回路６０は、バンク・セレクタ６
４、誤差増幅器６６および電流整流器６８も含
む。スイツチング増幅器６２は誤差増幅器５６の
出力信号RBを単方向信号に変換する。変換器７
０はライン導体Ａ，ＢおよびＣに流れる電流に応
答する信号を供給し、そして電流整流器６８は抵
抗７２の両端間に単方向電圧信号IUを供給す
る。導体PSCは電力供給共通導体である。 単方向電流帰還信号IUは、負荷回路を流れる
電流の方向とは無関係に、負荷回路を流れる電流
の値に比例する。出力信号RBは双方向性であ
り、その極性は電流が負荷回路をどちらの方向に
流れるべきか、すなわちどちらのコンバータ・バ
ンクが動作すべきかを示し、そしてその値は負荷
電流の所望値を示す。 スイツチング増幅器６２はスイツチング信号
_Oに応答して出力信号すなわち双方向基準信号RB
を切換え、事実上単方向性の基準信号RUを供給
する。スイツチング増幅器６２用のスイツチング
信号_Oを供給するための情報はバンク・セレク
タ６４によつて提供される。このバンク・セレク
タ６４は論理回路および所定の系統パラメータに
よりスイツチング信号_Oおよびその相補補信号
Ｑ_Oを発生する。 単方向基準信号RUと単方向電流帰還信号IUは
誤差増幅器６６中で比較され、そして両者の差に
応答する値および極性の誤差信号VCが発生され
る。電流比較回路６０は英国特許第1431832号に
開示されたものと同じであつて良いので、こゝに
は詳しく説明しない。 誤差信号VCは位相制御器８０へ印加され、こ
の位相制御器８０は第１コンバータ・バンク、
第２コンバータ・バンクへそれぞれ点弧パルス
FP，FPを供給する。点弧パルスは誤差信号
VCに応答して制御整流素子の点弧角を制御す
る。コンバータ・バンクの切換え従つてどちらの
コンバータ・バンクを動作させるべきかを選ぶこ
とはスイツチング信号Ｑ_Oおよび_Oに応答する。
位相制御器８０とデユアル・コンバータ１８の同
期状態を維持するために、点弧角は所定の両限界
すなわちエンド・ストツプ間に維持される。両エ
ンド・ストツプは整流エンド・ストツプおよび反
転エンド・ストツプと称される。信号ESPは反転
エンド・ストツプに達する時位相制御器８０によ
つて供給され、バンク・セレクタ６４へ印加され
る。このバンク・セレクタ６４は、反転エンド・
ストツプ状態に強制する信号BSおよび誤差増幅
器６６をバイアスする信号IBを供給する。 位相制御器８０は、この発明では、電圧制御発
振器（VCO）８２、波形発生器８４、リング・
カウンタ８６、合成関数発生器８８および電源モ
ニタ８９を含む。位相制御器８０の出力はゲー
ト・ドライバ９０へ印加され、このゲート・ドラ
イバ９０はどちらかのコンバータ・バンクが動作
しているかによつて点弧パルスFPまたはFP
を供給する。ゲート・ドライバ９０は上述した英
国特許第1431832号または同日付で出願した特願
昭55−101382号に記載したものと同じであつて良
い。 第２図および第３図は第１図の位相制御器８０
をもう少し詳しく示し、第２図にはVCO８２
が、そして第３図には波形発生器８４、リング・
カウンタ８６および合成関数発生器８８が示され
ている。 詳しく説明すれば、第２図に示したVCO８２
は、ゲートＧ、アノードＡおよびカソードＣを有
するプログラマブル・ユニジヤンクシヨン・トラ
ンジスタ（PUT）１００と、整流エンド・スト
ツプ機能に関連したPNPトランジスタ１０２と、
反転エンド・ストツプ機能に関連したPNPトラン
ジスタ１０４およびNPNトランジスタ１０６
と、デユアル単安定マルチバイブレータ
（MONO）用クロツク・パルスＣを供給するNPN
トランジスタ１０８とを含む。デユアラMONO
は第1MONO１１０および第MONO１１２から成
る。 PUT１００と、抵抗１１０，１１２，１１
４，１１６，１１８，１２４および１２６と、ダ
イオード１１９と、コンデンサ１２０とは電圧制
御発振器の機能を果す。抵抗１２２および１２８
と、コンデンサ１３０と、ツエナーダイオード１
３２および１３４とは発振器動作用の安定化され
た基準電圧を発生し、±15ボルトの供給電圧の変
動による悪影響を最少にする。 トランジスタ１０８と、抵抗１３６．１３８，
１４０，１４１および１４３と、コンデンサ１４
２と、ダイオード１４４，１４６および１４８と
はVCOの出力を増幅しかつ適当なクロツク・パ
ルスＣを第1MONO１１０のトリガ入力端子Ｂへ
