JPS63174566A - 電流形pwm変換装置 - Google Patents

電流形pwm変換装置

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JPS63174566A
JPS63174566A JP62001730A JP173087A JPS63174566A JP S63174566 A JPS63174566 A JP S63174566A JP 62001730 A JP62001730 A JP 62001730A JP 173087 A JP173087 A JP 173087A JP S63174566 A JPS63174566 A JP S63174566A
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JP
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converter
current
pwm
control
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JP62001730A
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Shigeru Tanaka
茂 田中
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、多相出力の電流形PWM変換装置に関する。
(従来の技術) 電流形PWM変換器は直流側に定電流源(直流リアクト
ル等)を有するもので、大電力トランジスタやゲートタ
ーンオフサイリスタ等の自己消弧素子で構成される電力
変換器をパルス幅変調制御(PWM制御)することによ
り、交流側出力電流を正弦波に近似した波形に制御する
ことができる。
当該PWM変換器を逆変換器(インバータ)として用い
た場合、交流電動機等の負荷に可変電圧、可変周波数の
正弦波電流を供給することができ、トルクリップルの少
ない運転が可能となる。またPWM変換器を順変換器(
コンバータ)として用いた場合、交流電源から供給され
る電流を電S電圧と同相(力率=1)の正弦波(高調波
が小)に制御できる利点がある。
また最近では、アクティブフィルタ等にも電流形PWM
変換器を用いているところもある。
第4図は従来の電流形PWM変換装置の主回路構成図を
示す、ここでは順変換器(コンバータ)を例にとって説
明する。
図中、SUPは交流電源、CAPはフィルタコンデンサ
、C0NvはPWMコンバータ本体、Ldは直流リアク
トル、LOADは負荷を表わす。
PWMコンバータ本体は、自己消弧素子(大電力トラン
ジスタ、ゲートターンオフサイリスタ等)S1〜S、で
構成されており、3相グレーツ結線(3相ブリツジ接続
)されている。
第5図は、第4図のPWMコンバータの基本動作波形を
示すもので、VR,VS、 V↑は電源電圧、71〜グ
、は第 図の素子S1〜S、のゲート信号、IC1f 
IeS、ICTはコンバータの入力電流波形を表わす。
例えば、ゲート信号グ、で、期間I、■、■のパルスは
電源電流ISR,I33. ISTを正弦波化するため
のパターンで、期間Vのパルスは直流電圧制御のための
短絡パルスである。この正弦波パターンと短絡パルスの
作り方は後で詳細に述べる。
期間Iで素子S、は常時オンしている一方、素子S、は
図示のように短絡パルスに従ってオン、オフする。素子
S2がオンすると直流短絡状態になり、この時、直流電
圧■6及び各相のコンバータ入力電流IeR,Ias、
ICTの瞬時値は零になる。従って、直流電圧Vdはパ
ルス状の電圧になるが、直流電流Idは直流リアクトル
しdによって平滑化され脈動の少ない電流となる。また
、コンバータの各相入力電流xc、、 Ice、 ■c
丁は、パルス幅が正弦波状に分布した電流となり、高調
波成分がフィルタコンデンサCAPに吸収され、電源電
流I3R,IS3、■3アは正弦波となる。
次に第5図の期間Iを例にとって、各パターンの作り方
を第6図によって説明する。
PWM制御のための正弦波パターングエは、振幅Aの三
角波Iと振幅Bの直線θ1を比較して得ている。e1≧
工のときtx=“1”、el(工のとき9エ=“0”と
する。
直流電圧制御のための短絡パルス9sは周期が各動作期
間ごとに異なる振幅y waxの不等周期三角波νと、
直流電流工、の制御に応じた指令値e2との比較により
