JPH0125313B2 - - Google Patents
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- JPH0125313B2 JPH0125313B2 JP56186900A JP18690081A JPH0125313B2 JP H0125313 B2 JPH0125313 B2 JP H0125313B2 JP 56186900 A JP56186900 A JP 56186900A JP 18690081 A JP18690081 A JP 18690081A JP H0125313 B2 JPH0125313 B2 JP H0125313B2
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- Japan
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- current
- intermittent
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- value
- circuit
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
- H02M7/505—Conversion 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
- H02M7/515—Conversion 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 技術分野の説明
本発明は、起電力を有する誘導性回路に接続さ
れる自然転流形電力変換装置の通電電流検出器に
関し、特にその瞬時値の検出が不要で、平均値に
基づいて該通電電流の断続の有無を検知する電力
変換装置の電流断続検出方法に関する。
れる自然転流形電力変換装置の通電電流検出器に
関し、特にその瞬時値の検出が不要で、平均値に
基づいて該通電電流の断続の有無を検知する電力
変換装置の電流断続検出方法に関する。
(b) 従来技術の説明
起電力を有する誘導性回路と、自然転流形電力
変換装置を組み合わせた系としては、例えばサイ
リスタで構成された制御整流器により給電駆動さ
れる直流電動機速度制御系がある。この系は一般
に電流マイナー制御ループを有し、通常は負荷電
流の平均値に基づく制御を行う。但し、この速度
制御系においては、負荷電流が連続している場合
と断続している場合とで、ループゲイン等の制御
定数が変わつてしまうので、それを補償する場合
には、負荷電流の連続時と断続時とで制御論理を
変更する必要が生じ、その際には負荷電流の断続
の有無の検出が不可欠となる。
変換装置を組み合わせた系としては、例えばサイ
リスタで構成された制御整流器により給電駆動さ
れる直流電動機速度制御系がある。この系は一般
に電流マイナー制御ループを有し、通常は負荷電
流の平均値に基づく制御を行う。但し、この速度
制御系においては、負荷電流が連続している場合
と断続している場合とで、ループゲイン等の制御
定数が変わつてしまうので、それを補償する場合
には、負荷電流の連続時と断続時とで制御論理を
変更する必要が生じ、その際には負荷電流の断続
の有無の検出が不可欠となる。
従来、この種の検出器は、変流器等により電流
の瞬時波形を検出し、その検出信号を処理して、
電流断続の有無を検知していたが、検出装置が複
雑となる欠点があつた。
の瞬時波形を検出し、その検出信号を処理して、
電流断続の有無を検知していたが、検出装置が複
雑となる欠点があつた。
(c) 発明の目的
本発明は、構成が比較的に単純で且電力変換装
置に通常具備されることの多い平均電流検出器
を、電力変換装置の通電電流の検出に応用して断
続状態を検出し得る電力変換装置の電流断続検出
方法を提供することを目的としている。
置に通常具備されることの多い平均電流検出器
を、電力変換装置の通電電流の検出に応用して断
続状態を検出し得る電力変換装置の電流断続検出
方法を提供することを目的としている。
(d) 発明の構成
第１図に示した直流電動機の速度制御系は本発
明の一実施例である。この図で、商用電源１の交
流電力を電力変換装置２で整流し直流電動機３に
供給する。直流電動機３は負荷４を駆動する。直
流電動機３の回転速度１２は速度検出器５により
検出され制御回路１５に帰還される。シヤント抵
抗７は負荷電流６に比例した電圧信号を発生し、
平均回路８はそれを平均して、負荷電流６の平均
