WO2019159346A1 - サイリスタ起動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1によるサイリスタ起動装置の構成を示す回路ブロック図である。図1を参照して、本実施の形態1によるサイリスタ起動装置100は、停止している同期機20を所定の回転速度まで加速させることにより、同期機20を始動させる。
図2は、サイリスタ起動装置100の動作を示すタイムチャートである。図2には、コンバータ1から出力される直流電流Idおよび同期機20の回転速度が示されている。
VDC1♯=1.35Vscosα …(1)
コンバータ制御部13は、この式(1)のVDC1♯に電圧指令値VDC1*を入れて解くことにより位相制御角αを演算する。コンバータ制御部13は、6個のサイリスタRP,SP,TP,RN,SN,TNを2個ずつ順序良く点弧させて直流リアクトル3に流れる直流電流Idを制御する。
VDC1*=Kp・ΔId+Ki・Σ(ΔId) …(2)
なお、式(2)中において、Kp・ΔIdは比例項であり、Ki・Σ(ΔId)は積分項である。
図8および図9では、休止時間Δtの直前の制御演算で得られた制御量として、休止時間Δtの直前に算出された積分項を用いて、休止時間Δtの直後の積分項をプリセットする構成について説明したが、休止時間Δtの直前に生成された電圧指令値VDC1*をプリセット値として用いる構成としてもよい。
本実施の形態2によるサイリスタ起動装置100においては、休止時間の直後にPI演算を再開するときに、休止時間の直前にインバータ2に入力されていた直流電圧VDC2の実測値を、休止時間の直後における積分要素のプリセット値として用いることとする。
本実施の形態3によるサイリスタ起動装置100においては、電圧検出器6により検出される三相交流電圧VU,VV,VWおよび、インバータ2のサイリスタのゲートに与えられるゲートパルス(点弧指令)に基づいて、インバータ2の入力端子2a,2b間の直流電圧VDC2を算出する。そして、休止時間の直後にPI演算を再開するときに、算出した直流電圧VDC2を、休止時間Δtの直後における積分要素のプリセット値として用いることとする。
図15を参照して、サンプリング回路158は、ANDゲート31~36、ワンショットパルス発生器41~46、スイッチ51~56、減算器61,63,66、加算器62,64,65、およびゲイン乗算器67を含む。図15において、φU,φV,φZ,φX,φY,φZは、インバータ2のサイリスタU,V,W,X,Y,Zにそれぞれ与えられるゲートパルスを示している。
再び図7を参照して、積分器153における積分項は、転流指令CMが発生した時点において零にリセットされる。そして、休止時間Δtの直後において、積分項は、同期機20の回転速度から得られる直流電圧VDC2の推定値にプリセットされる。
Claims (11)
- 同期機を起動させるサイリスタ起動装置であって、
交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を平滑化する直流リアクトルと、
前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられる直流電力を可変周波数の交流電力に変換して前記同期機に供給するインバータと、
前記同期機の回転子位置を検出する位置検出器と、
前記位置検出器の検出信号に基づいて、前記インバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第1の制御部と、
前記位置検出器の検出信号に基づいて、前記直流リアクトルを流れる直流電流が電流指令値に一致するように、前記コンバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第2の制御部とを備え、
前記サイリスタ起動装置は、前記直流電流を断続的に零にすることにより前記インバータの転流を行なう第1のモードと、前記同期機の誘起電圧により前記インバータの転流を行なう第2のモードとを順次実行することにより、前記同期機を停止状態から所定の回転速度まで加速させるように構成され、
前記第2の制御部は、
前記電流指令値に対する前記直流電流の偏差を積分する積分要素を少なくとも含み、前記偏差を制御演算することにより、前記コンバータの出力電圧の電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記コンバータにおけるサイリスタの位相制御角を算出する制御角演算部とを含み、
前記第1のモードにおいて、前記制御角演算部は、前記インバータの転流指令と同時に前記位相制御角を絞ることにより、所定の休止時間の間、前記直流電流を零にするように構成され、
前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記休止時間の直後に制御演算を再開するときに、前記休止時間の直前における制御演算で算出された制御量を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、サイリスタ起動装置。 - 前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記休止時間の直前における前記積分要素の出力を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、請求項1に記載のサイリスタ起動装置。
- 前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記休止時間の直前に生成された前記電圧指令値を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、請求項1に記載のサイリスタ起動装置。
- 同期機を起動させるサイリスタ起動装置であって、
交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を平滑化する直流リアクトルと、
前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられる直流電力を可変周波数の交流電力に変換して前記同期機に供給するインバータと、
前記同期機の回転子位置を検出する位置検出器と、
前記インバータに入力される直流電圧を検出する電圧検出器と、
前記位置検出器の検出信号に基づいて、前記インバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第1の制御部と、
前記位置検出器の検出信号に基づいて、前記直流リアクトルを流れる直流電流が電流指令値に一致するように、前記コンバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第2の制御部とを備え、
前記サイリスタ起動装置は、前記直流電流を断続的に零にすることにより前記インバータの転流を行なう第1のモードと、前記同期機の誘起電圧により前記インバータの転流を行なう第2のモードとを順次実行することにより、前記同期機を停止状態から所定の回転速度まで加速させるように構成され、