供給するように接続されている。 第１図に示した誤差増幅器６６からの誤差信号
VCはPUT１００のゲートＧへ印加される。PUT
１００のアノード電圧VAは、誤差信号VCに応答
するゲート電圧VGよりも少し高くなるまで、抵
抗１２４および１２６を流れる電流によつてコン
デンサ１２０が充電されるについて上昇する。ア
ノード電圧VAがゲート電圧VGよりも少し高くな
る点でPUT１００は導通し始め、コンデンサ１
２０はPUT１００、コンデンサ１４２、並びに
抵抗１１６，１３６および１３８を通して放電
し、トランジスタ１０８にベース・ドライブを供
給する。そうすると、トランジスタ１０８は第
1MONO１１０のためのクロツク・パルスＣを発
生する。コンデンサ１２０の放電後PUT１００
は回復し、上述したプロセスが繰り返される。 VCO繰返し速度は誤差信号VCがゼロの時可変
抵抗１２４で調節されて、交流電源の周波数の所
定倍数である速度を提供する。所定倍数は、電源
が単相か多相か、コンバータ・バンクが全波整流
器ブリツジか半波整流器ブリツジかで決まる。電
源が３相60Hzでデユアル・コンバータ１８が３相
全波整流器ブリツジの場合、各コンバータ・バン
ク毎に６つの点弧チヤネルが必要なので所定倍数
は６である。従つて、クロツク周波数は60×６＝
360Hzである。３相半波整流器ブリツジの場合、
所定倍数は３でクロツク周波数は180Hzである。
単相全波整流器ブリツジの場合、倍数は２でクロ
ツク周波数は120Hzである。従つて、本例では、
ゼロの誤差信号VCでクロツク周波数が360Hzであ
るように可変抵抗１２４が調節される。もし誤差
信号VCが正ならVCO繰返し速度は減少するが、
逆に誤差信号VCが負ならVCO繰返し速度は増加
する。 第４図は、VCO８２の動作を例示する諸波形
を示すグラフである。誤差信号すなわち制御電圧
VCが150で示すようにゼロである時、アノード電
圧VAはゲート電圧VG（この例ではゼロ）を超え
るまでコンデンサ１２０が充電されるにつれてカ
ーブ１５２沿いに負の供給レベルから上昇する。
アノード電圧VAがゲート電圧VGを超えると、
PUT１００は導通し、アノード電圧VAはコンデ
ンサ１２０が放電するにつれてカーブ１５６沿い
に降下し、PUT１００は不導通になり、そして
このプロセスは360Hzの周期で反復される。PUT
１００が点１５４，１５８および１６０で導通し
てコンデンサ１２０が抵抗１３６および１３８を
通して放電する毎に、トランジスタ１０８はそれ
ぞれ１６２，１６４および１６６で示したように
導通状態へ切換わる。トランジスタ１０８が導通
する毎に、第1MONO１１０は抵抗１６８および
コンデンサ１７０でトリガされてその出力端子Ｑ
に現われる出力パルス１７２，１７４および１７
６の幅を制御する。例えば、出力パルス１７２，
１７４および１７６の持続時間は約25マイクロ秒
で良い。第1MONO１１０のＱ出力は第2MONO
１１２のトリガ・パルスとして役立ち、第
2MONO１１２は持続時間が抵抗１８４およびコ
ンデンサ１８６によつて約１ミリ秒に制御される
出力パルス１７８，１８０および１８２を供給す
る。第2MONOの出力パルスは、ゲート・ドライ
バ９０で使用される信号PICと称される。 第1MONOの出力端子Ｑは、抵抗１９０、コン
デンサ１９２およびオア・ゲート１９４を通して
リング・カウンタ８６用の遅らされたクロツク信
号CLも供給する。この遅延時間は５マイクロ秒
で良く、“レイシング（racing）”を除去する。さ
もないと、“レイシング”がゲート・ドライバ９
０の動作中に起る。 誤差信号VCが第４図に１９６で示したように
正の時には、アノード電圧VAがゲート電圧VGに
達するのに長い時間がかゝり、VCOパルス速度
を遅らせる。従つて、アノード電圧VAはPUT１
００が導通する前に点１９８，２００および２０
２までゼロを超えて上昇し、そしてトランジスタ
１０８並びに第1MONO１１０および第2MONO
１１２によつて供給される信号の間隔も増大され
る。同様に、誤差信号VCが２０４で示すように
負の時には、アノード電圧VAがゲート電圧VGに
達するのに要する時間が短くなり、VCOパルス
繰返数を増加させる。従つて、アノード電圧圧は
ゼロに達せず、点２０６，２０８および２１０な
どで点弧を行なわせ、そして第1MONO１１０お
よび第2MONO１１２からの信号はその繰返数が