値に比例した量１１として制御回路１５に帰還す
ると同時に、比較器９にも与える。比較器９には
点弧制御回路１０から電力変換装置２の位相制御
角１６も与えられる。比較器９はこの位相制御角
１６と後述する所定の値から、後述する算式によ
り電流断続を判定する値を算出し、負荷電流６の
平均値に比例した量１１と比較して、断続の有無
を判定し、判定結果１３を制御回路１５へ与え
る。制御回路１５へは速度設定値１４も与えら
れ、この値と上記三つの帰還量とから制御論理に
従つて位相制御角１６を決定し、点弧制御回路１
０及び先述の比較器９に与える。点弧制御回路１
０は位相制御角１６に基づき電力変換装置２の点
弧時点を決定する。
明の一実施例である。この図で、商用電源１の交
流電力を電力変換装置２で整流し直流電動機３に
供給する。直流電動機３は負荷４を駆動する。直
流電動機３の回転速度１２は速度検出器５により
検出され制御回路１５に帰還される。シヤント抵
抗７は負荷電流６に比例した電圧信号を発生し、
平均回路８はそれを平均して、負荷電流６の平均
値に比例した量１１として制御回路１５に帰還す
ると同時に、比較器９にも与える。比較器９には
点弧制御回路１０から電力変換装置２の位相制御
角１６も与えられる。比較器９はこの位相制御角
１６と後述する所定の値から、後述する算式によ
り電流断続を判定する値を算出し、負荷電流６の
平均値に比例した量１１と比較して、断続の有無
を判定し、判定結果１３を制御回路１５へ与え
る。制御回路１５へは速度設定値１４も与えら
れ、この値と上記三つの帰還量とから制御論理に
従つて位相制御角１６を決定し、点弧制御回路１
０及び先述の比較器９に与える。点弧制御回路１
０は位相制御角１６に基づき電力変換装置２の点
弧時点を決定する。
(e) 発明の作用
この実施例に即して本発明の動作を説明する。
第１図中の負荷電流６は、当然直流であるが、交
流成分が重畳している。この交流成分は主に直流
側回路中のインダクタンス成分により制限される
が、直流成分の大小には関係しない。従つて直流
成分が十分小さくなると、負荷電流６は断続し始
める。この断続を始める限界での負荷電流平均値
（直流電流平均値）を断続臨界平均電流crと呼
ぶことにする。この断続臨界平均電流crは以下
に説明する様に、変換器の位相制御角αに依存し
その正弦関数として表わすことができる。まず負
荷電流（直流電流）が断続する動作領域（以下、
断続モードと称する）での直流電流瞬時値ｉ（ｔ）
は ｉ（ｔ）＝｛ED／Ｒ−Ｅ／〜／Ｚsin（α＋2π／Ｐ
−ψ）｝l-t/Tc＋Ｅ／〜／Ｚsin（ωt＋α＋2π／Ｐ−
ψ）−ED／Ｒ （但し、上式右辺０のとき、ｉ（ｔ）＝０） と表わされる。上式中、EDは直流側起電力、Ｅ〜
は交流側線間電圧波高値、TCは直流側回路時定
数でTC＝Ｒ／Ｌ、Ｒ及びＬは直流側回路の抵抗
及びインダクタンス成分、ψは直流側Ｒ及びＬで
決まる力率角でψ＝tan-1ωL／Ｒ、ＺはＺ＝√2
＋（ωL）2、ωは交流電源角周波数、ｔは時間変
数、そしてｐは変換器の直流側パルス数である。
ｐは例えば３相全波整流回路ではｐ＝６で、また
変換器の素子は電気角でωT＝2π／ｐ毎に順次点
弧され、断続モードでは直流電流はＴ＝2π／pω
を周期として断続する。断続限界ではｉ（ｔ）が
時刻ｔ＝１／ω 2π／ｐで丁度０となる動作状態と考え ることができ、ｉ（ｔ）＝０から任意の位相制御角
αで断続限界を与える直流側起電力ED,crは(2)式で
与えられる。
第１図中の負荷電流６は、当然直流であるが、交
流成分が重畳している。この交流成分は主に直流
側回路中のインダクタンス成分により制限される
が、直流成分の大小には関係しない。従つて直流
成分が十分小さくなると、負荷電流６は断続し始
める。この断続を始める限界での負荷電流平均値
（直流電流平均値）を断続臨界平均電流crと呼
ぶことにする。この断続臨界平均電流crは以下
に説明する様に、変換器の位相制御角αに依存し
その正弦関数として表わすことができる。まず負
荷電流（直流電流）が断続する動作領域（以下、
断続モードと称する）での直流電流瞬時値ｉ（ｔ）
は ｉ（ｔ）＝｛ED／Ｒ−Ｅ／〜／Ｚsin（α＋2π／Ｐ
−ψ）｝l-t/Tc＋Ｅ／〜／Ｚsin（ωt＋α＋2π／Ｐ−
ψ）−ED／Ｒ （但し、上式右辺０のとき、ｉ（ｔ）＝０） と表わされる。上式中、EDは直流側起電力、Ｅ〜
は交流側線間電圧波高値、TCは直流側回路時定
数でTC＝Ｒ／Ｌ、Ｒ及びＬは直流側回路の抵抗
及びインダクタンス成分、ψは直流側Ｒ及びＬで