前記第2の制御部は、
前記電流指令値に対する前記直流電流の偏差を積分する積分要素を少なくとも含み、前記偏差を制御演算することにより、前記コンバータの出力電圧の電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記コンバータにおけるサイリスタの位相制御角を算出する制御角演算部とを含み、
前記第1のモードにおいて、前記制御角演算部は、前記インバータの転流指令と同時に前記位相制御角を絞ることにより、所定の休止時間の間、前記直流電流を零にするように構成され、
前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記休止時間の直後に制御演算を再開するときに、前記休止時間の直前に前記電圧検出器により検出された直流電圧を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、サイリスタ起動装置。 - 前記第2の制御部は、前記インバータの転流指令が発生したタイミングにおいて前記電圧検出器の検出信号を取込み、保持するように構成されたサンプルホールド回路を含み、
前記電流制御部は、前記サンプルホールド回路に保持された前記検出信号を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、請求項4に記載のサイリスタ起動装置。 - 同期機を起動させるサイリスタ起動装置であって、
交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を平滑化する直流リアクトルと、
前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられる直流電力を可変周波数の交流電力に変換して前記同期機に供給するインバータと、
前記インバータから前記同期機に供給される交流電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器の検出信号に基づいて、前記インバータにおけるサイリスタに与える点弧指令を生成する第1の制御部と、
前記直流リアクトルを流れる直流電流が電流指令値に一致するように、前記コンバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第2の制御部とを備え、
前記サイリスタ起動装置は、前記直流電流を断続的に零にすることにより前記インバータの転流を行なう第1のモードと、前記同期機の誘起電圧により前記インバータの転流を行なう第2のモードとを順次実行することにより、前記同期機を停止状態から所定の回転速度まで加速させるように構成され、
前記第2の制御部は、
前記電流指令値に対する前記直流電流の偏差を積分する積分要素を少なくとも含み、前記偏差を制御演算することにより、前記コンバータの出力電圧の電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記コンバータにおけるサイリスタの位相制御角を算出する制御角演算部とを含み、
前記第1のモードにおいて、前記制御角演算部は、前記インバータの転流指令と同時に前記位相制御角を絞ることにより、所定の休止時間の間、前記直流電流を零にするように構成され、
前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、
前記電圧検出器の検出信号および前記点弧指令に基づいて、前記インバータの入力端子間に現れる直流電圧を算出し、
前記休止時間の直後に制御演算を再開するときには、算出した前記直流電圧を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、サイリスタ起動装置。 - 前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記電圧検出器の検出信号および前記点弧指令に基づいて、前記休止時間の直後に前記インバータの入力端子間に現れる直流電圧を算出する、請求項6に記載のサイリスタ起動装置。
- 前記交流電圧は三相交流電圧であり、
前記電圧検出器は、前記三相交流電圧の少なくとも2つの線間電圧を検出する、請求項6または7に記載のサイリスタ起動装置。 - 同期機を起動させるサイリスタ起動装置であって、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を平滑化する直流リアクトルと、
前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられる直流電力を可変周波数の交流電力に変換して前記同期機に供給するインバータと、
前記インバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第1の制御部と、
前記直流リアクトルを流れる直流電流が電流指令値に一致するように、前記コンバータにおけるサイリスタの点弧位相を制御する第2の制御部とを備え、
前記サイリスタ起動装置は、前記直流電流を断続的に零にすることにより前記インバータの転流を行なう第1のモードと、前記同期機の誘起電圧により前記インバータの転流を行なう第2のモードとを順次実行することにより、前記同期機を停止状態から所定の回転速度まで加速させるように構成され、
前記第2の制御部は、
前記電流指令値に対する前記直流電流の偏差を積分する積分要素を少なくとも含み、前記偏差を制御演算することにより、前記コンバータの出力電圧の電圧指令値を生成する電流制御部と、
前記電圧指令値に基づいて、前記コンバータにおけるサイリスタの位相制御角を算出する制御角演算部とを含み、
前記第1のモードにおいて、前記制御角演算部は、前記インバータの転流指令と同時に前記位相制御角を絞ることにより、所定の休止時間の間、前記直流電流を零にするように構成され、
前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記休止時間の直後に制御演算を再開するときに、前記インバータに入力される直流電圧の推定値に、前記コンバータの入力側の転流インダクタンスによる電圧降下分を加算した値を、前記休止時間の直後における前記積分要素のプリセット値として用いる、サイリスタ起動装置。 - 前記第1のモードにおいて、前記電流制御部は、前記電流指令値に前記転流インダクタンスを乗じることにより、前記転流インダクタンスによる電圧降下分を算出する、請求項9に記載のサイリスタ起動装置。
- 前記同期機の回転子位置を検出する位置検出器をさらに備え、
前記第2の制御部は、前記位置検出器の検出信号に基づいて前記同期機の回転速度を演算し、演算した前記同期機の回転速度に基づいて前記電流指令値を生成し、
前記電流制御部は、演算した前記同期機に回転速度に基づいて前記直流電圧を推定する、請求項9または10に記載のサイリスタ起動装置。
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