明 細 書
変圧形コ ンバ ータ
技 術 分 野
本発明は 、 A C — D C変圧形コ ンバー タ に関し 、 詳し く は 、 回生エネルギーによ っ て出力電圧が設定電圧よ り 高 く なつ た と き に回生動作を行な う 変圧形コ ンバータ に 関する 。
背 景 技 術
工作機械の送 り 軸モータ等の駆動装置においては 、 該 モ ー タ の速度制御を行 う ため にイ ンバータ装置を備えて い る 。 こ のイ ンバータ装置は交流の三相商用電源を直流 に変換する コ ンバータ部 と 、 こ の直流電圧を可変電圧 、 可変周波数の交流に変換する イ ンバ ータ部を備えている 通常コ ンバータ は 、 3 相ダイォ一 ドブ リ ッ ジ回路によ つ て全波整流を行ない直流電圧に変換し てい る 。 そ こ で イ ンバータ装置の定格か ら外れた高い電源電圧によ っ て イ ンバータ装置を作動させる場合には 、 外部電源に ト ラ ン ス を接続し 、 該 ト ラ ン ス に よ っ て電圧を下げ 、 こ の下 げられた電圧をコ ンパ一タ部によ っ て直流電圧に変換し イ ンバ ータ部に入力する よ う にし てレ、る 。
ィ ンバ ータ装置の定格か ら外れた電源電圧でィ ンバ ー タ装置を作動させよ う とする と 、 上述の よ う に ト ラ ンス を必要 とする 。 ト ラ ン スは重量が重 く 、 かつ実装面積が 大き く て取扱い に不便である 。
発 明 の 開 示
本発明の 目 的は 、 ト ラ ンス を必要 と せずに電源電圧を 降圧する こ と が出来る 変圧形コ ンバー タ を提供する こ と にあ る 。 さ ら に 、 回生エネルギー に よ っ て 出力電圧が設 定電圧 よ り 高 く なっ た と き に電源に回生動作を行な う 変 圧形コ ンバー タ を提供する こ と にあ る 。
本発明の一態様に よれば 、 変圧形コ ンバー タ は 、 サイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路 と 、 電源電圧が こ の電源電圧 よ り も 低い設定値の直流電圧に変換さ れる よ う にサイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路を位相角制御する 制御手段 と を備え る 。 制御 手段は 、 回生エネルギー に よ っ て直流電圧が設定値を越 え た と き に 、 設定値よ り も 低い交流電源の相間電圧の相 に回生エネルギーが順次帰還さ れる よ う にサイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路を位相角制御する 。
本発明の他の態様に よ れば 、 変圧形コ ンバー タ は 、 サ イ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路 と 、 サイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路の正 負の 出力端子 と 夫々 順方向 に接続さ れた 2 つのダ イ ォー ド を介 し て接続さ れた平滑コ ンデンサ と 、 2 つのダ イ ォ 一ド のカ ソ ー ド 間 と 、 ア ノ ー ド 間 に夫々 接続さ れたス ィ ツ チング素子 と 、 サイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路 と ス ィ ッ チ ン グ素子を制御する 制御手段 と を備え る 。 制御手段は 、 力 行時にはス イ ッ チ ング素子をオフ に し て平滑コ ンデンサ の両端間の電圧が設定値の直流電圧にな る よ う にサイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回路を位相角制御 し 、 回生時には 、 ス イ ツ チ ング素子をオン に し て設定値よ り も 低い交流電源の相 間電圧の相 に平滑コ ンデンサか ら順次回生エネルギーが
帰還さ れる よ う にサイ リ ス タブ リ ッ ジ回路を位相角制御 する 。