決まる力率角でψ＝tan-1ωL／Ｒ、ＺはＺ＝√2
＋（ωL）2、ωは交流電源角周波数、ｔは時間変
数、そしてｐは変換器の直流側パルス数である。
ｐは例えば３相全波整流回路ではｐ＝６で、また
変換器の素子は電気角でωT＝2π／ｐ毎に順次点
弧され、断続モードでは直流電流はＴ＝2π／pω
を周期として断続する。断続限界ではｉ（ｔ）が
時刻ｔ＝１／ω 2π／ｐで丁度０となる動作状態と考え ることができ、ｉ（ｔ）＝０から任意の位相制御角
αで断続限界を与える直流側起電力ED,crは(2)式で
与えられる。
ED,cr＝ＲＥ／〜／Ｚ sin（4π／ｐ＋α−ψ）−sin
（2π／ｐ＋α−ψ）l-T/TC／（１−l-T/TC）(2) (2)式を(1)式に代入しｔ＝０〜Ｔの期間で平均す
ると、任意の位相制御角αに対する断続限界平均
電流crが得られる。即ち、 cr＝Ｅ／〜／Ｚ〔（Tc／Ｔ−１／１−e-T/
Tc）〓2sinπ／ｐ・cos（3π／ｐ＋α−ψ） ＋sin（2π／ｐ＋α−ψ）＋ｐ／πsin
π／ｐsin（3π／ｐ＋α−ψ）〕(3) (3)式中、Ｚ、ψ及びTcは当該回路の構成要素
が定まれば一定値となり、またＥ〜は交流電源電圧
によつて決まる一定値であるから、結局断続臨界
平均電流crは、位相制御角αの関数となる。(3)
式は複雑な形をしているが、回路定数によつては
極めて簡単な関数形で近似できる。このことを以
下に数値例で示す。
（2π／ｐ＋α−ψ）l-T/TC／（１−l-T/TC）(2) (2)式を(1)式に代入しｔ＝０〜Ｔの期間で平均す
ると、任意の位相制御角αに対する断続限界平均
電流crが得られる。即ち、 cr＝Ｅ／〜／Ｚ〔（Tc／Ｔ−１／１−e-T/
Tc）〓2sinπ／ｐ・cos（3π／ｐ＋α−ψ） ＋sin（2π／ｐ＋α−ψ）＋ｐ／πsin
π／ｐsin（3π／ｐ＋α−ψ）〕(3) (3)式中、Ｚ、ψ及びTcは当該回路の構成要素
が定まれば一定値となり、またＥ〜は交流電源電圧
によつて決まる一定値であるから、結局断続臨界
平均電流crは、位相制御角αの関数となる。(3)
式は複雑な形をしているが、回路定数によつては
極めて簡単な関数形で近似できる。このことを以
下に数値例で示す。
例として、電力変換装置２を三相全波整流純ブ
リツヂ形として、従つてｐ＝６であり、また直流
電動機の代表的数値例として、Ｒ＝0.2Ω、Ｌ＝
10.0mHとし、交流電源電圧を線間実効値200Vと
し、その周波数を50Hzとすれば、Ｚ＝3.2Ω、ψ
＝86.4゜となり、断続臨界平均電流crと位相制御
角αとの関係は(3)式による数値計算から第２図に
示した通りとなる。この図から、断続臨界平均電
流crは位相制御角αの正弦関数として近似でき
ると判断できる。即ち、α＝90゜の時に(3)式で与
えられるcrをcr,Mとして、crの近似値′cr
は、 ′cr＝cr,Msinα (4) と近似できる。次に、この近似の精度を調べる。
(3)式で与えられる厳密解crと(4)式で与えられる
近似解との比Ａを Ａ＝cr／′cr＝cr／cr,Msinα (5) として、Ａとαとの関係を計算で求めると、第３
図となる。Ａ＝１の時、誤差０であることは言を
またない。以上の数値例では誤差は第３図から大
きくとも２％程度であることが分かり、(4)式によ
る近似は十分に良い精度を持つていることが分か
る。
リツヂ形として、従つてｐ＝６であり、また直流
電動機の代表的数値例として、Ｒ＝0.2Ω、Ｌ＝
10.0mHとし、交流電源電圧を線間実効値200Vと
し、その周波数を50Hzとすれば、Ｚ＝3.2Ω、ψ
＝86.4゜となり、断続臨界平均電流crと位相制御
角αとの関係は(3)式による数値計算から第２図に
示した通りとなる。この図から、断続臨界平均電
流crは位相制御角αの正弦関数として近似でき
ると判断できる。即ち、α＝90゜の時に(3)式で与
えられるcrをcr,Mとして、crの近似値′cr
は、 ′cr＝cr,Msinα (4) と近似できる。次に、この近似の精度を調べる。
(3)式で与えられる厳密解crと(4)式で与えられる
近似解との比Ａを Ａ＝cr／′cr＝cr／cr,Msinα (5) として、Ａとαとの関係を計算で求めると、第３
図となる。Ａ＝１の時、誤差０であることは言を
またない。以上の数値例では誤差は第３図から大
きくとも２％程度であることが分かり、(4)式によ
る近似は十分に良い精度を持つていることが分か
る。
またＡは(5)式右辺と(3)式から分かる様に、αの
関数であると同時に負荷条件を示すパラメータと
して、時定数TCと力率角ψを含むことが分かる。