得ている。この不等周期三角波νは正弦波パターンパル
スgIの立上り、立下りに同期した三角波である。この
ため、周期が各動作ごとに異なってくる。短絡パルスゲ
sは、e、≧ν のとき9s=“O″、ex < yの
ときt s== 411”となる。
さらに、ts(tsの反転値)とグエの論理積をとり、
素子S1のゲート信号グ、とし、tsと#xCtxの反
転値)の論理積をとり、素子S2のゲート信号りとして
いる。素子S、のゲート信号りは短絡パルスゲsをその
まま用いる0期間工では滲、=“1”となり、ta=“
0”、発、=“0′となる。
第6図で、指令値e2を大きくすると、短絡パルスゲ。
の幅が短くなり、直流短絡期間すなわち直流電圧Vd=
Oの期間が短くなる。この結果、Vdの平均値が増加す
る。逆に02を小さくすると、短絡パルスゲ、の幅が広
くなり、Vd=Oの期間が長くなる。故に■6の平均値
は減少する。このように83を変えることにより直流電
圧Vdの平均値を制御することができ、直流電流I、の
値を制御することができるようになる。
動作期間■〜■においても同様の動作を繰り返す。
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来の電流形PWM変換装置は、主回路構成が簡単
であるため、入力力率を1に制御するPWMコンバータ
や、交流電動機等に可変電圧可変周波数の正弦波電流を
供給するPWMインバータに用いられている。
しかしながら、電圧形PWM変換装置と異なり、前述の
ように、PWM制御の動作が複雑となる欠点がある。特
にコンバータC0NVの入力電流I(1、IC3,IC
Tを任意の波形に制御する場合はさらに複雑となり、制
御法を根本から変えなければならなくなる。
電流形PWM変換器は、自己消弧素子をターンオフさせ
たとき、交流側のりアクドル分のエネルギーを全てフィ
ルタコンデンサCAPが負担することになる。コンデン
サCAPの容量はできるだけ小さな値に選ばれるので、
PWM制御の動作を誤まると、瞬時に過電圧がコンデン
サCAPに印加され、コンデンサCAPに限らずコンバ
ータの構成素子81〜S、まで破壊してしまう危険があ
る。
従って、PWM制御動作はできるだけ簡単な方が望まし
く、誤動作もそれだけ取除くことが可能となる。この点
、従来の装置では問題が残る。
また、大容量の変換器では大電力トランジスタやゲート
ターンオフサイリスタが用いられるがそのスイッチング
周波数は高々1kHz程度が限度であり、それ以上の周
波数ではスイッチング損失の増大を招き冷却装置もぼう
大なものとなる。従ってPWM制御の搬送波周波数もあ
まり高くとることはできず、交流側のフィルタ回路や直
流リアクトルの容量の増大を招くことになる。
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので。
PWM制御の動作を簡単にし、かつ変換器の交流側の電
流の制御周波数を実質的に、PWM制御の搬送波周波数
の2倍に高められるようにした電流形多相PWM変換装
置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 以上の目的を達成するために本発明は、直流電流′g(
直流リアクトル等)と当該直流電流源に対して、複数台
直列接続された単相ブリッジ結線の電流形PWM変換器
と、当該複数台の変換器の交流側端子に接続された複数
台のフィルタ回路と、当該フィルタ回路を介して各相毎
に絶縁して接続される交流負荷あるいは交流電源とから
電流形多相PWM変換装置を構成している。
(作  用) すなわち、相数台だけ単相ブリッジ結線された電流形P
WM変換器を用意し、当該変換器を直流側で直列接続し
直流電流源に接続する。また、各相変換器の交流側は、
絶縁トランス等で各相毎に絶縁し、フィルタ回路を接続
する。これにより各相変換器は、はぼ独立して制御する
ことが可能となり他の相の変換器の制御の影響を受けな
くなる。
各相の電流形PWM変換器は、4つの自己消弧素子(大
電力トランジスタやゲートターンオフサイリスタ等)に
よって単相全波ブリッジ結線され。
正側2つの素子S1とS、を対とし、また負側2つの素
子S、と84を対とし、PWM制御の搬送波又とその反
転値Y;丁を用いて、各々制御する。この結果、各相変
換器の交流側の制御電流は、上記搬送波周波数の2倍で
制御され、実質的な制御周波数を高めることが可能とな
る。これにより、フィルタ回路の容量や直流リアクトル