制御手段は 、 直流電圧が設定値に保持さ れる よ う 、 直 流電圧の検出値及ぴサイ リ ス タブ リ ッ ジ回路に流れる 電 流の検出値を用いて位相角制御の指令電気角 を制御する こ の と き 、 直流電圧の設定値と 検出値と の偏差を求め 、 比例積分制御を行なっ て電流指令を求め 、 求め られた電 流指令 と サイ リ ス タブ リ ッ ジ回路に流れる 電流の検出値 と の差に基づいて位相角制御の指令電気角が求め られる 上記の制御手段は 、 サイ リ ス タブ リ ッ ジ回路のサイ リ ス タ を選択的に点弧するサイ リ ス タ 点弧回路 と 、 サイ リ ス タ点弧回路の点呼動作を制御する制御装置 と ス ィ ツチ ング素子を制御する スィ ツチ駆動回路か ら構成する こ と が出来る 。
図面の簡単な説明
図 1 は 、 本発明の一実施例の変圧形コ ンバ ータ を用い たモータ制御回路の構成を示すプロ ッ ク 図 、
図 2 は 、 同実施例におけ る サイ リ ス タブ リ ッ ジの位相 角制御のブ ロ ッ ク 図 、
図 3 は 、 同実施例において制御回路が実行する位相角 制御の処理フ ロ ーチ ャ ー ト 、
図 4 は 、 同実施例におけ る カ行モー ド におけ る各サイ リ ス タ の点弧タ イ ミ ング と 電源相間電圧 と の関係を示す 説明図 、
図 5 は 、 同実施例におけ る 回生モー ド におけ る各サイ
リ ス タ の点弧タ イ ミ ング と 電源相間電圧 と の関係を示す 説明図であ る 。
発明を実施する ための最良の形態 図 1 は 、 本発明の一実施例に係る 降圧形の変圧形コ ン バータ を用いたモータ駆動制御回路を示す 。
コ ンバータ 1 の入力端子は R , S , T相の三相交流電 源に接続さ れ 、 出力端子にはイ ンバータ 2 が接続さ れ 、 イ ンバータ 2 の出力端子には 、 モータ 3 が接続さ れてい る 。
コ ンノ ータ 1 は 、 サイ リ ス タ 1 0 R1 、 1 0 R2、 1 0 SI
1 0 S2、 1 0 T1、 1 0 T2で構成される サイ リ ス タ ブ リ ツ ジ回路 、 ダイオー ド D l , D 2 、 I G B T等のス ィ ッチ ング素子 T l 、 T 2 、 平滑コ ンデンサ C 、 コ ンバータ 1 の出力であ る 直流電圧を検出する 電圧検出回路 1 1 、 ス イ ッチング素子駆動回路 1 2 、 電流検出回路 1 3 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 、 入力 される 交流 3 相電源の位相を 検出する入力 3 相位相検出回路 1 5 を備えてい る 。
サイ リ ス タ 1 O R1のア ノ ー ド にはサイ リ ス タ 1 O R2の 力 ソ ー ド が接続さ れ 、 こ のサイ リ ス タ 1 O R1と 1 O R2の 直列回路の接続点には 3 相交流電源の R相が接続さ れて レヽる 。 同様にサイ リ ス タ 1 O S1と 1 O S2ので構成さ れる 同様の直列回路の接続点 、 サイ リ ス タ 1 O T1と 1 O T2の で構成される 同様の直列回路の接続点には 、 それぞれ 3 相交流電源の S 相 、 T相がそれぞれ接続されてい る 。 サ イ リ ス タ 1 0 R1、 1 0 S1、 1 0 T1の力 ソ ー ド は順方向に
接続されたダイオー ド D 1 を介し て出力端子に出力 さ れ サイ リ ス タ 1 0 R2、 1 0 S2、 1 0 T2のア ノ ー ド は順方向 に接続されたダイオー ド D 2 を介し て出力端子に出力 さ れてい る 。 又 、 出力端子間には平滑コ ンデンサ C が接続 さ れてい る 。
