JPS6311910Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直列ダイオード方式の電流形インバー
タ装置に係り、特に軽負荷時或は順変換部の制御
角が大きい範囲で動作する場合にみられる電流断
続時の、インバータの不安定現象を解決するよう
にしたインバータ装置を提供しようとするもので
ある。

直列ダイオード方式の電流形インバータ装置は
よく知られているように、転流コンデンサの充電
電荷が負荷側へ流れるのを直列ダイオードで阻止
されるので、逆変換部のサイリスタ素子群を消弧
するパワーが大きく安定した転流動作を行なう事
ができ、可変周波電源として各方面で広範囲に利
用されている。かかる電流形インバータ装置で問
題となるのは、例えば軽負荷時とは、さらにはイ
ンバータ交流出力電圧を小さな値に降圧すべく順
変換部のゲートを絞り制御角を大きな範囲で使用
すると、順変換部の直流出力電圧Ed₁が第１図Ｂ
に示すように断続し始め、これに応じて負荷電流
も断続し始める。なお第１図Ａは重負荷時等イン
バータの出力電圧を高める場合の順変換部の直流
出力電圧波形Edを示し、重負荷時等に於ては直
流電圧が連続したものとなつている。さて上記し
たように直流電圧が断続し始めると、逆変換部の
消弧パワー、即ち転流エネルギーが小さくなつて
逆変換部は転流失敗し、最悪の場合、インバータ
は運転不能となる。かかる現象は電流（電圧）断
続時の不安定現象としてよく知られているもので
あるが、この不安定現象を解決する方法として、
従来装置では例えば、始動時或は軽負荷時に際し
て逆変換部の転流コンデンサ電圧を所要値に保持
すべく、逆変換部の正極側と負極側とにそれぞれ
予備電源−３組のサイリスタスイツチ等より構成
される予備充電部なるものを設けて、この予備充
電部より必要に応じて転流コンデンサ電圧を高め
る方法とか、さらにはインバータの直流中間回路
の直流リアクトル容量を大きくして、直流電流を
連続的なものとする方法とか、これら方法とは全
く異にし付加装置は何ら設けることなく、単にイ
ンバータの動作範囲を断続時には使用しないよう
に負荷の適用範囲を限定するとか、従来では種々
の方法が試みられている。かかる従来方法で、例
えば前者の予備充電部を設ける方法では、少なく
とも６個のサイリスタスイツチを必要とし、しか
もこれらサイリスタスイツチの点弧−消弧のタイ
ミングと逆変換部のサイリスタ素子群の動作タイ
ミングとの同期をとるシーケンス回路が複雑にな
つて、非常に不経済であるばかりでなく信頼性が
乏しいものとなる。さらに直流リアクトルの容量
を大きくする方法では、装置自体が大型化するの
は勿論のこと、直流中間回路の時定数が大きいの
で特に制御上の応答性が悪くなり、負荷変動等に
際して速応性をもつた追従制御ができなくなる等
の欠点があり、さらに後者の負荷の適用範囲を限
定する方法であれば、インバータの適用範囲が狭
くなつて汎用性のないものとなつてしまう等、何
れにしろ従来装置では種々の欠点があり早急に対
策が望まれているものである。

本考案はこの点に鑑みて考案されたものであつ
て、特に本願は容量が小さいサイリスタ整流器を
新たに用意して、この整流器出力をインバータの
順変換部出力を重畳し、負荷に左右されることな
く直流電圧を連続的なものとしたことを一大特徴
とし、以下第２図に示す実施例に基づき詳述す
る。

第２図の実施例で１はサイリスタを純ブリツジ
接続して構成し入力される交流電力を直流電力に
順変換する順変換部で、２は図示はしないが各ア
ームの正極側のサイリスタと負極側のサイリスタ
との間に２個の直列ダイオードを接続して構成し
た逆変換部で、３は直流中間回路の直流リアクト
ルで、４は商用周波電源母線の任意の二相間より
所要の電力を入力し適宜な電圧値に降圧する為の
絶縁トランスで、５はサイリスタをブリツジ接続
して構成され交流入力電力を直流電力に順変換す
る単相のサイリスタ整流器で、この整流器出力母
線とインバータの直流中間回路とが図示するよう
に直接接続され、順変換部１の直流出力にサイリ
スタ整流器５の直流出力とが重畳され特に軽負荷
時等に於て所要の直流電圧が得られるようになつ
ている。６は電流形インバータ及びサイリスタ整
流器５を制御する為の制御装置であつて、この装
置で例えば７₁は順変換部１を制御する電圧制御
部で、この制御部は図示しないが交流入力電圧
（又は交流出力電圧）と基準値との偏差量を増幅
する電圧制御用増幅器と、電流設定指冷量と直流
電流検出信号との偏差量を増幅する電流制御用増
幅器と、この増幅器出力をもつて順変換部１のゲ
ートパルスを調整する自動パルス移送回路等で構
成される。７₂は逆変換部２を制御する周波数制
御部で、この制御部は図示しないが、すべり制御
を行なうものであればすべり設定指令量と実速度
検出信号とを加算増幅した後、この増幅した信号
を以つてすべり周波数指令量を分周するリングカ
ウンタと、所要のゲートパルス信号を発生するゲ
ート回路等で構成される。８はサイリスタ整流器
５を制御する制御部で、この制御部は図示しない
が、例えば始動指令及び直流電圧検出信号がそれ
ぞれ入力され、これら信号を基に重畳する直流電
圧を決定してサイリスタ整流器のゲートパルスを
自動的に移相する自動パルス移相回路等より構成
される。Ｄは順変換部１が逆変換領域で動作する
場合に際して直流中間回路の直流電圧極性が負極
性になるのを防止する為のダイオードである。

