JPS62173989A - 電流形ｇｔｏインバ−タの無効電力処理回路 - Google Patents

電流形ｇｔｏインバ−タの無効電力処理回路

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JPS62173989A
JPS62173989A JP61013482A JP1348286A JPS62173989A JP S62173989 A JPS62173989 A JP S62173989A JP 61013482 A JP61013482 A JP 61013482A JP 1348286 A JP1348286 A JP 1348286A JP S62173989 A JPS62173989 A JP S62173989A
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は電流形ＧＴＯインバータの無効電力処理回路に
関する。
Ｂ０発明の概要 本発明は、負荷側の無効電流をフライホイール回路で整
流してコンデンサの電圧でサージ電圧全吸収するのに、
このコンデンサの過充１！電荷を直流側に回生ずる無効
電力処理回路において、コンデンサと直流側との間に順
方向に接続した一対のＧＴＯサイリスタによる放電を行
わせることにより、 回路素子数を少なくインバータの高周波運転及び加減速
運転での無効電力処理ができるようにしたものである。
Ｃ０従来の技術 ＧＴＯ（ゲートターンオフ）サイリスタをインバータ主
回路スイッチ素子とした電流形ＧＴＯインバータは、Ｇ
ＴＯサイリスタが自己消弧能力を有することから転流回
路が不要となるが、誘導電動機などリアクタンス成分金
持つ負荷の駆動には負荷のりアクタンス分による転流サ
ージ電圧でＧＴｏサイリスタを破損する虞れがある。
このような転流サージ電圧全吸収処理するものとして、
第３図に示す処理回路を本願出願人は既に提案している
（特開昭５９−１６５９７０号公報）。同図において、
サイリスタのゲート位相制御による順変換器１の直流出
力は直流リアクトル２Ａ、２Ｂを通して平滑直流電流１
ｄにされ、この直流＊流がインパータネ体３によって交
流電流に変換されて負荷となる誘導′１駆動４に供給さ
れる。インバータ本体３は主回路スイッチ素子としてＧ
ＴＯｆイリスタＧ１〜Ｇ６がブリッジ構成され、各サイ
リスタは導通期間が電気角１２０度幅としてＧ１．　Ｇ
・＊　ａ、　ｌ　Ｇｌ　＋　Ｇｌ　＊　Ｇ４の導通順序
で６０度毎に点弧され、交流電流として１２０度幅の矩
形波交流が取出される。
このインバータ動作において、１周期中に６回の転流が
行われ、この転流毎に各サイリスタアームに現われる転
流サージ電圧を吸収及び無効電力を電源に回生ずるため
に、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に交流側が接続され九ダイオード
Ｄ、〜ＤＡからなるブリッジ構成のフライホイール回路
５と、このフライホイール回路５に接続された無効電力
処理回路６が設けられる。この動作は電動機４からの転
流サージエネルギーはフライホイール回路５で整流され
て処理回路６のコンデンサＣ，の充電電流として吸収さ
れ、このコンデンサＣ２の過充電には処理回路６のＧＴ
ＯサイリスタＧ？＊ＧＩの点弧によって順変換器１の直
流側に回生される。
ＧＴＯサイリスタＧ７　＊　ｃ、は、コンデンサＣ，の
電圧ｅａｔが順変換器１の直流出力電圧ｅｄよりも一定
値以上高くなったときに同時点弧され、和動巻のりアク
ドルＬ、、　−＋　Ｇ　Ｔ　ＯサイリスタＧ、→コンデ
ンサＣ１→ＧＴＯサイリスタＧ丁→リアクトルＬ□の経
路で直流側に電力回生する。この回生動作でコンデンサ
ＣＩの放電が直流側電圧以下になるタイミングでＧＴＯ
サイリスタＧ？＋Ｇｌが同時にターンオフ制御される。
このＧＴＯサイリスタＧ？ｅＧｌのターンオフ後、リア
クトルＬｒ１　　＋　Ｌｆ！に蓄積された電磁エネルギ
ーはりアクドルＬ□→ダイオードＤ。
→コンデンサＣ８→ダイオードＤ、→リアクトルＬ□の
経路でコンデンサＣＩの充電として吸収される。
Ｄ１発明が解決しようとする問題点 従来の無効電力処理回路では、リアクトル”ｒｌ　ｔＬ