さ ら に 、 ダイオー ド D 1 , D 2 の力 ソ ー ド側間には ス イ ッチング素子 T 1 が 、 又 、 ア ノ ー ド側間にはス ィ ッチ ング素子 T 2 がそれぞれ接続されてい る 。 電圧検出回路 1 1 及び電流検出回路 1 3 は夫々 、 出力電圧 ( コ ンデン サ Cの充電電圧 ) 及びコ ンデンサ C の充放電電流を検出 し 、 制御装置 4 に出力する 。 又 、 ス イ ッ チ ング素子駆動 回路 1 2 の出力はス イ ッ チ ング素子 T 1 , T 2 と し ての 各 I G B T のゲー ト に接続され 、 ス イ ッ チ ング素子駆動 回路 1 2 は制御装置 4 か らの信号によ っ てス イ ッ チ ング 素子 T l , T 2 をオン _ オフ させる 。 さ ら に 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 と 各サイ リ ス タ 1 0 R1、 1 0 R2、 1 0 SI 1 0 S2、 1 0 T1 、 1 0 T2のゲー ト はそれぞれ接続され 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 は制御装置 4 か ら の指令によ つ て 、 後述するパターンで位相角制御を行 う こ と によ っ て 各サイ リ ス タ をオン させる 。 又 、 入力 3 相位相検出回路 1 5 は 、 コ ンバータ 1 に入力 さ れる 交流 3 相電源の位相 を検出し制御装置 4 に入力する 。
上述し たコ ンバータ 1 の回路構成は 、 入力電圧よ り も 高い電圧を出力する昇圧形コ ンバータ においては公知で あ る が 、 本発明は 、 こ の よ う な回路構成によ っ て 、 入力
電圧を降圧し て低い電圧の出力電圧を出力する コ ンバ ー タ を構成する と 共に 、 回生エネルギーを入力電源に回生 させる こ と ができ る 降圧形コ ンバータ を提供する 。
図 2 は制御装置 4 がコ ンバータ制御のため に行な う 制 御のブロ ッ ク 図である 。 指令電圧 V crnd か ら電圧検出回 路 1 1 で検出 された直流電圧 V d cを減じ て電圧偏差 ν ε を求め る 。 電圧偏差 ν ε に比例ゲイ ン K 1 を乗じ た値と 電圧偏差 V ε を積算し積分ゲイ ン Κ 2 を乗じ た値を加算 し て電流指令 I cmd を求め る 。 すなわち 、 指令電圧に対 する 比例積分のフ ィ ー ド バ ッ ク 制御を行ない電流指令 I cmd を求め る 。 電流指令 I cmd カゝ ら電流検出回路 1 3 で 検出 された電流 I d cを減じ て得られた電流偏差 I ε に比 例ゲイ ン Κ 3 を乗じ 、 基準 と な る相に通電する指令電気 角 0 を求め る 。 電気角 0 よ り 制御装置 4 はゲー ト ア レー 回路によ っ て各相の通電タ イ ミ ングを制御し 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 を制御し て各サイ リ ス タ を点弧し 、 位相 角制御を行な う 。 図 2 に示し た制御系及び各サイ リ ス タ を点弧する位相角制御の方法は 、 従来 と 同様であ る が 、 モータ 3 にブレーキがかけ られ回生モー ド になっ た と き 回生エネルギーが電源に帰還する ため に位相角制御を行 う 点が相違する も のであ る 。
すなわち 、 電圧検出回路 1 1 で検出 さ れる 直流電圧 V d cが設定指令電圧 V cmd よ り 上昇し た と き 、 ス ィ ッ チ ン グ駆動回路 1 2 によ り ス イ ッ チ ン グ素子 T 1 , T 2 がォ ンにされ 、 回生エネルギーが電源に帰還する よ う に各サ
イ リ ス タ が点弧される 。
図 3 は 、 モータ 3 を制御する制御装置 4 のプ ロ セ ッ サ が実行する コ ンバータ制御処理のフ ロ ーチヤ一 ト であ る 制御装置のプロ セ ッ サは こ の処理を所定周期毎に実行す る 。
まず 、 電源投入時の初期設定に於いて 、 カ行モー ド z 回生モ ー ド を示すフ ラ グ F は 「 0 」 にセ ッ ト さ れ 、 カ行 モー ド が設定さ れる 。 電圧の比例積分フ イ ー ドバ ッ ク制 御を行な う ためのアキ ュ ム レータ Aも 「 0 」 にセ ッ ト さ れ 、 ス イ ッ チ ング駆動回路 1 2 には 、 ス イ ッ チ ング素子 T 1 , T 2 をオフ状態にする指令が出力 される 。