の値が小さくなり経済的なシステムが達成できる。
(実 施 例) 第1WIは本発明の電流形PWM変換装置の実施例を示
す主回路構成図である。
図中、U、V、Wは3相交流電源端子、Tru、TrV
、TrVは電源トランス、t、u、LV、 t、wはフ
ィルタリアクトル、Cυ、cv、 Cwはフィルタコン
デンサ、C0NVは3摺電流形PWM:+ンバータ本体
、Ldは直流リアクトル、LOADは負荷を表わす。
PWMコンバータ本体C0NVは、単相ブリッジ結線さ
れた各相コンバータ5s−u、 5s−v、 5s−v
カらなる。U相コンバータ5S−Uは自己消弧素子(大
電力トランジスタあるいはゲートターンオフサイリスタ
等)811〜sunで構成されている。■相、W相ノコ
ンハータも同様である。各相コンバータ5s−u、 5
s−v、5s−vは直流側で直列接続されている。
また各相コンバータの交流側は電源トランスTrU、T
rV及びTrvによって絶縁されている。
ここでは直流電流Idがほぼ一定になるように入力電流
Iυ、 IVe xvを制御している。このとき、当該
直流電流源。、 IV、xvは電源電圧Vυ、vv、 
Vvと同相の正弦波になるように制御し、入力力率=1
で、高調波の少ない変換器としている。
第2図は、第1図の装置の制御回路部の構成を示すもの
である。
図中、cdは比較器、 a、t(S)は、電流制御補償
回路1MLυ、MLV、 Mt、vは乗算器、A1〜A
、は加算器、SH,〜SH,はシュミット回路、TRG
は搬送波(三角波)発生器である。なお、第1図のCT
dは直流電流検出量を示す。
以下、その制御動作を説明する。
まず、電流検出器CTdにより直流電流工、を検出し、
比較器cdに入力する。比較器C6では、上記検出値工
、と指令値工1をを比較し、偏差ε、=エニーI、を求
め、次の電流制御補償回路Gd(S)に入力する。
Gd(S)は比例あるいは積分要素等からなり前記偏差
tdを増幅する。ここでは比例要素のみとし、Gn(S
)=Kdとして説明する。 Gd(S)の出方信号Im
=に、・C6は1!源電流工υ、IV、XVの波高値指
令となるもので1乗算[ML、J、 MLy、 MLy
4.− J: ’J を源電、EVu、Vv、 Vwに
同期した単位正弦波φυ、φV、φVと掛は算される。
当該単位正弦波φυ、φV、φVは次式のように表わさ
れる。
φυ= sinωt            ・・・ 
■φv=sin(ωt−:’c/3)        
・・’  ■φy=sin(ωt+2π/3)    
    −■故に、乗算器MLU、MLV、 Mt、v
の出力xffl、rc、エロは次式のようになる。
Iυ==I+ ・sinωt           −
@)IQ=Im・5in(ωt−2z/3)     
  −■工ζ=工■・sin (ωt+2π/3)  
     ・・・ ■工ご、工3、工ζは電源電流■υ
、 Iv、 Iwの指令値に相当するものである。
U相の電源電流指令値工♂は加算器A1に入力され、第
1図のフィルタコンデンサCuに流れる進み電流■。a
p−υに相当する値Ieap−υを引き算することによ
り、U相コンバータ5S−Uの入力電流ICυの指令値
1九を得る。この指令値工3υがPWM制御の入力信号
eLユとなる。
6 L1=I:U=Ij−I:aP−〇       
・・・ ■同様にV相、W相のPWM制御入力信号e。
及び61iは次のようになる。
all=IぎV=I塁−工2、−ν      ・・・
 ■e is = I裏v = ICI:ap−v  
     ’・・ ■PWM制御動作は後に詳しく説明
するが、各相コンバータの入力電流ICυ、ICV、 
ICVは、前記PWM制御入力信号eta、(31、e
Lsに各々比例した値となる。故に各相コンバータの入
力電流Icυ、ICV、工ewは、各々前記指令値エキ
υ、I:V、Icyに等しく制御され、結果的に各相電
源電流Iυ、IV、 Ivを前記電源電流指令値工σ、
x5. ICに一致させることができる。
I:>Iaの場合、偏差底、は正の値となり、電源電流
の波高値指令工1を増大させる。故に電源から供給され
る有効電力 P3=Vg ’ IU+VV ” Iy+Vy ” I
wV■:電源電圧波高値 を増加させ、その分直流リアクトルしdの蓄積エネルギ
ー(1/2)Ld・I、”=Ps−tを増大させる。従
って直流電流工、が増加し、Id&rIHとなるように
制御される。
逆に、IM<Idとなった場合、偏差C1は負の値とな
り、有効電力P3も負の値となる。故に直流リアクトル