増加させられる。 遅らされたクロツク信号CLは第３図のリン
グ・カウンタ８６へ印加される。このリング・カ
ウンタ８６は、６ステツプ・カウンタとして働く
ように接続された10進カウンタ／除算器である。
リング・カウンタ８６の出力端子０，１，２，
３，４および５は論理値１信号を逐次供給し、第
1MONO１１０の遅らされたＱ出力であるクロツ
ク信号CLによつてクロツク動作させられる毎に
出力端子から出力端子へ論理値１信号を進める。
第４図のグラフはリング・カウンタ８６の出力端
子０，１，２，３，４および５から逐次供給され
る出力信号を例示する。リング・カウンタ８６
は、リセツトされる時その出力端子０に論理値１
信号２１２を供給する。第1MONO１１０が出力
パルス１７２を供給した数マイクロ秒後に、リン
グ・カウンタ８６は遅らされたクロツク信号CL
によつてクロク動作させられ、そして出力信号０
は論理値０になると同時に出力信号１は論理値１
信号２１４になる。同様に、論理値１信号２１
６，２１８，２２０，２２２はそれぞれ出力信号
２，３，４，５を例示する。出力信号６が２２４
で論理値１信号になる時、この論理値１信号がリ
ング・カウンタ８６をその初期状態へたゞちにリ
セツトさせて出力端子０に論理値１信号２２６を
供給させるように、出力端子６はリング・カウン
タ８６のリセツト入力端子Ｒへ接続されている。
出力信号０〜５はゲート・ドライバ９０へ印加さ
れる。新しい各論理信号が０〜５シーケンスで出
現すると、制御整流素子の別な点弧プロセスが始
まる。制御整流素子はシーケンスＱ１，Ｑ６，Ｑ
３，Ｑ２，Ｑ５およびＱ４で点弧されかつそれぞ
れ出力信号０，１，２，３，４および５で点弧さ
れる。 出力信号０〜５は、各制御整流素子の整流エン
ド・ストツプおよび反転エンド・ストツプの出現
で合成関数発生器８８用の論理信号としても使用
される。 リング・カウンタ８６からの出力信号０〜５で
ある論理信号に加えて、合成関数発生器８８用の
別な論理信号は第１図および第３図に示した波形
発生器８４から供給される。制御整流素子Ｑ１，
Ｑ６，Ｑ３，Ｑ２，Ｑ５およびＱ４の各々は、ラ
イン間電圧Ｖ_AC，Ｖ_BC，Ｖ_BA，Ｖ_CA，Ｖ_CBおよび
Ｖ_ABがそれぞれ正である間に点弧されなければな
らない。波形発生器８４はこれらのライン間電圧
に関連した論理信号を対中性点相電圧Ａ，Ｂおよ
びＣで始めることにより供給する。相電圧はライ
ン間電圧に対して所定の角関係を持つている。相
電圧Ａ，ＢおよびＣすなわち第１図に示したライ
ン導体Ａ，ＢおよびＣの対中性点（対大地）電圧
φＡ，φＢおよびφＣの各々は移相回路２３０，
２３２および２３４へ個別に印加される。これら
移相回路２３０〜２３４は適当なものならどんな
構成のものでも良いが、例えば特願昭55−101382
号に詳しく図示して説明したように構成できる。 第１図に示したように、波形発生器８４は電源
モニタ８９用の信号X′，Y′およびZ′も供給する。
電源モニタ８９は、電源が適正動作している場合
には論理値１であるが適正動作していない場合に
は論理値０である信号GPSを供給する。この信号
GPSは論理値０の場合装置動作を襟止するために
使用され得る。電源モニタ８９も前記特願昭55−
101382号に詳しく示されている。 適当な変圧器（図示しない）は適当な値の波形
φＡ，φＢおよびφＣを供給し、これらの波形は
相電圧Ａ，ＢおよびＣと同期している。波形φ
Ａ，φＢおよびφＣは第５図に例示されており、
この第５図は波形発生器８４によつて供給される
若干の論理信号を明示するグラフである。 波形φＡが点２７０で正になる時、移相回路出
力は論理値０から論理値１へ切換つて点２７０よ
りも所定の電気角だけ遅れた点２７２で論理値１
になる論理信号Ｘを供給するように、移相回路２
３０は構成される。電気角の遅れは所望の整流エ
ンド・ストツプ角を提供するように選ばれる。例
えば、もし所望のエンド・ストツプ角が25゜なら
ば、第５図に示したライン間電圧Ｖ_ACが相電圧波
形φＡよりも30゜遅れるので、点２７０，２７２
間の遅れは55゜であるように選ばれる。従つて、
もし論理信号Ｘの点２７２が波形φＡのゼロ交差
点２７０より55゜遅れるならば、点２７２は第５
図に示したようにライン間電圧Ｖ_ACのゼロ交差点
２７４よりも25゜遅れる。論理信号Ｘは点２７２
から大体180゜の電気角の間持続して点２７６で
論理値０になる。点２７６は波形φＡの負方向性