プ ロ セ ッ サが処理を開始する と 、 まず 、 設定指令電圧 V cmd か ら 、 電圧検出回路 1 1 で検出 された直流電圧 V d cを減算 し て電圧偏差 V £ を求め る ( ス テ ッ プ S 1 ) 。 なお 、 最初はコ ンデンサ C に充電さ れていないカゝ ら検出 電圧 V d cは 「 0 」 である 。
次に 、 電圧偏差 V ε が 「 0 」 以上か否かを判断し ( ス テ ツ プ S 2 ) 、 「 0 」 以上であれば 、 フ ラ グ F 力 「 0 」 か否かを判断し ( ステ ッ プ S 3 ) 、 最初はフ ラ グ F が 「 0 」 にセ ッ ト さ れている 力 ら 、 ステ ッ プ S 4 に移行し て 、 ア キ ュ ム レータ Α に電圧偏差 V E を加算し て積分処 理を行な う 。 次に 、 電圧偏差 ν ε に比例ゲイ ン K 1 を乗 じ た値に 、 ア キ ュ ム レータ Α に記憶された値に積分ゲイ ン K 2 を乗じ た値を加算し て電流指令 I cmd を求め る ( ステ ッ プ S 5 ) 。 このステ ップ S 5 の処理が上述し た
W
電圧のフ ィ ー ドバ ッ ク制御処理に該当する 。 求め られた 電流指令 I cmd か ら電流検出回路 1 3 で検出 された直流 電流 I dcを減じ て電流偏差 I ε を求め る 。 電流偏差 I Ε に電流ゲイ ン Κ 3 を乗じて 、 基準電気角 0 を求め る ( ス テ ツ プ S 6 , S 7 ) 。 求め られた電気角 0 をレ ジス タ R に格納する と 共に出力 し て ( ステ ッ プ S 8 , S 9 ) 当該 周期の処理を終了する 。
こ う して求め られた電気角 0 と 、 位相検出回路 1 5 で 検出 さ れた電源の位相 と に基づいて 、 従来 と 同様にゲー ト ア レ イ 回路によ っ て各相のサイ リ ス タ 点弧指令がサイ リ ス タ 点弧回路 1 4 に出力 され 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 は 、 こ の点弧指令に基づいて各サイ リ ス タ を順次点弧 する こ と にな る 。
以下 、 電圧偏差 V ε が負にな ら なければ 、 ステ ッ プ s 1 〜 S 9 の処理を各周期毎実行し 、 サイ リ ス タ 1 O Rl 、 1 0 R2、 1 0 S1 、 1 0 S2、 1 0 T1、 1 0 T2が指令電気角 Θ に基づいて後述する よ う に点弧さ れてコ ンデンサ じ が 充電さ れる 。
図 4 は 、 検出直流電圧 V dcが指令電圧 V cmd以下であ つ てカ行モー ド におけ る サイ リ ス タ の点弧タ イ ミ ング 、 出力直流電圧及び指令電圧 V cmdと の関係を示す 。
こ の実施例では 、 R相 と S 相間の相間電圧 R — S を基 準 と して 、 制御装置 4 のプロ セ ッ サによ っ て求め られた 指令電気角 0 は 、 R _ S 相に対する指令 と し ている 。 そ して指令電圧 V cmd が 3 0 O V に設定さ れた例を示し て
いる 。
最初は 、 コ ンデンサ C の充電電圧は 「 0 」 で検出電圧 は 「 0 」 であ るか ら 、 電圧偏差 V ε は正の大き な値 と な り 、 指令電流 I cmd も 大き な値と なっ て 、 指令電気角 0 も 大き な値 と な る 。 そ して 、 コ ンデンサ C が充電され出 力電圧が指令電圧 V cmd = 3 0 0 V に近付 く と 電圧偏差 V ε は小さ く な り 指令電気角 0 も 小さい値と な る 。