ｒｆは放電電流の抑ｆｔｔｌＪ及び順変換器１の出力電
圧とコンデンサＣＩの電圧との差金補償するために設け
られ、またこのリアクトルＬｒＩ、Ｌｒｔのエネルギー
吸収のためにダイオードＤ＠ＩＤｓが設けられる。
従って、従来回路では無効電力処理の主回路に和動巻リ
アクトルＬｒｌ　　＊　ＬｒｌとＧＴＯサイリスタＧ、
、Ｇ、とダイオードＤａ　ｌ　Ｄ９　ｋ必要とし、回路
の複雑化、コストアップになるものであった。
また、電動機４を４象現運転しようとすると。
電動機４の回生時には直流側への回生のみではコンデン
サＣ３の電圧全抑制できなくなり、第４図示の無効電力
処理回路６人のように、ＧＴＯサイ１ノスタＧ　＠　＋
　Ｇ　１０によって順変換器１を通した交流電源側への
回生をし、この回生にリアクトルし１％　＊　ｔ、。
の存在によるダイオードＤ、。、　Ｄ、、　’ｆｒ：設
けることを必要とし、一層の回路素子数の増加、コスト
アップになる。
さらに、リアクトルＬｒｌ　　ｒ　Ｌｒｌとコンデンサ
Ｃ１との時定数から処理周波数範囲が制約され、高速誘
導電動機の可変速制御を難しくする。
Ｅ６問題点を解決するための手段と作用本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたもので、コンデンサの正負極に
夫々順方向に接続され順変換器の正負極側に該コンデン
サの光電電荷を放電する一対のＧＴＯサイリスタと、こ
の一対のＧＴＯサイリスタを点弧してコンデンサの過充
′に１！荷全放電させかつ順変換器のスイッチ素子を順
変換動作に必要な期間点弧パルスを与え続ける制御回路
とを備え、コンデンサの放電電流は直流電流として回生
じ、この放電による順変換器のスイッチ素子の消弧を放
電終了で再点弧させる。
Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
同図において、無効電力処理回路７の主回路は、フライ
ホイール回路６の直流側に接続されたコンデンサＣ８と
、このコンデンサＣ３の正負極に夫々順方向で一端が接
続され他端が順変換器１の直流側圧、負極に夫々接続さ
れた一対のＧＴＯサイリスタＧ？　ｒ　ａ、とから構成
される。
この主回路構成において、ＧＴＯサイリスタＧ？ｗＧｓ
は、インバータ本体３の転流動作の都度点弧制御されて
直流側への無効電力の回生を行い、この回生はｔＸｓ機
４のカ行時及び回生時共に同様に行われる。このＧＴＯ
”ｌ−イリスタｃ？Ｉ　ｃ、の点弧によるコンデンサＣ
１から直流側への放電には従来のりアクドルＬｒｌ　ｔ
　”ｒ！が省略され、該放電期間の放゛ば電流は直流電
流Ｉｄで抑えられる。−また、この放電時には順変換器
１の各サイリスタには逆電圧がかかってその消弧が起き
る。そこで、順変換器１の各サイリスタの点弧制御には
、そのゲートパルスとして各サイリスタに必要とする導
通期間中与え膀け、処理回１に！！７側からの放電終了
時にゲートパルスで再点弧するよりにしておく。
このような主回路と制御回路による動作を以下に詳細に
説明する。
（１）転流動作 インバータ本体３を６ステツプで駆動するとき、インバ
ータ本体３では１周期中に６回の転流が行われる。谷転
流は同様に行われ、ここでは上側アームのＵ相からＶ相
（ＧＴＯサイリスタＧ、からＧｓ）への転流について説
明すると、第２図（Ａｌに示す単流期間にＧＴＯサイリ
スタＧ＋ｅオフすると同時にＧＴＯサイリスタＧ、にゲ
ート信号を印加すると、まずＧＴＯサイリスタＧ、に流
れていた直流を流はそのスナバ回ｗｒ＜図示しないフに
移って該スナバ回路のコンデンサ電圧電する。このコン
デンサ電圧が無効電力処理回路中のコンデンサＣＩの電
圧と等しくなると、直流電流がＧＴＯサイリスタＧｓに
移り、第２図（ＢＪに示す転流重なり期間になる。ＧＴ
ＯサイリスタＧ、に移った電流は負荷インダクタンスの
ためにＶ相のほかにダイオードＤ、→コンデンサＣ８→
ダイオードＤ４→Ｕ相へと分流する。従って、ＵＶ相間
に発生する過渡電圧はコンデンサＣ０の電圧に制限され
る。また、ダイオードＤ４が導通すると、ダイオードＤ
、にはＵＷ相間の電圧がかかり、ダイオードＤ、も導通
ずる。但し、電動機４のすべりが小さく、力率が悪いと