ゼロ交差点２７８から55゜遅れる。従つて、論理
信号Ｘはライン間電圧Ｖ_ACと関連して間隔のある
一連の論理値１信号２８０，２８２などを提供
し、その相補論理信号は論理信号Ｘの“スペー
ス”中に現われる一連の論理値１信号２８４，２
８６などを提供する。 同様に、第３図にブロツク図で示した移相回路
２３２は波形φＢに応答して第５図に示された論
理信号Ｙおよびを供給する。これらの論理値信
号Ｙおよびは、論理信号Ｘおよびの位相がラ
イン間電圧Ｖ_ACと関連させられたのと同じ方法で
その位相がライン間電圧Ｖ_BAと関連させられる。 移相回路２３４は波形φＣに応答して論理信号
Ｚおよびを供給し、これらの論理信号Ｚおよび
は論理信号Ｘおよびの位相がライン間電圧Ｖ
_ACと関連させられたのと同じ方法でその位相がラ
イン間電圧Ｖ_CBと関連させられる。 後述するように、リング・カウンタ８６からの
６つの論理信号０〜５との論理的組み合わせで、
６つの論理信号Ｘ，，Ｙ，，Ｚおよびの
各々はデユアル・コンバータ１８の第１コンバー
タ・バンクおよび第２コンバータ・バンクの
各々の６個の制御整流素子用整流エンド・ストツ
プおよび反転エンド・ストツプを提供する。 ライン間電圧Ｖ_ACについて指摘したように、ラ
イン間電圧Ｖ_ACに関連した制御整流素子Ｑ１用整
流エンド・ストツプは、論理信号Ｘを論理値０か
ら論理値１へ切換えることによつて提供される。
同様に、第５図から分るように、論理信号はラ
イン間電圧Ｖ_BCに関連した制御整流素子Ｑ６用整
流エンド・ストツプを提供し、論理信号Ｙはライ
ン間電圧Ｖ_BAに関連した制御整流素子Ｑ３用整流
エンド・ストツプを提供し、論理信号はライ間
電圧Ｖ_CAに関連した制御整流素子Ｑ２用整流エン
ド・ストツプを提供し、論理信号Ｚはライン間電
圧Ｖ_CBに関連した制御整流素子Ｑ５用整流エン
ド・ストツプを提供し、かつ論理信号はライン
間電圧Ｖ_ABに関連した制御整流素子Ｑ４用整流エ
ンド・ストツプを提供する。 同様に、６つの論理信号０〜５との論理的組み
合わせで、６つの論理信号Ｘ，、Ｙ，，Ｚお
よびの各々は第１コンバータ・バンクおよび
第２コンバータ・バンクの各々の６個の制御整
流素子用反転エンド・ストツプを提供する。例え
ば、制御整流素子Ｑ１はライン間電圧Ｖ_ACと関連
付けられこのライン間電圧Ｖ_ACが正である間に点
弧されなければならない。ライン間電圧Ｖ_ACの正
方向性ゼロ交差点に続く25゜の角度は制御整流素
子Ｑ１のための整流エンド・ストツプとして選ば
れた。換言すれば、制御整流素子Ｑ１はライン間
電圧Ｖ_ACに対して25゜よりも先に点弧されてはな
らず、そして整流エンド・ストツプ信号は整流エ
ンド・ストツプ角に達するまでそのような点弧を
禁止するために使用される。反転エンド・ストツ
プはライン間電圧Ｖ_ACが負になる前に制御整流素
子Ｑ１を所定の電気角で強制的に導通させるよう
に選ばれなければならない。換言すれば、反転エ
ンド・ストツプ角に達する時まで制御整流素子Ｑ
１が点弧されないならば、反転エンド・ストツプ
信号はその点弧を開始しなければならない。第５
図から分るように、論理信号Ｙはライン間電圧Ｖ
_ACの正半サイクル中にライン間電圧Ｖ_ACの正方向
性ゼロ交差点から145゜の点で論理値０から論理
値１へ切換わる。従つてこの点は反転エンド・ス
トツプ角として選ばれなければならない。所定の
選ばれた遅れ角αを提供し、従つて点２９２に代
えて点２９０で反転エンド・ストツプを提供し、
従つて145゜＋α゜の反転エンド・ストツプ角を
提供するために、145゜の点が基準としてどのよ
うに使用され得るかをこの発明はまた開示する。
よつて、制御整流素子Ｑ１のための反転エンド・
ストツプはライン間電圧Ｖ_ACに関連して論理信号
Ｙによつて提供され、論理信号はライン間電圧
Ｖ_BCに関連して制御整流素子Ｑ６のための反転エ
ンド・ストツプを提供し、論理信号Ｚはライン間
電圧Ｖ_BAに関連して制御整流素子Ｑ３のための反
転エンド・ストツプを提供し、論理信号はライ
ン間電圧Ｖ_CAに関連して制御整流素子Ｑ２のため
の反転エンド・ストツプを提供し、論理信号Ｘは
ライン間電圧Ｖ_CBに関連して制御整流素子Ｑ５の
ための反転エンド・ストツプを提供し、そして論
理信号はライン間電圧Ｖ_ABに関連して制御整流
素子Ｑ４のための反転エンド・ストツプを提供す
る。 各制御整流素子の整流エンド・ストツプおよび