図 4 の例では 、 指令電気角 0 が 4 0 度〜 4 5 度程度で あつ た と き の状態を示し ている 。 説明を簡略化する ため 指令電気角 0 が 4 0 度である とする と 、 サイ リ ス タ 点弧 回路 1 4 は 、 サイ リ ス タ 1 0 R1、 1 0 S2を電気角 0 = 4 0 度の位置でオンする 。 そ う する と 、 R相端子か らサイ リ ス タ 1 0 R1、 ダイオー ド D 1 、 コ ンデンサ C 、 ダイォ ー ド D 2 、 サイ リ ス タ 1 0 S2、 S 相端子 と 電流が流れ 、 コ ンデンサ C には R _ S 相間電圧が印加さ れる 。 電気角 Θ = 4 0 度の位置では 、 R — S 相間電圧の方がコ ンデン サ C の充電電圧よ り 高いので 、 コ ンデンサ C は充電され る こ と になる 。 そ して 、 R — S 相間電圧がコ ンデンサ C の充電電圧よ り も 低下しても 、 回路中のイ ンダ ク タ ンス に蓄え られたエネルギーによ っ て 、 図 4 に示すよ う に電 流が流れ 、 その後サイ リ ス タ 1 0 R1、 1 O S2に逆電圧が 印カ卩さ れる こ と にな り 、 サイ リ ス タ 1 0 R1 、 1 0 S2はォ フ と なる 。
そ し て 、 R — S 相に対する指令電気角 4 0 度に対し て 6 0 度の位相差を持つ一 2 0 度の位置ではサイ リ ス タ 1
0 Rl 、 1 0 T2が点弧され 、 R _ T相間電圧が同様にコ ン デンサ C に印加さ れ 、 充電される 。 さ ら に 6 0 度遅れた 指令電気角 0 よ り 1 2 0 度位相差のあ る 一 8 0 度の位置 ではサイ リ ス タ 1 0 S 1 、 1 0 Τ2が点弧さ れ 、 S _ Τ相間 電圧がコ ンデンサ C に印加さ れる 。 以下 6 0 度遅れる 毎 に 、 サイ リ ス タ 1 0 S1 、 1 0 R2の点弧によ る S — R相間 電圧 、 サイ リ ス タ 1 0 T1 、 1 0 R2の点弧によ る Τ 一 R相 間電圧 、 サイ リ ス タ 1 0 Τ1 、 1 0 S2の点弧によ る Τ 一 S 相間電圧 、 サイ リ ス タ 1 0 R1 、 1 0 S2の点弧によ る R — S 相間電圧がそれぞれコ ンデンサ C に印加 さ れ充電する こ と にな る 。
指令電圧 V cmd よ り 検出電圧 V dcが低 く 、 電圧偏差 V ε が大きい正の値であ る と き には 、 電気角 0 は大き く な り 、 図 4 の例では指令電気角 0 は 3 0 度よ り 大き く な り コ ンデンサ C が指令電圧 V cmd = 3 0 0 V にな る よ う に 充電する 。 検出電圧 V dcが指令電圧 V cmdに近付 く につ れて電気角 0 は小さ く な り 、 指令電圧 V crad 力 S 3 0 0 V では 、 電気角 0 は 3 0 度よ り 少し大き な値 と なる 。 モー タ 3 によ っ て駆動される負荷によ っ て 、 コ ンデンサ C の 充電電圧が指令電圧 V cmd = 3 0 0 V よ り 低下すれば 、 その低下分に応じ て電圧偏差 V ε が増大し 、 その増大に 応じ て電気角 が増大し て 、 コ ンデンサ C を充電する こ と にな る カゝ ら 、 コ ンデンサ C の充電電圧 V dcは指令電圧 V cmd に保持される こ と になる 。
一方 、 モータ Mが減速され回生電流が発生し てコ ンデ
ンサ C が こ の回生電流によ っ て充電されて検出電圧 V dcが上昇し指令電圧 V cmd を越え る と 、 ステ ップ S 1 で 算出 さ れる電圧偏差 V ε は負 と な り ステ ッ プ S 2 力、 ら ス テ ツ プ S 1 0 に移行し て 、 フ ラ グ F カ 「 1 」 か判断する 最初は 、 フ ラ グ は 「 0 」 であ る 力、 ら 、 ステ ッ プ S 1 5 に移行してフ ラ グ F を 「 1 」 にセ ッ ト して回生モー ド に 切替え る と 共に 、 アキ ュ ム レータ Αの符号を反転させる そ し て 、 回生モー ドへの切替え指令をス イ ッチング駆動 回路 1 2 に出力 し てス イ ッ チ ン グ素子 T l , Τ 2 をオン させ ( ステ ップ S 1 5 〜 1 7 ) 、 サイ リ ス タ ブ リ ッ ジ回 路 と 平滑コ ンデンサ C を逆極性に接続する 。 そ し て 、 レ ジス タ R に記憶された点弧角 0 の符号を反転させ ( ス テ ップ S 1 8 ) 、 こ の点弧角 0 を出力する ( ステ ッ プ S 9 ) 。
