JPH04105561A - 電流形ｐｗｍコンバータの制御方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電流形ＰＷＭコンバータの制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

電流形ＰＷＭコンバータは例えば第３図に示すように、
３相純ブリツジのコンバータ３の出力側に電流を平滑す
るためのりアクドル４を設けて構成され、入力側にはコ
ンバータの高調波電流を吸収するためのりアクドル１．
コンデンサ２からなるフィルタ回路が設けられている。

また、コンバータ３のスイッチ素子として、ここではパ
ワートランジスタとダイオードとを直列に接続したもの
を用いた例を示している。

ＰＷＭコンバータ３を構成するスイッチ素子への信号は
、同期検出回路５により電源と同期をとり、ＰＷＭ発生
回路６を介して出力される。その結果、電源と同期した
ＰＷＭ信号により、ＰＷＭコンバータの入力電流は直流
平滑電流ＩｄをＰＷＭ信号で裁断した電流となる。この
電流は高調波を多く含んでいるが、これは入力側のＬＣ
フィルタによって波形成形され、電源電流としては高調
波成分の少ないものとなっている。

第４図は第３図の動作を説明するための波形図である。

同図（イ）は変調波となるキャリア信号ＣＡと被変調波
となる制御信号ＣＯとを示し、同図（ロ）はＰＷＭコン
バータの各スイッチ素子に与えられるベース信号を示し
、同図（ハ）は成る相（Ｕ）のＰ　Ｗ　Ｍ　電流波形を
示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＰＷＭコンバータではスイッチ素子に自己消弧形素子を
用い、電源電圧の極性とは無関係に転流が行なえること
で、ＰＷＭ化するようにしている。

しかし、素子自体の特性としてはパワートランジスタと
ダイオードとが直列になっており、転流時の電圧極性に
より、従来のサイリスクコンバータのように、ダイオー
ドの逆阻止による転流と自己消弧素子であるパワートラ
ンジスタのしゃ断による転流の２つのモードが生じる。

第５図はこのときの例を示しており、素子Ｕ　−素子Ｗ
への転流状態を示す。Ｕ−Ｗへの転流では、コンバータ
の入力電圧ｖｕとＶ。との電圧差の極性が転流条件を決
定する。すなわち、 ｖｕ＞ｖ、：Ｕ素子のパワートランジスタのしゃ断で転
流する。

ｖｕ＜ｖ、：Ｕ素子のダイオードの逆阻止で転流する。

このように、電圧極性によりパワートランジスタまたは
ダイオードによる転流が行なわれるが、特にパワートラ
ンジスタしゃ断の場合はそのベース信号に対し実際に主
電流がオフするまでの遅れが大きく、ダイオードの逆阻
止による転流の場合よりも長くなる。その結果、ＰＷＭ
の制御信号と実際の主電流のＰＷＭ動作とに違いが生し
てしまい、主電流には本来のＰＷＭには含まれないはず
の低次の高調波（非理論高調波）を多く含むことになる
。特に、ＰＷＭコンバータの入力側にＬＣフィルタ（ロ
ーパスフィルタ）を設けた場合は共振周波数が存在する
ため、本来のＰＷＭ電流からのずれによって生じる高調
波で共振し、過大な電流を流してしまう可能性もある。

したがって、この発明の課題は、ＰＷＭ制御信号と同じ
ように主電流を動作させ、ＰＷＭの実電流に非理論高調
波を含ませないようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

スイッチング素子が自己消弧形素子で構成され、直流出
力側に電流平滑用リアクトルを持ち、交流を直流に変換
する電流形Ｐ　、Ｗ　Ｍコンバータにおいて、その入力
電圧の極性を示す信号を用いて前記コンバータの各相の
転流状態を監視し、転流の遅れが大きい自己消弧素子側
の転流の場合は、この遅れに相当する分を補正した信号
を制御信号として与える。

〔作用〕

電圧極性から転流がパワートランジスタのしゃ断による
ものかダイオードの逆阻止によるものかを判断し、前者
の場合は主電流の遅れを見込んで制御信号を補正するこ
とにより、主電流からしゃ断遅れにて生じるＰＷＭ波形
のずれによる非理論高調波を低減し、電源を液の高調波
成分を低減する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す構成図で、７は電圧極
性検出回路、８は遅れ時間補正回路、９は遅れ時間設定
回路を示し、その他は第３図と同様である。