しかし、ψ＝tan-1ωL／Ｒ＝tan-1ωTCとなるから、 独立なパラメータとしてTCのみを選んでよい。
さて 第４図は、各々TC＝10msec及びTC＝500msec
の時の比Ａとαとの関係を示している。この図か
らTCが10msec及び500msecの場合も、(4)式によ
る近似は十分に良い精度が得られることが分か
る。尚、図には示していないが、TCが10msec〜
500msecの間の精度は第４図に示した精度の範囲
内に納まることが、実際の計算により確認されて
いる。また、TC＜10msecあるいはTC＞500msec
の場合にも、上述の手法により精度を算出し、そ
の精度が用途の許容精度内に納まれば(4)式による
近似は十分に応用可能である。また、直流側パル
ス数が６以外の純ブリツヂ形の自然転流形変換器
にも、(4)式が成り立つことが同様に確認されてい
る。
関数であると同時に負荷条件を示すパラメータと
して、時定数TCと力率角ψを含むことが分かる。
しかし、ψ＝tan-1ωL／Ｒ＝tan-1ωTCとなるから、 独立なパラメータとしてTCのみを選んでよい。
さて 第４図は、各々TC＝10msec及びTC＝500msec
の時の比Ａとαとの関係を示している。この図か
らTCが10msec及び500msecの場合も、(4)式によ
る近似は十分に良い精度が得られることが分か
る。尚、図には示していないが、TCが10msec〜
500msecの間の精度は第４図に示した精度の範囲
内に納まることが、実際の計算により確認されて
いる。また、TC＜10msecあるいはTC＞500msec
の場合にも、上述の手法により精度を算出し、そ
の精度が用途の許容精度内に納まれば(4)式による
近似は十分に応用可能である。また、直流側パル
ス数が６以外の純ブリツヂ形の自然転流形変換器
にも、(4)式が成り立つことが同様に確認されてい
る。
(4)式で与えられる断続臨界電流平均値′crを
用いれば、例えば第５図に示した例の様に電流断
続検出器を構成できる。第５図で正弦関数発生器
５１は位相制御角α１６を入力として得、sinαを
出力として出す。乗算器５２はこのsinα５４と、
予め計算で求められ設定されるcr,M５５との積
を作りcr,Msinα５６、即ち′crを出力する。比
較器５３は変換器の直流電流平均値D５７と、
Ｉ′crを比較し、′cr Dなら変換器の通電電流
は連続、′cr＞Dなら断続と判断し、この判定
結果に応じた信号１３を出力する。
用いれば、例えば第５図に示した例の様に電流断
続検出器を構成できる。第５図で正弦関数発生器
５１は位相制御角α１６を入力として得、sinαを
出力として出す。乗算器５２はこのsinα５４と、
予め計算で求められ設定されるcr,M５５との積
を作りcr,Msinα５６、即ち′crを出力する。比
較器５３は変換器の直流電流平均値D５７と、
Ｉ′crを比較し、′cr Dなら変換器の通電電流
は連続、′cr＞Dなら断続と判断し、この判定
結果に応じた信号１３を出力する。
第５図の例で、正弦関数発生器５１は例えばリ
ードオンリメモリの様な記憶装置に正弦関数を記
憶させたものでもよく、また乗算器５２や比較器
５３はマイクロプロセツサなどで置き換えること
も出来る。また比較器５３への入力のDは必ず
しも変換器の直流側から検出するものでなくとも
よく、要するに直流電流平均値に比例した量であ
ればよいのであつて、例えば変換器の交流側から
検出した電流平均値に適当な係数を乗じたもので
もよい。また、(4)式で与えられる近似解を更に折
線や階段線などで近似してもよい。
ードオンリメモリの様な記憶装置に正弦関数を記
憶させたものでもよく、また乗算器５２や比較器
５３はマイクロプロセツサなどで置き換えること
も出来る。また比較器５３への入力のDは必ず
しも変換器の直流側から検出するものでなくとも
よく、要するに直流電流平均値に比例した量であ
ればよいのであつて、例えば変換器の交流側から
検出した電流平均値に適当な係数を乗じたもので
もよい。また、(4)式で与えられる近似解を更に折
線や階段線などで近似してもよい。
(f) 発明の効果
以上説明のように本発明によれば電力変換装置
の平均電流から断続状態を検出し得るので回路を
極めて簡単に構成出来る効果が得られる。
の平均電流から断続状態を検出し得るので回路を
極めて簡単に構成出来る効果が得られる。
第１図は本発明を適用し得る直流電動機の速度
制御系の接続図、第２図は自然転流形３相フルブ
リツヂ全波整流回路の通流電流断続限界に於ける
直流電流平均値と位相制御角αとの関係の計算例
