JPS634429B2 - - Google Patents

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JPS634429B2
JPS634429B2 JP55148566A JP14856680A JPS634429B2 JP S634429 B2 JPS634429 B2 JP S634429B2 JP 55148566 A JP55148566 A JP 55148566A JP 14856680 A JP14856680 A JP 14856680A JP S634429 B2 JPS634429 B2 JP S634429B2
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JP
Japan
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current
load
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thyristor
main
Prior art date
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JP55148566A
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English (en)
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JPS5775577A (en
Inventor
Masahiro Minamoto
Kenji Kosaka
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS5775577A publication Critical patent/JPS5775577A/ja
Publication of JPS634429B2 publication Critical patent/JPS634429B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/523Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit
    • H02M7/5233Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit the commutation elements being in a push-pull arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平滑された直流入力電流を矩形波交
流出力電流もしくは時々極性を切換えられる直流
出力電流に変換する電流形インバータの制御方法
に関し、とりわけ金属の電気化学的表面処理電解
槽用電源の如き電気化学用電源として用いるのに
適した電流形インバータの制御方法に関する。
この種の電気化学用電源においては、周期的に
極性の変化する矩形波交流電流が要求される場合
あるいは負荷の化学的処理条件に応じて時々極性
の変化する直流電流が要求される場合などがある
が、いずれの場合でも負荷に供給する電流の極性
を切換える時期は一定値以内にすべきである等の
制約条件がある。電流形インバータはこのような
用途に向いているのであるが、従来の電流形イン
バータの回路構成もしくは制御方法では、後述す
るように出力電流の極性切換時間が負荷特性に依
存するために急峻な切換ができないという欠点が
ある。
本発明の目的は、出力電流の急峻な極性切換を
可能にする電流形インバータの制御方法を提供す
ることにある。
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲
に記載の構成により達成される。
以下図面を参照しながら従来の電流形インバー
タもしくはその制御方法の問題点をより詳しく述
べると共に、本発明の実施例について詳細に説明
する。
第1図は消弧用の補助サイリスタを備えた自励
式電流形インバータの公知の主回路構成例を示
し、このインバータは本発明による制御方法の適
用対象例でもある。
第1図の電流形インバータはブリツジ結線され
た主サイリスタ1〜4と、各主サイリスタに付属
する消弧用の補助サイリスタ11〜14と、主サ
イリスタ1,2に対して共通な転流回路を構成す
る転流コンデンサ5およびdi/dt抑制用リアクト
ル6と、主サイリスタ3,4に対して共通な転流
回路を構成する転流コンデンサ7およびdi/dt抑
制用リアクトル8と、平滑されたインバータ直流
入力電流Idを得るための直流リアクトル9とから
構成されている。直流入力電流Idは図示されてい
ない可変直流電源により所望の一定値に保つこと
ができる。インバータ交流出力端子に接続される
負荷回路は、金属の電気化学的表面処理槽の等価
回路としての抵抗R1とコンデンサC1との並列回
路と、これに直列な配線インダクタンスL1とで
示されている。第2図の電流形インバータの場合
には負荷回路の等価コンデンサC1の電圧を利用
して転流を行なわせるので、第1図における補助
サイリスタ11〜14、転流コンデンサ5,7お
よびリアクトル6,8が省略されている。