反転エンド・ストツプを提供するための論理信号
Ｘ〜および論理信号０〜５の論理対は、整流エ
ンド・ストツプおよび反転エンド・ストツプの諸
要件を考察することによつて決定できる。例え
ば、制御整流素子Ｑ１の点弧は論理信号が論理値
０から論理値１へゼロ交差することによつて制御
される。論理信号が論理信号ＸとＹの前縁間で論
理値１になる限り、誤差信号VCは点弧角を制御
するように許されるべきである。制御整流素子Ｑ
１の点弧に先行する制御整流素子は論理信号５に
よつて点弧される制御整流素子Ｑ４であり、従つ
て論理信号５は制御整流素子Ｑ１が点弧される時
まで論理値１にあるだろう。よつて、論理信号５
は少なくとも論理信号Ｘの前縁に達するまで維持
されなければならない。この関係は論理信号Ｘと
５のアンド作用によつて論理的に決められ得る。
論理信号Ｘと５のアンド作用の結果論理値１が提
供されるやいなや、誤差信号VCはリング・カウ
ンタを動作させ従つて制御整流素子Ｑ１を点弧す
ることを許される。アンド作用の結果が論理値０
ならば、VCO８２は遅らされたクロツク信号を
供給しない。 単一の合成整流エンド・ストツプ信号CRは
種々のアンド機能のオア作用によつてVCO８２
を制御するために供給される。従つて、合成整流
エンド・ストツプ信号CRは下記の論理関係によ
つて提供され得る。 OR＝（５・Ｘ）＋（０・）＋（１・Ｙ） ＋（２・）＋（３・Ｚ）＋（４・） ………(1) 合成整流エンド・ストツプ信号CRが論理値０
の時、VCO８２はクロツク信号を供給しない、
合成整流エンド・ストツプ信号CRが論理値１の
時、VCO８２は誤差信号VCの制御下にある。も
し誤差信号VCが整流エンド・ストツプ角よりも
早い点弧角を要請するならば、VCO８２は合成
整流エンド・ストツプ信号CRが論理値１になる
やいなやクロツク信号CLを供給するだろう。 論理信号Ｙが論理値１になる時まで制御整流素
子Ｑ１が点弧されていないならば、制御整流素子
Ｑ１は強制的に点弧されるべきである。この点
は、制御整流素子Ｑ１が点弧されるまで論理信号
５が論理値１に留るので、論理信号Ｙと５のアン
ド作用によつて決められ得る。従つて、論理信号
Ｙと５のアンド作用の結果が論理値の時、制御整
流素子Ｑ１は点弧されるべきである。合成反転エ
ンド・ストツプ信号CIは種々のアンド機能のオ
ア作用によつて下記のように提供され得る。 CI＝（５・Ｙ）＋（０・）＋（１・Ｚ） ＋（２・）＋（３・Ｘ）＋（４・） ………(2) 合成反転エンド・ストツプ信号CIが論理値０
の時、誤差信号VCは次の制御整流素子を点弧し
得る。しかしながら、合成反転エンド・ストツプ
信号CIは論理値１になる時にはいつでも次の制
御整流素子をそのシーケンスで強制的に点弧させ
る。 第３図は、上式(1)および(2)で明らかにした論理
機能を提供する合成関数発生器８８の回路略図で
ある。合成関数発生器８８は、RCA社のCD4066
のような第１、第２、第３のクワド（quad）被
制御バイラテラル・スイツチ３００，３０２，３
０４を含む。論理信号０〜５はこれらのスイツチ
の制御入力端子へ供給され、そして論理信号Ｘ〜
も入力される。12個のスイツチは１２の要求さ
れた論理比較を行ない、式(1)の６つのアンド機能
の出力は一緒になつて合成整流エンド・ストツプ
信号CRを提供し、そして式(2)の６つのアンド機
能の出力は一緒になつて合成反転エンド・ストツ
プ信号CIを提供する。従つて、論理信号Ｘが入
力されているスイツチの制御入力端子へ論理信号
０が印加されると、そのスイツチの出力は論理信
号Ｘが論理値１にそして論理信号０が論理値１に
なる（以下同様）まで論理値１にならない。整流
エンド・ストツプおよび反転エンド・ストツプの
各々に対し、制御入力端子へ印加される論理信号
０〜５のうちの１つの論理信号だけが或る瞬間に
論理値１であるので、合成整流エンド・ストツプ
信号CRまたは合成反転エンド・ストツプ信号CI
によつて表わされる出力は或る瞬間論理信号Ｘ〜
のどれか１つだけを表わすことに注目された
い。 下記の表１は各制御整流素子のための論理比較
を都合良く表わす。

【表】 もう一度第２図に戻つて、合成整流エンド・ス
トツプ信号CRおよび合成反転エンド・ストツプ
信号CIがVCO８２に及ぼす影響について説明す
る。整流エンド・ストツプ機能は、PNPトランジ
スタ１０２と、合成関数発生器８８からの合成整
流エンド・ストツプ信号CRが印加される入力端