さて以上のように構成される本実施例の動作を
述べると、先ず５のサイリスタ整流器の始動指令
さらには電流形インバータの直流中間回路の直流
電圧検出信号が、それぞれサイリスタ整流器の制
御部８に入力された場合、これら信号を基に制御
部８でサイリスタ整流器の直流出力電圧を決定し
て、この直流電圧指令を基にサイリスタ整流器５
より第３図Ａに示すような単相の直流電圧が出力
される。なお第３図Ａに示す電圧波形は任意の点
弧位相での直流出力電圧を示し、点弧位相を適宜
調整することによつて第３図Ａの電圧波形の波高
値を任意を調整することができる。従つて電流形
インバータの始動時さらには軽負荷時、インバー
タの交流出力電圧を降圧すべく順変換部１の制御
角を大きい範囲で調整するような場合、電流形イ
ンバータの直流中間回路の直流電圧が第１図Ｂに
示すように断続し始めるので、かかる直流電圧の
断続時に、サイリスタ整流器５より第３図Ａに示
すような直流出力電圧を電流計インバータの直流
中間回路へ与え、この直流電圧を第１図Ｂに示す
断続した順変換部１の直流出力電圧に重畳する。
このように順変換部１の直流出力とサイリスタ整
流器の直流出力とが重畳されると、重畳した後の
直流電圧は第３図Ｂに示すような電圧波形となつ
て、直流中間回路の直流電圧Edが断続すること
はない。この連続した直流電圧が逆変換部２へ印
加されて逆変換部の図示しない転流回路の転流エ
ネルギーが確保され、これにより逆変換部２は７
_２の制御部より出力される信号を基に所定のモー
ドで順次転流を繰り返し、負荷が電動機であれば
電動機一次側の周波数を逆変換部の出力を以つ
て、さらに電動機一次側の電流の振幅値を重畳し
た直流出力電圧を以つてそれぞれ自動的に制御す
るものである。なお本願に於ては、電流形インバ
ータの直流中間回路の直流電圧を常時監視してい
るので、直流電圧Edが連続した波形となつて、
この連続した直流出力が所定期間に渡つて継続し
且つ逆変換部２の動作が安定であることを確認さ
れると、サイリスタ整流器５の直流出力を遮断し
て電流形インバータの所要の交流出力を以つて負
荷を駆動するようにする。なお実施例ではサイリ
スタ整流器として単相の場合を示したが、三相の
ものであつても動作上は何ら支障なく、何れにせ
よサイリスタ整流器は電流形インバータの直流電
圧を補償する容量のもので、さらに任意の時点で
遮断できるスイツチング機能を備えたものであれ
ばよい。以上のように本考案に於ては、単相或は
三相のサイリスタ整流器の直流出力を以つて軽負
荷時等にみられるインバータ直流中間回路の直流
電圧の断続を補償して、常に直流電圧を連続した
波形としたので以下に示すように種々の効果を奏
するものである。

軽負荷時等にみられる電流形インバータの不
安定現象を完全に解決できるので、運転全域に
渡つて非常に安定性のある装置を実現すること
ができる。

直流電圧を補償するサイリスタ整流器は、単
に電流形インバータの始動時、軽負荷時さらに
は順変換部の制御角が大きい場合等にみられる
直流電圧の断続時に使用するものであるから、
整流器の容量を小さくでき経済的な装置を実現
することができる。

電流形インバータの直流リアクトルの容量を
大きくすることなく所期の目的を達成すること
ができるので、特に動作面では非常に応答性の
よい制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電流形インバータで定常時を含
めた重負荷時と軽負荷時等との対応動作を対比す
る為の直流出力電圧波形図、第２図は本考案の一
実施例を示す電流形インバータの具体的な回路構
成図、第３図はその動作を説明する定常時を含め
た重負荷時と軽負荷時等とを対比した場合の直流
出力電圧波形図。 １は順変換部、２は逆変換部、４は絶縁トラン
ス、５はサイリスタ整流器、６は制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. サイリスタを純ブリツジ接続して構成され交流
   入力電力を所要の直流電力に順変換する順変換部
   と、直流電力を平滑する直流中間回路と、サイリ
   スタを純ブリツジ接続して構成され入力される直
   流電力を所要の交流電力に逆変換する逆変換部
   と、上記順変換部に入力される商用周波の交流電
   源電圧を所要の値に降圧する絶縁トランスと、出
   力側が上記順変換部の出力側に接続され、上記ト
   ランスより入力される交流電力を直流電力に変換
   するサイリスタ整流器と、上記直流中間回路の直
   流電圧を監視し、この直流電圧の断続時にサイリ
   スタ整流器の直流出力を順変換部の直流出力に重
   畳して連続した直流電圧を得るようにサイリスタ
   整流器のゲートパルスを制御する制御部とにより
   構成した事を特徴とする電流形インバータ装置。