まず、第1図の電流形インバータに従来の制御
方法を適用した場合の動作について第2図A,B
および第3図を参照しながら説明する。
今、主サイリスタ1,4が導通していて正極性
の負荷電流iLを流していて、転流コンデンサ5,
7は第1図の右側の端子が正となるような極性に
充電された状態にあるものとする。この状態から
負荷電流iLの極性反転のために時点t1(第3図)で
主サイリスタ1,4の消弧用補助サイリスタ1
1,14が点弧され、転流動作が開始される。従
来の制御方式の場合には、この転流動作開始時点
t1で同時に負極性の負荷電流iLを流すための主サ
イリスタ2,3も点弧される。この結果第2図A
の等価回路で示されているように、電流ia=Id
ib,icが重なり合いながら流れる動作期間(モー
ド)が生じる。この期間においては、主サイリ
スタ1,4には、転流コンデンサ5もしくは6の
放電電流成分ibと負荷容量C1の新たに点弧された
主サイリスタ3もしくは2を介する放電電流成分
icとが直流入力電流成分ia=Idとは逆の極性で重
畳され流れる。両放電電流成分ib,icの上昇にと
もなつて主サイリスタ1,4の電流は減少してい
く。ib+ic=Idとなる時点i2(第3図)で両主サイ
リスタ1,4は無電流となる。時点t1,t2間のモ
ードIの期間においては、第3図に示すように転
流コンデンサ電圧Vcおよび負荷電圧VLは僅かに
低下し、負荷電流iLは電流成分icの2倍値相当だ
け減少する。このときの負荷電流iLの変化率は負
荷電圧VL、回路インダクタンスL1等により決ま
り、負荷電圧が小さいほど、また回路インダクタ
ンスL1が大きいほど電流変化は遅くなる。
時点t2で主サイリスタ1,4の電流が零になる
と、等価回路は第2図Bのようになる(モード
)。このモードの期間においては負荷電流は
iL=Id−2icで変化してゆく。電流成分icは、第2
図Bの等価回路から分るように、負荷電圧VL
転流コンデンサVcとの和の電圧および負荷回路
インダクタンスL1、転流リアクトルインダクタ
ンスLなどにより決まる電流変化率で変化する。
したがつてモードにおいては転流コンデンサ電
圧VLの変化にともなつて電流成分ic(主サイリス
タ2,3の電流i2,i3)は第3図に示すように変
化する。したがつて、これに対応して負荷電流iL
は第3図に示すような波形をたどりながら、極性
反転してさらに時点t3で負の値−IdIに達する。
この時点t3では補助サイリスタ11,14の電流
Id−icは零になる。これにより転流過程が完了す
る。
以上の説明から分るように、従来の制御方法に
より第1図の電流形インバータを制御した場合に
生じる出力電流極性切換時間(t3―t1)は、直流
入力電流Idが一定であつても負荷電圧VL、回路イ
ンダクタンスL1などの値により大きく影響を受
けるため、常に所望の一定値内にすることは困難
である。
本発明の制御方法では、上述の問題点を解決す
るために、出力電流の極性を切換える際に、まず
補助サイリスタのみが点弧されて今まで導通して
いた主サイリスタの消弧を行なつたのち、転流コ
ンデンサ電圧の極性反転後に、好ましくは転流コ
ンデンサ電圧と負荷電圧との和の大きさが所定値
に達したときはじめて逆極性の出力電流を流す主
サイリスタを点弧するようにしている。
本発明による制御方法の場合、転流期間中、第
4図A,B,Cに示す等価回路にて動作する3つ
のモード,,が生じ、各部動作波形は第5
図の如くなる。すなわち、主サイリスタ1,4が
導通して負荷電流iL=Idを流しているものとする。
負荷電流をiL=−Idとする際には、まず第5図の
時点t1において補助サイリスタ11,14のみが
点弧され、第4図Aに示す等価回路で動作するモ
ードに入る。補助サイリスタ11,14の点弧
により図示の充電極性にある転流コンデンサ5,
7の放電電流ibが主サイリスタ1,4の逆方向に
流れる。放電電流ib、すなわち補助サイリスタ電
流i11,i14が負荷電流iL=Idと等しくなつたとき
(時点t2)、主サイリスタ電流i1,i4は零になる。
時点t2からは第4図Bに示す等価回路で動作する
モードとなる。モードにおいては、転流コン
デンサ5,6はこれらを通つて流れる負荷電流
iL、すなわち直流入力電流Idによつて反転充電さ
れる。転流コンデンサ電圧Vcは一定勾配で変化
してゆき、時点t3で零点を通過する。本発明によ
る制御方式では、今までとは逆極性の電流を流す
べき主サイリスタ2,3の点弧がこの時点t3以降
において行なわれる。好ましくは、第5図に示す
如く転流コンデンサの反転充電圧が十分に上昇し
た時点t4で行うべきである。時点t4で主サイリス
タ2,3が点弧されることによつて、第4図Cの
等価回路で動作モードに入る。主サイリスタ
2,3が点弧すると、電流成分icが生じる。この
ときには負荷電流はiL=Id−2icと表わすことがで
きる。したがつて負荷電流iLは電流成分icの上昇
にともなつて減少してゆき、零を通過して極性を
反転する。ic=Idとなつたとき(時点t5)、補助サ
イリスタ11,14は無電流となつて消弧に向か
う。この時点t5において負荷電流はiL=Idとなり、
モードが終了し、もつて転流過程が完了する。
第5図から分るように、本発明による制御方法
の場合には、負荷電流の極性切換時間は転流過程
の最後の動作モードの時間であり、この期間中