子CRと、抵抗３０６，３０８，３１０および３
１２と、ダイオード３１４，３１６，３１８およ
び３２０と、ツエナー・ダイオード３２２とを含
む。入力端子CRは抵抗３０６、ダイオード３２
０およびツエナー・ダイオード３２２を介してト
ランジスタ１０２のベースに接続されている。抵
抗３０８は入力端子BSとダイオード３２０、ツ
エナー・ダイオード３２２間の接続点との間に接
続されている。ダイオード３１４，３１６および
３１８はトランジスタ１０２のコレクタと抵抗１
１０，１１２間の接続点３２４との間に接続され
ており、抵抗３１２はこの接続点３２４と電源共
通導体PSCとの間に接続されている。トランジス
タ１０２のエミツタは正の単方向電源（＋）へ接
続されている。従つて、合成整流エンド・ストツ
プ信号CRが論理値０にあつてVCO８２にリン
グ・カウンタ８６用クロツク信号CLを供給させ
ることを誤差信号VCが許されるべきでないこと
を示す時、トランジスタ１０２は導通し、そして
PUT１００のゲート電圧VGはトランジスタ１０
２のエミツタへ印加された正の単方向電源電圧の
値に殆ど達する。しかしながら、PUT１００へ
印加されるアノード電圧VAはゲート電圧VGに達
しないので、PUT１００は導通しない。 第６図は、整流エンド・ストツプ機能の動作を
例示するグラフである。誤差信号VCが負であつ
て、動作中のコンデンサ・バンクからの出力を増
加させることを要求しているとしよう。PUT１
００のアノード電圧VAは３１２でゲート電圧VG
に達するまでカーブ３１０に沿つて上昇し、そし
て３１２でPUT１００は導通してトランジスタ
１０８を３１４で導通させ、従つてこのトランジ
スタ１０８は第1MONO１１０のためのクロツ
ク・パルスＣを供給し、第1MONO１１０はクロ
ツク信号CLを発生し始める。クロツク信号CLが
発生すると、論理信号０を３１６で論理値１にさ
せると同時に論理信号５を３１８で論理値０にさ
せる。論理信号０が論理値１になる時、論理信号
は論理値０にあり、合成整流エンド・ストツプ
信号CRは３２０で論理値０になり、トランジス
タ１０２は３２１で導通し、そしてPUT１００
のゲートへ印加されるゲート電圧VGは３２２で
高レベルになる。論理信号が３２４で事実上高
レベルになる時、合成整流エンド・ストツプ信号
CRは３２６で高レベルになり、トランジスタ１
０２は３２８でオフに切換わり、PUT１００で
のゲート電圧VGは３３０で負の値まで降下し、
そしてカーブ３３２に沿つて上昇中のアノード電
圧VAはゲート電圧VGに達することが許されて再
びPUT１００を導通させる。点弧角は整流エン
ド・ストツプに向つて進行中であり、合成整流エ
ンド・ストツプ信号CRは整流エンド・ストツプ
に達するまでゲート電圧VGを段々長くなる期間
高レベルに維持する毎に段々長くなる期間ゼロで
あることに注目されたい、これは、ゲート電圧
VGが合成整流エンド・ストツプ信号CRおよびト
ランジスタ１０２によつて正常状態へ戻される
時、アノード電圧VAが既にゲート電圧VGを超え
ていることから示される。もし誤差信号VCが一
定の負電圧にあれば、VCO８２の周波数は360Hz
を超えて整流エンド・ストツプに達するまで一定
であるだろう。整流エンド・ストツプに達する
時、VCO８２の周波数は360Hzになるだろう。 反転エンド・ストツプ機能は、合成反転エン
ド・ストツプ信号CIが印加される入力端子CI
と、ダイオード３３６および３３８と、ツエナ
ー・ダイオード３４０と、抵抗３４２，３４４，
３４６，３４８，３５０，３５２，３５４，３５
６および３５８と、コンデンサ３６０とによつて
行なわれる。反転エンド・ストツプ信号CIが論
理値１になる時、VCO８２はクロツク信号CLを
供給してリング・カウンタ８６を進めかつ点弧シ
ーケンス中の次の制御整流素子を点弧させるよう
に強制されるべきであることを思い出されたい。
この機能は入力端子CIをトランジスタ１０６の
ベースへダイオード３３６を介して接続すること
により提供される。合成反転エンド・ストツプ信
号CIが高レベルになる時、トランジスタ１０６
は導通してトランジスタ１０４のベース・ドライ
ブを供給し、もつてこのトランジスタ１０４をタ
ーンオンさせる。トランジスタ１０４が導通する
と、コンデンサ１２０は導通したトランジスタ１
０４、抵抗３４６およびダイオード３３８を通し
て急速に充電される。この充電回路によりコンデ
