JPH05115180A - 電力変換器の電気弁の制御方法 - Google Patents

電力変換器の電気弁の制御方法

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JPH05115180A
JPH05115180A JP4086984A JP8698492A JPH05115180A JP H05115180 A JPH05115180 A JP H05115180A JP 4086984 A JP4086984 A JP 4086984A JP 8698492 A JP8698492 A JP 8698492A JP H05115180 A JPH05115180 A JP H05115180A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 種々異なる型式の電力変換器例えば各交流電
流相（Ｒ，Ｓ，Ｔ；ａ，ｂ，ｃ，…）ごとに、少なくと
も１つの弁（ＴＯＮ−ＴＵＭ）又は弁カスケード（縦続
接続体１３，１４を有する電力変換器の電気弁の制御方
法を汎用的なアルゴリズムに従って制御可能であるよう
に発展させる。 【構成】 多段及び多相の電源及び強制転流される電力
変換器に対する指令信号１１の生成用の汎用性アルゴリ
ズムが提案され、それにより種々の型式の電力変換器を
制御することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念によ
る電力変換器の電気弁の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の上位概念の規定の構成要件によっ
て本発明は下記文献により公知の技術水準に係わるもの
であることが明らかにされている。。
【０００３】Ｆ．Ｂａｕｅｒ及びＨ．−Ｄ．Ｈｅｉｎｉ
ｎｇ，著述。ＱＵＩＣＫＲＥＳＰＯＮＳＥ ＳＰＡＣＥ
ＶＥＣＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＦＯＲ Ａ ＨＩＧ
ＨＰＯＷＥＲ ＴＨＲＥＥ−ＬＥＶＥＬ−ＩＮＶＥＲＴ
ＥＲ ＤＲＩＶＥＳＹＳＴＥＭ，３ｒｄ Ｅｕｒｏｐｅ
ａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ＰｏｗｅｒＥｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ， ＥＰＥＡａｃｈｅｎ，１９８９年１０月９日〜１
２日Ｖｏｌ．１，第４１７−４２０頁、上記文献中では
電力変換器により給電される誘導機のフイールドに従っ
ての（フイールドを中心としての）制御のためのフロー
（ないしフラックス）コンピュータが使用される。３レ
ベルインバータのＧＴＯサイリスタはパルス幅変調によ
り制御される。フイールドに従っての制御も、パルスパ
ターンの生成もデジタル信号プロセッサにて実現され
る。その際、夫々の電力変換器型式ごとに特別の制御プ
ログラム、又は１つの特別な制御回路が必要である。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところは
冒頭に述べた形式の電力変換器の電気弁の制御方法を、
種々異なる型式の電力変換器が汎用的なアルゴリズムに
従って制御可能であるように発展させ得ることにある。
【０００５】
【発明の構成】上記課題は請求項１の構成要件等により
解決される。
【０００６】次に本発明の効果について説明する。
【０００７】本発明によっては多段および多相の強制転
流される電力変換器に対する弁−ないしサイリスター命
令を形成するため汎用的アルゴリズムが用いられ得ると
いう利点が得られる。当該制御は各々の電力変換器ごと
に新たにプログラミングされる必要がない。制御アルゴ
リズムはハードウエア又はソフトウエアとして実現され
得る。
【０００８】多種の電力変換器−パルス幅変調器の変形
が、電力の電子制御技術（パワーエレクトロニクス）の
分野にて１〜３の型式に制限され得る。それによりわず
かな個数製造及び特異的個別手法のもとで開発コストを
節減できる。
【０００９】
【実施例】次に実施例を用いて本発明を詳述する。
【００１０】図１中１はエネルギ源ないし交流電圧−又
は直流電圧源を示し、この源からは可制御の電気弁ない
しインバータないし電力変換器２を介して電気的負荷な
いしロードまたは電気機械又はプロセス制御対象３は電
気的エネルギの供給を受ける。プロセス制御対象３から
は例えば交流信号Ｉ、交流電圧信号Ｕ、トルク信号Ｍ
ｏ、周波数信号ｆが検出され、制御器１２に供給され
る。この制御器１２は出力側から制御指令信号Ｓ１２を
制御指令信号発生器１０のパルス発生器８及び変調器９
に供給する。制御信号Ｓ１２は変調度パラメータ信号ｍ
ｏi、交流電圧Ｕの角周波信号ωを含み得る。その際ｉ
は交流相Ｒ，Ｓ，Ｔに対する動作変数（パラメータ）を
表わす。更に、変調器９は入力側にて制御指令信号発生
器１０のプログラミング素子ないし設定器５から変調器
制御信号７を受取る。設定器５は入力側にて設定される
セット信号４を受取る。パルス発生器８は設定器５から
パルス発生器制御信号６を受取り、変調器９からは変調
関数ｍi（ｔ）に相応する信号を受取り、出力側からは
点紙信号ないし制御信号１１を電力変換器２に供給す