例えば 、 検出電圧 V dcが指令電圧 V cmd よ り 僅かに低 く 、 点弧角 0 が 3 0 度よ り 僅かに大き な値であっ た と き に ( 以下説明を簡略化する ため にこ の点弧角 を 3 0 度 と する ) 、 モータ 4 が減速さ れ回生電流が流れて出力電圧 V dcが指令電圧以上になっ た とする 。 そ う する と 、 ス テ ッ プ S 1 6 で 、 指令点弧角 0 の符号が反転さ れる か ら 、 一 3 0 度 と な り 、 これが出力 さ れて 、 例えば 、 サイ リ ス タ 1 0 R1 、 1 O S2は一 3 0 度の位置で点弧される こ と に なる 。
図 5 は回生モー ド におけ る サイ リ ス タ の点弧 と 各相間 電圧の関係を表す図であ る 。 こ の図 5 か ら分かる よ う に
— 3 0 度の位置では R — S 相間電圧は— 3 0 0 Vであ る 一方 、 検出電圧 ( コ ンデンサ C の充電電圧 ) V dcは 、 指 令電圧 V cmd = 3 0 0 V を越え てお り 、 こ の電圧 V dcが ス イ ッ チ ング素子 T l , T 2 のオン に よ り 逆転さ れて R 相 、 S 相端子間 に— 3 0 0 V よ り も 絶対値で大き い電圧 が印加 さ れる こ と にな る ( 図 5 におレヽ て 一 3 0 0 V よ り も 下側の負の大き い値であ る ) 。 その結果 、 電流はコ ン デンサ C 力、 ら 、 ス イ ッ チング素子 T 1 、 サイ リ ス タ 1 0 S2、 S 相端子 、 R相端子 、 サイ リ ス タ 1 0 R1 、 ス ィ ッ チ ング素子 T 2 、 コ ンデンサ C と 流れコ ンデンサ C を放電 し 充電電圧 V dcを低下 さ せる 。
次の周期か ら は 、 プ ロ セ ッ サはス テ ッ プ S 1 で電圧偏 差 V ε を求め て こ の電圧偏差 V ε が負であれば ( ス テ ツ プ S 2 ) 、 フ ラ グ F 力 S 「 1 j か否かを判断し ( ス テ ッ プ S 1 0 ) 、 ス テ ッ プ S 1 5 でフ ラ グ F は回生モー ド と し て 「 1 」 にセ ッ ト さ れてい る 力 ら 、 ス テ ッ プ S 1 1 に移 行し てス テ ッ プ S 1 で求め た電圧偏差 ν ε の符号を反転 さ せる ( こ の場合 、 こ の電圧偏差 ν ε は正の値 と な る ) そ し てァ ク キ ュ ム レ ー タ Α に こ の符号が反転さ れた速 度偏差 ν ε を加算する ( ス テ ッ プ S 4 ) 、 ア キ ュ ム レ ー タ Αの値はス テ ッ プ S 1 6 で 、 符号が反転さ せ られ負の 値であ る か ら 正の電圧偏差が加算 さ れる こ と に よ っ て 、 ア キ ュ ム レ ー タ Aの値は負で絶対値が小 さ く な る 。 そ し て 、 こ のア キ ュ ム レ ー タ Aの値に積分ゲ イ ン K 2 を乗 じ た値に電圧偏差 V ε に比例ゲ イ ン Κ 1 を乗 じ た値を加算
し て電流指令 I cmd を求め る ( ステ ッ プ S 5 ) 。 アキ ュ ム レ ータ Aの値は負であ り 、 圧力偏差 ν ε は ( ス テ ッ プ S 1 1 の処理で正の値に変換さ れてい る か ら 、 電流指令 I crad は前周期の電流指令よ り も そ の絶対値が小さ い負 の値と な る 。
求め られた電流指令 I cmd か ら検出電流 I dcを滅じ て 電流偏差 I ε を求め る ( ス テ ッ プ S 6 ) 。 こ の電流偏差
I ε も 前周期の電流偏差よ り も その絶対値が小さ い負の 値 と な る 。 電流偏差 I ε に電流ゲイ ン Κ 3 を乗じ て 、 基 準電気角 0 を求め ( ス テ ッ プ S 7 ) 、 こ の求めた電気角 0 をレ ジ ス タ R に格納する と 共に出力 し て ( ス テ ッ プ S 8 , S 9 ) 当該周期の処理を終了する 。 求め られた電気 角 Θ は 、 電流偏差 I ε が前周期よ り も その絶対値が小さ い負の値であ る か ら 、 前周期の電気角 よ り も 絶対値が小 さ い負の値と なる 。