を示した特性図、第３図及び第４図は断続臨界電
流平均値の近似解と厳密解の比較の計算例を示し
た特性図、第５図はこの本発明の一実施例を示す
構成図である。 １…商用電源、２…制御整流器、３…直流電動
機、４…負荷、５…速度検出器、６…負荷電流、
７…シヤント抵抗、８…平均回路、９…比較器、
１０…点弧制御回路、１１…負荷電流平均値に比
例した量、１２…回転速度、１３…電流断続判定
結果、１４…速度設定、１５…制御回路、１６…
位相制御角、５０…位、５１…正弦関数発生器、
５２…乗算器、５３…比較器、５４…sinα、５５
…cr,M、５６…cr,Msinα、５７…直流電流平均
値。
制御系の接続図、第２図は自然転流形３相フルブ
リツヂ全波整流回路の通流電流断続限界に於ける
直流電流平均値と位相制御角αとの関係の計算例
を示した特性図、第３図及び第４図は断続臨界電
流平均値の近似解と厳密解の比較の計算例を示し
た特性図、第５図はこの本発明の一実施例を示す
構成図である。 １…商用電源、２…制御整流器、３…直流電動
機、４…負荷、５…速度検出器、６…負荷電流、
７…シヤント抵抗、８…平均回路、９…比較器、
１０…点弧制御回路、１１…負荷電流平均値に比
例した量、１２…回転速度、１３…電流断続判定
結果、１４…速度設定、１５…制御回路、１６…
位相制御角、５０…位、５１…正弦関数発生器、
５２…乗算器、５３…比較器、５４…sinα、５５
…cr,M、５６…cr,Msinα、５７…直流電流平均
値。
Claims (1)
- １ サイリスタ等の電力変換素子より成る自然転
流形電力変換装置において、演算によつて算出さ
れる位相制御角α＝90゜における断続臨界平均電
流と、前記位相制御角αに応じた信号sinαとを乗
算して得られる乗算値と、前記電力変換装置の通
電電流の平均値とを比較し、前記乗算値よりも前
記平均値が小さくなつた時に、当該電力変換装置
の通電電流が断続していると判定する、電力変換
装置の電流断続検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56186900A JPS5889072A (ja) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | 電力変換装置の電流断続検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56186900A JPS5889072A (ja) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | 電力変換装置の電流断続検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5889072A JPS5889072A (ja) | 1983-05-27 |
| JPH0125313B2 true JPH0125313B2 (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=16196642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56186900A Granted JPS5889072A (ja) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | 電力変換装置の電流断続検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5889072A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS619191A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-16 | Toshiba Corp | 電力変換装置の電流断続検出装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5645168B2 (ja) * | 1973-09-03 | 1981-10-24 |
-
1981
- 1981-11-24 JP JP56186900A patent/JPS5889072A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5889072A (ja) | 1983-05-27 |
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