ンサ１２０の上側（図面において）での電圧すな
わちアノード電圧VAは、ダイオード３１４，３
１６および３１８の電圧降下によつてトランジス
タ１０２が導通している時でさえ、ゲート電圧
VGを超えることに注目されたい。従つて、たと
え合成整流エンド・ストツプ信号CRがゼロであ
つてトランジスタ１０２を導通させても、反転エ
ンド・ストツプ機能は動作中でありかつVCO８
２に反転エンド・ストツプ角でクロツク信号を供
給させる。 上述したように、反転エンド・ストツプ信号を
論理値１へ切換えることは、諸論理信号によつて
提供される反転エンド・ストツプ角に加えられる
所定の遅れ角αの出発点であり得る。この遅れ機
能は抵抗３５２および３５４並びにコンデンサ３
６０によつて行なわれ、抵抗３５２を設定して遅
れ角αの値を選ぶのである。この選択可能な遅れ
機能が図示のように反転エンド・ストツプ機能だ
けに適用されるが、これは所望ならば整流エン
ド・ストツプ機能にも同様に適用できることを理
解されたい。 第７図は、反転エンド・ストツプ機能を理解す
る際に有用なグラフである。誤差信号VCが正で
あつて動作中のコンバータ・バンクからの出力を
減少させることを要求しているとすればPUT１
００のアノード電圧VAは３６４でゲート電圧VG
のレベルに達するまでカーブ３６２沿いに上昇
し、PUT１００を導通させかつトランジスタ１
０８を３６６で導通させる。従つて、論理信号１
が３６８で論理値０になると同時に論理信号２が
３７０で論理値１になるように、リング・カウン
タ８６はクロツク動作させられる。点弧角は、論
理信号４とのアンド作用の結果である３７２で
合成反転エンド・ストツプ信号CIが論理値１に
なるまで、遅らされ続ける。もし遅れ機能が動作
中ならば、少し遅れて（α）トランジスタ１０４
および１０６は３７４で導通してコンデンサ１２
０の急速充電を行なわせ、アノード電圧VAを点
３７６から始めてゲート電圧VGのレベル３７８
まで急速上昇させてPUT１００を導通させ、ト
ランジスタ１０８を３８０で導通させてリング・
カウンタ８６を進ませる。その場合論理信号４は
３８２で終りかつ論理信号５は３８４で始まる。
最初360Hzよりも低かつたVCO８２の周波数は反
転エンド・ストツプVCO８２が動作中の時360Hz
である。 VCO８２の入力端子BSヘバンク・セレクタ６
４から印加される論理値０の論理信号BSは、反
転エンド・ストツプ角に達するまでトランジスタ
１０２を導通させかつVCOがクロツク信号を供
給しないようにすることにより、反転エンド・ス
トツプを強制する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の変換装置を一部概略図で示
すブロツク図、第２図および第３図は一緒になつ
て位相制御器を表わし、第２図は位相制御器中の
VCOの回路図そして第３図は位相制御器中の波
形発生器、合成関数発生器およびリング・カウン
タの回路略図、第４図は第１図および第３図に示
したVCOおよびリング・カウンタの動作を説明
するのに有用な諸波形を示すグラフ、第５図は第
１図および第３図に示した波形発生器の供給する
諸信号を例示するグラフ、第６図は整流エンド・
ストツプ機能を説明するのに有用な諸波形を示す
グラフ、第７図は反転エンド・ストツプ機能を説
明するのに有用な諸波形を示すグラフである。 １０は変換装置、１２は直流駆動電動機、１８
はデユアル・コンバータ、は第１コンバータ・
バンク、は第２コンバータ・バンク、Ｑ１〜Ｑ
６とＱ１′〜Ｑ６′は制御整流素子、２２は交流電
源、４８は乗物選択器、５０は速度パターン発生
器、５４は速度パターン処理器、５６と６６は誤
差増幅器、６０は電流比較回路、６２はスイツチ
ング増幅器、６４はバンク・セレクタ、６８は電
流整流器、７０は変流器、８０は位相制御器、８
２はVCO、８４は波形発生器、８６はリング・
カウンタ、８８は合成関数発生器、９０はゲー
ト・ドライバである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多相交流電源と、 負荷回路と、 前記交流電源と前記負荷回路の間で電気エネル
   ギーを互換するように接続された幾つかの制御整
   流素子を有するコンバータ手段と、 このコンバータ手段の所定のパラメータに応答
   する帰還信号を供給する手段と、 前記コンバータ手段の所望動作を示す基準信号