しdに蓄積されていたエネルギーが電源に回生され、直
流電流工、が減少する。やはり、最終的にId&FI:
となって落ち着く。
次にパルス幅変調制御(PWM制御)動作を説明する。
ここではU相コンバータ5S−Uを例にとって説明する
第3図は第1図のU相コンバータ5S−UのPWM制御
動作を説明するためのタイムチャート図で、X、Yは搬
送波発生器TRGから出力される搬送波信号、ei□は
前記制御入力信号、#11.#t□はゲート信号、IC
Uはコンバータ5S−Uの入力電流波形を示す。
搬送波YはXに対して位相が180°ずれている。
X及びYは各々第2図の加算器Aよ、A、に入力される
第2図の加算器A2及びシュミット回路SH1によって
、ゲート信号g11を作る。すなわち、s、11−X≧
0のとき% #tt=“1”Six −X < Oのと
き、グ、1=“0”となる、また、このゲート信号グ、
□によってU相コンバータ5S−Uの素子S、□とS1
2をオン、オフさせる。すなわち、 滲、1=“1”のとき Sl、:オン、S1□ニオフグ
11=“0“のとき S11:オフ、S1□:オンとな
る。
また、加算器A8及びシュミット回路SN、によってゲ
ート信号t1sを作る。すなわち、61z  Y≧0の
とき り8.=“1”alt −Y < Oのとき %
、、=”Q”となる、このゲート信号g2□によって、
U相コンバータ5S−Uの素子St3とS14をオン、
オフさせる。
すなわち、 to=“1”のとき Sl:オフ、S4:オング、=“
0”のとき Sl:オン、S4:オフとなる。
この結果、PWM@御入力信号eL1が搬送波Xより大
きく、かつ搬送波Yよりも大きい場合、素子51xと8
14がオンし、直流電流Idは、素子S14→電源トラ
ンスTrυ→リアクトルL、→素子S8□→直流リアク
トルLd→負荷LOAD→コンバータ5S−W→コンバ
ータ5S−Vの経路と、素子S1e→コンデンサCU→
素子SZ1→直流リアクトルL、→負荷LOAD→コン
バータSS−讐→コンバータ5S−Vの経路を流れる。
故にコンバータ5S−Uの入力電流ICυは、ICU=
Idとなる。
また、入力信号e1□が搬送波Xより小さく、かつ搬送
波Yよりも小さい場合、素子S12とSZaがオンし、
素子Sa1とSl、はオフとなる。従って直流電流Id
は素子Sts→リアクトルLυ→電源トランスTrU→
素子S12→直流リアクトルLd→負荷LOAD→コン
バータ5S−V→コンバータ5S−Vの経路と、素子□
、→コンデンサCO→素子Si、→直流リアクトルL4
→負荷LOAD→コンバータ5S−V→コンバータ5S
−Vの経路に流れる。故にコンバータSS−υの入力電
流はICυ=−Idとなる。
また、X≦el□くYの場合、素子Sitとstiがオ
ン、素子StZと814がオフとなり、直流電流工、は
素子Sol→素子S□□→直流リアクすルLd→負荷L
OAD→コンバータ5S−V→コンバータ5S−Vの経
路に流れ環流モードとなる。故にICU=Oとなる。
同様に、Y≦eit<Xの場合、素子St2とS14が
オン、素子S。とStaがオフとなり、直流電流Idは
素子SL4→素子S1..→直流リアクトルLd→負荷
LOAD→コンバータ5S−V→コンバータ5S−Vの
経路に流れ、やはり環流モードとなる。故にICυ=0
となる。
以上のようにして、コンバータ5S−Uの入力電流IC
Uが決定され、その制御周波数は第3図に示したように
搬送波周波数fcC素子のスイッチング周波数)の2倍
になる。
ICUの平均値(破線で示す)は、PWM制御の入力信
号eLiに比例した値となる。すなわち、e工□が大き
くなると素子Solと814のオン期間が長くなり、入
力電流ICυが増加し、またθ11が小さくなり、零に
近ずくと環流モードの期間が増加して、ICU〜Oとな
る。また、el□の値が負の値で大きくなると、素子S
1□とSXSのオン期間が長くなり、入力電流revは
負の値で大きくなる。
このようにして、コンバータ5S−Uの入力電流ICυ
はPWM制御入力信号e L1= I九に比例した値と
なる。
V相及びW相のコンバータ5S−V及び5S−Vも同様
にして制御される。このとき、直流電流工、は共通に流
れるが、各相コンバータの交流側は電源トランス丁rυ
、丁rV、丁rWによって絶縁されてしするため。
各相コンバータの入力電流Icυ、ICV、 IC%l
は干渉されることなく制御できる。
第1図はPWMコンバータ(順変換器)について説明し
たが、交流電動機等を駆動する電流形PWMインバータ