きにはダイオードＤ、は逆バイアスとなり、導通状態と
はならない。
転流重な９期間でＵ相［流の減少と共にＶ相電流が増力
口し、直流電流１ｄに達すると再び単流期間になる。
（２）放電動作 インバータ本体３での転流中に光′１されたコンデンサ
Ｃ，のＰｄｔ荷はＧＴＯサイリスタＧＴ　ｗ　Ｇｌ。
点弧によって直流側に放電される。このＧＴＯサイリス
タＧＹ　＋　ｃ、は１周期に６匿すなわち各転流の直前
に放電を行り。この放電中、順変換器１の各サイリスタ
はコンデンサＣ８の電圧によって逆バイアスとなって消
弧する。一方、放電電流ｉｃは直流電流ｔ、１と同じ大
きさになる。
そして、放電終了時には順変換器１の各サイリスクには
それに必要な期間ゲートパルスが与え続けられているこ
とから、再点弧で順変換を行う。
従って、ＧＴＯ？イリスタＧ、、Ｇ、による放電電流は
直流電流で抑えられるが％電動機４の加減速運転による
カ行時１回生時共に同じ動作で放電を得ることができる
。なお、回生時には順変換器１の出力電圧ｅ（１の平均
値が負になれば良く、瞬時的に電圧ｅｄが正になっても
何ら問題はない。
本発明の実験として、電動機４に定格４００Ｈｚ。
８００　Ｗ　、　２００　Ｖ　、　ａ２　Ａ　、　２３
１０Ｏｒｐｍのものを使ってコンデンサＣ３の電圧１６
０Ｖ一定にする放′ぼ期間節ｊ御をし、出力線間電圧ば
Ｖ／ｆ＝α６となるように制御し、インバータ周波数を
＋２００Ｈｚから一２Ｏ０Ｈｚまでの正逆転運転及び５
０Ｈｚ→２００迅→５０Ｈｚの加減速運転した結果、負
荷時、無負荷時及び回生時共に安定な動作になること全
確認し次。
また、インバータ出力波形は２００Ｈｚ運転においても
低い過渡電圧で転流は速やかに完了していることを確認
した。
Ｇ０発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、コンデンサの通光′ｖ
Ｌ′ｇＬ荷を直流側に放電するのに一対のＧＴＯサイリ
スタのみとして直流電流への回生とするため、従来の和
動者リアクトル及びこれに伴うダイオードを不要にした
回路素子数の大幅な低減を因ることがでさ、またリアク
トルの省略に伴って高周波運転、可変周波数範囲の拡大
を可能にする無効′１力処理になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（Ａ）
及び第２図（ＢＪは第１図における転流動作説明のため
の電流系統図、第３図は従来の回路図、第４図は従来の
他の回路図である。 １・・・順変換器、２Ａ、２Ｂ・・・直流リアクトル、
３・・・インバータ本体、４・・・誘導電動機、６・・
・フライホイール回路、８．６Ａ、７・・・無効電力処
理回路、Ｇｌ　ｗ　ａ、・・・ＧＴＯサイリスタ、ＤＩ
　ｒ　ＤＩ・・・ダイオード、Ｃ１・・コンデ／す％Ｇ
Ｙ　ｔ　ａ、・・・ＧＴＯサイリスタ。 第２図（Ａ） 麟流期間の乞弐系統図 ２Δ 第２　［（Ｂ） ＆涜ｆＨり明間句！１計暁面 フΔ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スイツチ素子のゲート位相制御による順変換器から直流
    リアクトルを介した直流電流を得、この直流電流をＧＴ
    Ｏサイリスタのブリツジ接続になるインバータ本体で交
    流電流に変換して負荷を駆動し、前記インバータ本体の
    出力側に交流側が接続されたダイオードブリツジ構成の
    フライホイール回路で負荷側からの無効電流を整流し、
    このフライホイール回路の直流側に接続されるコンデン
    サで負荷側の転流サージ電圧を吸収するようにした電流
    形ＧＴＯインバータにおいて、前記コンデンサの正負極
    に夫々順方向に接続され前記順変換器の正負極側に該コ
    ンデンサの充電電荷を放電る一対のＧＴＯサイリスタと
    、この一対のＧＴサイリスタを点弧して前記コンデンサ
    の過元電荷を放電させかつ前記順変換器のスイツチ素子
    順変換動作に必要な期間点弧パルスを与え続け制御回路
    とを備えたことを特徴とする電流形ＧＯインバータの無
    効電力処理回路。
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