こ う し て求め られた電気角 0 と 、 位相検出回路 1 5 で 検出 された電源電流の位相に基づいて 、 従来 と 同様にゲ ー ト ア レ イ 回路によ っ て各相のサイ リ ス タ 点弧指令がサ イ リ ス タ点弧回路 1 4 に出力 され 、 サイ リ ス タ 点弧回路 1 4 は 、 こ の点弧指令に基づいて各サイ リ ス タ を点弧す る こ と にな る 。
以下 、 電圧偏差 ν ε が負である 限 り ス テ ッ プ s 1 、 s
2 、 S 1 0 、 S l l 、 S 4 〜 S 9 の処理を繰 り 返し実行 する こ と になる 。
図 5 は 、 検出直流電圧 V dcが指令電圧 V cmd よ り も 高
い時の上記回生モー ド におけ るサイ リ ス タ の点弧タ イ ミ ング と 出力直流電圧 ( 指令電圧 V cmd ) と の関係を示し たも のであ る 。
ス イ ッ チ ング素子 T l 、 T 2 のオン に よ っ て コ ンデン サ C と 電源 と はカ行モー ド 時 と は逆極性接続されてい る か ら 、 図 4 と 比較し て 、 電源の各相間電圧が負電圧の時 にサイ リ ス タ が点弧される こ と にな る 。 上述し たカ行モ ー ド で電気角 0 = 3 0 度よ り も 僅かに大きい角度でサイ リ ス タ の点弧がな され 、 出力電圧が指令電圧 V cmd を保 持し ている状態に於いて 、 検出電圧 V dcが 、 指令電圧 V cmd ( = 3 0 0 V ) よ り 高 く なつ た時 、 電圧偏差 ν ε は 負 と なっ て 、 ステ ップ S 1 7 でス イ ッチング素子 T 1 , Τ 2 が切 り 替え られ 、 指令電気角 0 は負の値にさ れ ( Θ = 一 3 0 度よ り 僅かに小さ い値 ) 、 以後前述し た処理で こ の指令電気角 0 は絶対値で 3 0 度よ り も 小さ な値の負 の値が指令さ れる こ と にな る ので 、 基準の R — S 相間電 圧が指令電圧 V cmd ( = - 3 0 0 V ) よ り も 、 絶対値に おいて小さい負の電圧値の時にサイ リ ス タ 1 O Rl 、 1 0 S2が点弧さ れる 。 その結果 、 コ ンデンサ Cの電力はサイ リ ス タ 1 0 R1 , 1 0 s2を介し て電源に帰還さ れる こ と に な る 。
以下電気角 6 0 度遅れる 毎に 、 サイ リ ス タ 1 O R1及ぴ 1 O T2、 サイ リ ス タ 1 O S1及び 1 Ο Τ2、 サイ リ ス タ 1 0 S1及び 1 O R2、 サイ リ ス タ 1 O T1及び 1 O R2、 サイ リ ス タ 1 0 T1及び 1 0 S2、 サイ リ ス タ 1 0 R1及び 1 0 S2、 …
と 順次点弧さ れ 、 コ ンデンサ C に蓄積さ れた電力が順次 電源に帰還さ れる 。
以上の よ う に し て電源回生が行われ 、 検出電圧 V d cが 指令電圧以下 と な り 、 ス テ ッ プ S 2 で電圧偏差 V ε が 「 0 」 以上 と判断される と 、 ステ ッ プ S 3 でフ ラ グ F が 「 0 」 か判断され 、 前周期の処理が回生モー ド であれば フ ラ グ F は 「 1 」 にセ ッ ト されている力 ら 、 ステ ッ プ S 1 2 に移行し て 、 フ ラ グ F を 「 0 」 にし て 、 アキ ュ ム レ ータ Αの値の符号を反転させ 、 ス イ ッ チ ング素子 T 1 , T 2 をオフ に し てカ行モー ド に切 り 替え ( ステ ッ プ S 1 3 、 S 1 4 ) 、 かつレ ジス タ R に記憶さ れた指令電気角 0 の符号を反転さ せて ( ス テ ッ プ S 1 8 ) 、 レ ジス タ R に記憶する指令電気角 0 を出力 し ( ス テ ッ プ S 9 ) 、 前 述したカ行モ ー ド の処理を行 う 。
本発明 によれば 、 交流電源の電圧よ り も 低い直流電圧 を ト ラ ンス を用レヽる こ と な く 得る こ と ができ 、 し力 も 、 回生エネルギーを電源に帰還する こ と も でき る 。