についても同様に適用できることは言うまでもない。
また、3相に限らす2相あるいは他の多相電流形PWM
変換装置としても同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の電流形PWM変換装置によれば
、各相変換器の交流側制御電流(コンバータの場合入力
電流、インバータの場合出力電流)を独立に制御するこ
とが可能となり、しかも当該交流側制御電流の制御周波
数をPWM制御の搬送波周波数の2倍に高めることが可
能となる。従って、交流側端子に接続されるフィルタ回
路の容量を減らすことができ、また直流リアクトルの値
を小さくすることが可能となる。また、PWM制御の方
法が簡単になり、誤動作の危険が減少し、フィルタコン
デンサに過電圧が印加される危険もなくなる。さらに、
PWM制御の入力信号は正弦波に限られず、任意の波形
でもそのまま制御することができ、アクティブフィルタ
等の用途でも簡単に適用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電流形PWM変換装置の実施例を示
す主回路構成図、第2図はその制御回路構成図、第3図
は第1図の装置のPWM制御動作を説明するためのタイ
ムチャート図、第4図は従来の電流形PWM変換装置の
主回路構成図、第5図及び第6図は、第4図の装置の動
作を説明するためのタイム−チャート図である。 U、V、W・・・交流電源の端子 TrlJ、 TrV、 TrV=・電源トランスLυ、
LV、 Lw・・・フィルタリアクトルCυ、Cv、 
cv・・・フィルタコンデンサC0NV・・・電流形P
WMコンバータ本体Ld・・・直流リアクトル   L
OAD・・・負荷5s−u、 5s−v、 5s−tt
・・・各相コンバータCTd・・・直流電流検出器  
cd・・・比較器GP(S)・・・電流制御補償回路 
 ゛肛U、肚V、肛V・・・乗算器 A1〜A、・・・加算器 SH1〜SH,・・・シュミット回路 TRG・・・搬送波発生器。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  三俣弘文 第1図 g6 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電流源と、当該直流電流源に対して複数台直列接続
    された単相ブリッジ結線された電流形PWM変換器と、
    当該複数台の変換器の交流側端子に接続された複数台の
    フィルタ回路と、当該フィルタ回路を介して各相毎に絶
    縁して接続された交流負荷あるいは交流電源とからなる
    電流形PWM変換装置。
JP62001730A 1987-01-09 1987-01-09 電流形pwm変換装置 Pending JPS63174566A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012176338A1 (ja) * 2011-06-24 2012-12-27 株式会社MERSTech 電力変換装置、電力変換制御装置、電力変換方法、及び、プログラム
CN103187890A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 上海儒竞电子科技有限公司 三相可控整流器的控制系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6192173A (ja) * 1984-10-12 1986-05-10 Toshiba Corp 電力変換装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6192173A (ja) * 1984-10-12 1986-05-10 Toshiba Corp 電力変換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012176338A1 (ja) * 2011-06-24 2012-12-27 株式会社MERSTech 電力変換装置、電力変換制御装置、電力変換方法、及び、プログラム
CN103187890A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 上海儒竞电子科技有限公司 三相可控整流器的控制系统

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