すなわち、コンバータ３の制御信号としては電源電圧の
周波数と同期をとるため、第３図と同様に電源入力ライ
ンに同期検出回路５を設ける。ＰＷＭ発生回路６はこの
同期信号を受けて、コンバータ３のスイッチ素子の各ベ
ースに与える制御信号を作成するが、ここではパワート
ランジスタのしゃ断遅れ時間に相当する分だけ信号の立
ち上がりを早め、立ち下がりを遅らせるように補正して
いる。遅れ時間補正回路８はＰＷＭ信号の各エツジでパ
ルスを出力するワンショト回路からなり、このパルス幅
が上記の短くしたしゃ断遅れ時間に相当したものと同じ
になるようにしている。さらに、各素子の転流条件を決
定するためにＰＷＭコンバータの電圧を電圧極性検出回
路７で検出し、各転流時点の電圧極性を判定する。

そして、転流遅れ時間を補正したＰＷＭ信号■（ＰＷＭ
節制回路の出力）と、このＰＷＭ信号の切り替わりエツ
ジから転流遅れ時間分のパルス幅信号を出力する回路８
からのワンショット信号■と、ＰＷＭコンバータの電圧
極性判別信号■とかり１ ）転流がダイオードの場合は、ワンショット信号をＰＷ
Ｍ信号に加算して出力する（つまり、本来のＰＷＭ信号
に戻す）。

１１）転流がパワートランジスタの場合は、補正された
ＰＷＭ信号をそのまま出力する。

の如＜ＰＷＭ信号を決定する。

第２図は以上の動作を示すタイムチャートである。これ
は、素子Ｕ、Ｗ間の転流状態を示すもので、電圧極性か
らＰＷＭ波形を補正する様子を示している。すなわち、
同図（イ）はＵ、Ｗ間の電圧、同図（ロ）は電圧極性信
号■、同図（ハ）はその一部拡大図、同図（ニ）は転流
遅れ時間分だけ補正したＰＷＭ信号信号同図（ホ）はワ
ンショット信号■、同図（へ）は電圧極性によりワンシ
ョット信号■を用いて補正したＰＷＭ信号信号上れぞれ
示し、この信号■が各素子の制御信号としてその各ベー
スに与えられる。

以上をまとめると、第２Ａ図のようになる。つまり、時
刻ｔｌ、ｔ、２は転流がパワートランジスタによる場合
を示しており、補正されたＰＷＭ信号がそのまま与えら
れていることが分かる。

上記では素子Ｕ、　Ｗ間の転流の場合について説明した
が、他の相関での転流についても以上と同様の考え方で
ＰＷＭ信号を補正することが可能である。また、台形波
変調の場合について説明したが、正弦波変調等の他の変
調方式の場合も同様に適用することができる。

また、この発明は３相コンバータ以外の単相または多相
コンバータにも適用することができ、半導体スイッチが
ＧＴＯの場合にも通用することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、電圧極性によるスイッチの遅れに対
しＰＷＭパルスに遅れ分の補正をすることにより、実際
の主電流をｐｗＭｌｌｌ＃信号とほぼ同じものにするこ
とができ、その結果、ＰＷＭパルスのずれによる非理論
高調波が低減され、電源高調波電流を小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はその
動作を説明するためのタイムチャート、第２Ａ図はこの
発明によるＰＷＭ信号の補正方法を説明するための説明
図、第３図は従来例を示す構成図、第４図はその動作を
説明するためのタイムチャート、第５図はダイオードの
逆阻止による転流とパワートランジスタのしゃ断による
転流との違いを説明するための説明図である。 １・・・リアクトル、２・・・コンデンサ、３・・・Ｐ
ＷＭコンバータ、４・・・平滑リアクトル、５・・・同
期検出回路、６・・・ＰＷＭ発生回路、７・・・電圧極
性検出回路、８・・・遅れ時間補正回路、９・・・遅れ
時間設定回路。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）スイッチング素子が自己消弧形素子で構成され、直
   流出力側に電流平滑用リアクトルを持ち、交流を直流に
   変換する電流形ＰＷＭコンバータにおいて、その入力電
   圧の極性を示す信号を用いて前記コンバータの各相の転
   流状態を監視し、転流の遅れが大きい自己消弧素子側の
   転流の場合は、この遅れに相当する分を補正した信号を
   制御信号として与えることを特徴とする電流形ＰＷＭコ
   ンバータの制御方法。