   を供給する手段と、 前記帰還信号および前記基準信号に応答して誤
   差信号を供給する手段と、 を備えた変換装置において、 前記交流電源に応答する第１複数の論理信号で
   あつて、その各々が前記交流電源のそれぞれのラ
   イン間電圧から所定の角度だけ移相されるものを
   供給する第１手段と、 第２複数の論理信号であつて、その各々が前記
   幾つかの制御整流素子のうちの選ばれた制御整流
   素子の点弧を開始させるものを逐次供給する第２
   手段と、 前記第１複数の論理信号および前記第２複数の
   論理信号から所定の論理信号を論理的に組み合わ
   せ、各制御整流素子の第１エンド・ストツプ信号
   および第２エンド・ストツプ信号を供給するため
   の第３手段と、 前記誤差信号並びに前記第１エンド・ストツプ
   信号および前記第２エンド・ストツプ信号に応答
   し、前記誤差信号によつて要望されたように、
   たゞし前記第１エンド・ストツプ信号および前記
   第２エンド・ストツプ信号の範囲内で、前記第２
   手段に次の論理信号を出させて関連した制御整流
   素子を点弧させる第２手段用信号を供給する位相
   制御手段と、 を含むことを特徴とする変換装置。 ２ 第１エンド・ストツプ信号と第２エンド・ス
   トツプ信号との少なくとも一方を所定の角度だけ
   遅らせる手段を含み、位相制御手段が遅らされた
   エンド・ストツプ信号に応答する特許請求の範囲
   第１項記載の変換装置。 ３ 第２手段によつて供給される各論理信号はそ
   のシーケンス中の次の論理信号が現われるまで持
   続し、第３手段は第１手段からの各論理信号と前
   記第２手段によつて供給される或る選ばれたしか
   し互に異なる論理信号とのアンド作用を行ないか
   つアンド比較の結果のオア作用を行なつて第１エ
   ンド・ストツプ信号を供給する整流エンド・スト
   ツプ手段を含み、前記第１エンド・ストツプ信号
   は前記第２手段が所定の論理レベルにある時前記
   第２手段による前記次の論理信号の発生を禁止す
   るが前記第２手段が前記所定の論理レベルにない
   時前記第２手段による前記次の論理信号の発生を
   許可する特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の変換装置。 ４ 第２手段によつて供給される各論理信号はそ
   のシーケンス中の次の論理信号が現われるまで持
   続し、第３手段は第１エンド・ストツプ信号に関
   連したアンド比較とは違つたアンド比較を使用し
   て第１手段からの各論理信号と前記第２手段によ
   つて供給される或る選ばれたしかし互に異なる論
   理信号とのアンド作用を行ないかつアンド比較の
   結果のオア作用を行なつて第２エンド・ストツプ
   信号を供給する反転エンド・ストツプ手段を含
   み、前記第２エンド・ストツプ信号は前記第２手
   段が所定の論理レベルへ切換わる時前記第２手段
   による次の論理信号を強制的に発生させる特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   変換装置。 ５ 幾つかの制御整流素子は所定のシーケンスで
   点弧され、第１手段は各制御整流素子のための第
   １論理信号および第２論理信号を供給し、前記第
   １論理信号は制御整流素子が点弧され得る時に状
   態変化し、前記第２論理信号は制御整流素子がま
   だ点弧されていないならば点弧されるべき時に状
   態変化し、第２手段によつて供給される各論理信
   号はそのシーケンス中の次の論理信号が供給され
   るまで持続してそのシーケンス中の次の制御整流
   素子を点弧させ、第３手段は、その関連第１論理
   信号と所定の点弧シーケンス中の直前の制御整流
   素子に関連する第２手段論理信号とを論理的に組
   み合わせることによつて各制御整流素子のための
   第１エンド・ストツプ信号を供給し、またその関
   連第２論理信号と前記所定の点弧シーケンス中の
   直前の制御整流素子に関連する第２手段論理信号
   とを論理的に組み合わせることによつて各制御整
   流素子のための第２エンド・ストツプ信号を供給
   する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の変換装置。