における負荷電流iLの変化勾配は、第4図Cの等
価回路から、 diL/dt=Vc+VL/L1+L/2 が求まる。(Lはリアクトル6,9のインダクタ
ンス)。インダクタンスL1,Lは固定値であるか
ら、負荷電流の極性切換時の変化勾配は、Vc
VLに比例する。本発明による制御方法によれば、
新たな主サイリスタの点弧を転流コンデンサ電圧
Vcの反転後に行うので、第4図Cからも分るよ
うにVcとVLとが順極性直列接続関係にあつて、
このために負荷電流の急峻な極性切換えが行なわ
れる。新たな主サイリスタの点弧を遅らせるほど
Vcの値が大きくなるので、負荷電流の極性切換
がスピードアツプされる。新たな主サイリスタの
点弧は転流コンデンサ電圧Vcが反転後所定の値
に達したとき、あるいは好ましくはVc+VLが所
定の値に達したときに行なうようにすればよい。
しかし、制御装置と主回路との電位分離を容易に
するためには、例えば第1図に示す主回路構成に
おいて負荷直流母線電位を制御装置の基準電位
とするような場合ならば、点、点の基準点
に対する電位のうちその都度大きな方の電位があ
らかじめ定めた値に達したことを検出したとき新
たな主サイリスタの点弧を行なうようにすると検
出装置を簡単にすることができる。この場合には
2Vc+VLが所定値に達したとき新たな主サイリス
タの点弧が行なわれることになる。この所定値を
適当に選定することによつて、要求される切換時
間を簡単に満足させることができる。
第6図はこの場合の制御装置の実施例を示し、
第7図はそれの動作波形図を示す。
第6図によれば、第1図の直流母線を基準電
位として補助サイリスタ同士の接続点、の電
位がダイオード15,16を介して導かれ、その
都度高い方の電位が分圧器17に印加され、分圧
器出力電圧がコンパレータ18において設定器1
9の設定値と比較されるようになつている。イン
バータ周波数設定器20からの入力電圧をこれに
比例した周波数を有するパルス列に変換する電
圧/周波数変換器21が設けられている。第7図
には変換器21の出力端に生じるパルス列、コ
ンパレータ18の出力信号、変換器21の出力
端に接続された否定回路22の出力信号、変換
器21の出力信号とコンパレータ18の出力信
号を入力されるアンド回路23の出力信号、
否定回路22の出力信号とコンパレータ18の
出力信号を入力されるアンド回路24の出力信
号のタイムチヤートが示されている。さらに第
7図から分るように、出力信号の立上がり時点
で補助サイリスタ11,14に点弧パルスが供給
され、出力信号の立上がり時点で補助サイリス
タ12,13に点弧パルスが供給される。これに
対して主サイリスタ2,3もしくは1,4の点弧
パルスはそれぞれ信号もしくはの立上がり時
点で与えられる。すなわち、主サイリスタの点弧
は従来の制御方式の場合に比べて遅らされてお
り、電圧―または電圧―が設定器19に
よつて設定された値に達したときはじめて行なわ
れる。この点弧は既に述べたように転流コンデン
サ電圧の極性が反転して、コンデンサ電圧が負荷
電流の極性切換速度を高めるのに役立つようにな
つてから行なわれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御方法を適用することので
きる一般的な電流形インバータの主回路構成を示
す回路図、第2図A,Bは従来の制御方法の場合
に転流過程生じる2つの動作モードのそれぞれに
おける等価回路図、第3図は従来の制御方法の場
合における動作波形図、第4図A,B,Cは本発
明の制御方法の場合に転流過程で生じる3つの動
作モードのそれぞれにおける等価回路図、第5図
は本発明の制御方法の場合における動作波形図、
第6図は本発明の制御方法を実施するための制御
装置の一例を示すブロツク図、第7図は第6図の
制御装置についての動作波形図である。 1〜4……主サイリスタ、11〜14……補助
サイリスタ、5,7……転流コンデンサ、6,8
……リアクトル、9……直流リアクトル、R1
…負荷等価抵抗、C1……負荷等価容量、L1……
負荷回路配線インダクタンス、15〜16……ダ
イオード、17……分圧器、19……設定器、2
0……周波数設定器、21……電圧/周波数変換
器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平滑された直流入力電流の極性を切換えて負
    荷に供給する複数個の主サイリスタからなり、各
    主サイリスタを消弧すべき際に転流コンデンサを
    含む転流回路を当該サイリスタに並列接続する補
    助サイリスタを備えている電流形インバータにお
    いて、負荷電流の極性を切換える際に、まず補助
    サイリスタの点弧によりそれまで導通していた主
    サイリスタの消弧を行ない、それまでとは逆の極
    性の電流を流す主サイリスタの点弧は転流コンデ
    ンサの電圧が反転した時点以降において行なうよ
    うにしたことを特徴とする電流形インバータの制
    御方法。
JP55148566A 1980-10-23 1980-10-23 Current type inverter control system Granted JPS5775577A (en)

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