る。制御信号１１はガラスファイバを用いて伝送される
光学的信号、又は図示されてないアンプを用いて増幅さ
れた電気信号であり得る。
【００１１】本発明による制御指令信号発生器１０はパ
ワーエレクロトニクスシステムを成し、このシステムは
電力変換器２の直ぐ前のところに、制御電子回路と強電
流回路との間のインターフエースに接続されている。制
御信号発生器１０は電子回路部の構成部分（これは電力
変換器の制御プロセス、手法を含む）からないし制御器
１２から入力量を受取る。
【００１２】図２には、３つの相Ｒ，Ｓ，Ｔを有する電
力変換器２に対する制御信号発生器１０が示してあり、
この発生器によっては双向性の半（ハーフ）制御される
３つの弁カスケード（縦続接続体）１３が制御信号を用
いて制御される。その際わかり易くするため相Ｔに対す
る、３つのカスケード（弁縦続接続体）のうちの１つの
みが示してある。弁カスケード（縦続接続体）１３の各
サイリスタに逆並列に１つのダイオードが接続されてい
る。Ｍは下方電流レールＳＵと零端子ないし出力端子Ｕ
Ｏとの間の下側弁端子Ｕ１…ＵＭの数を示す。Ｎは上方
電流レールＳＯと零端子ＵＯとの間の上方弁端子Ｏ１…
ＯＮの数を表わす。ＰＺ＝０、…Ｍ−１，Ｍ，Ｍ＋１，
Ｍ＋２，１Ｍ＋Ｎ＋１，Ｍ＋Ｎ＋２によっては電力変換
器１３の点（個所）数が示されている。
【００１３】双向性の、半（ハーフ）制御される弁縦続
接続体（カスケード）１３の代わりに例えばサイリスタ
の直列接続体（ＴＵＭ，…ＴＵ２，ＴＵ１，ＴＯ１，Ｔ
Ｏ２，…ＴＯＮ）を有する単向性の完全制御される弁カ
スケード１４を設けることもできる。同じ参照符号ない
し呼称が弁カスケード１３に成して該当する（同示せ
ず）。
【００１４】但し、制御信号発生器１０は各相Ｒ，Ｓ，
Ｔごと、各変調器９ごと、各パルス発生器８ごとに唯１
つの設定器５を有する。
【００１５】設定器５は制御指令信号発生器１０のプロ
グラミングパラメータを含んでいて、ハィアラーキ的に
（階層的に）上位の平面から一度設定（セッテイング）
されたデータを相応の処理の後（該処理では固有テスト
によって確定された回路データも考慮されなければなら
ない）変調器９又は変調器９とパルス発生器８との群に
とって利用可能な状態にしておく役割を有する。設定器
５はセット信号４として次の信号を受取る。
【００１６】 −ＡＧ＝同じ基本振動相を有する弁カスケード１３，１
４の数 −ＡＣ＝動作電流パラメータ、交流−又は直料−又は交
流−動作に対する識別番号 ＡＣ＝１：交流電流／交流電圧動作モード、 ＡＣ＝０：直流電流／直料電圧動作モード、例えば図３
−ｄ，ｅによる１象限−設定調整器におけるようなも
の、 −ＤＺ＝弁カスケード長さパラメータ、各弁カスケード
ごとの直列に接続されたサイリスタの数 ＰＺ＝２点回路 ＰＺ＝３点回路 ＰＺ＝４点回路 −ＤＳ＝両側か片側の負荷給電のパラメータ ＤＳ＝０：片側給電、例えば図５−ｃによる星形結線の
非同期機へのインバータの片側給電 ＤＳ＝１：両側給電、例えば図４−ｄによる４象限設定
調整器におけるトランス巻線の両側給電 −ω＝交流電圧Ｕの角周波数：２πｆ ｆ：交流電圧Ｕの周波数 −Ｋ＝同期クロックのパラメータ、クロック制御（レー
ト）逓倍率 −Ω＝クロックの角周波数Ｋ・ω： ２πｆt（ＡＣ＝１，ｆt：クロック周波数に対して） −ＡΦ＝基本振動ずれを伴なう弁カスケード数 −Ａε＝パルスパターンのずれた独立の弁カスケード数 変調器９は設定器５から変調器信号として次の信号を受
取る：ＡＣ，ＰＺ， −ΦR，ΦS，ΦT＝弁カスケードの基本振動Ｒ，Ｓ，Ｔ
の初期角度位置。
【００１７】一般化すれば初期角度位置をΦiで表わ
す。その際 ｉ＝１，２…ＡΦ ＡＧは交流電流相に対する動作変数である。
【００１８】パルス発生器８は設定器５からパルス発生
器制御信号６として次の信号を受取る：ＰＺ，ω，ｋ，
−εR，εS，εT＝パルスパターンずれのあるカスケー
ドに関してのパルスパターン角度位置の初期値。一般化
するとパルスパターン角度位置の初期値をＳjで表わ
す。その際ｊ＝１，２，…Ａε・ＡΦはパルスパターン
に対する動作変数である。
【００１９】パルス発生器８及び変調器９に対する角周
波数信号ωはインバータ２の場合制御器１２からも到来
し得る。パルス発生器８及び変調器９は制御器１２から
制御信号Ｓ１２により、制御器−基本振動角度位置に相
応して各１つの周期化信号ＳＹＮ及び制御器−補正角度
信号Ψiを受取る。ベクトル形制御器１２の場合、唯１
つの変調度パラメータｍＯi及び制御器−補正角度信号
Ψiを出力することもできる。変調器９は制御器１２か
ら変調度パラメータｍＯi及び場合により角周波信号ω
を受取る。
【００２０】変調器９は最小限の数のデータから変調関
数ｍi（ｔ）を生成する役割を有する。著しく多くの
（但しすべての場合でない）事例を一般的な解析的表現
で検出し得る。電源電力変換器またはそのような特別な
変調関数ｍi（ｔ）（これらは例えば直接的な自己制御
の場合生起する）に対しては特別に適合された式を用い
なければならない。変調関数ｍi（ｔ）によってはパル
ス発生器８により生ぜしめられるパルス列の様子が定め
られる。
【００２１】変調器９の相当一般的な形態により時間依
存の変調関数が計算される。
【００２２】 ｍi（ｔ）＝（ＰＺ−１）・｛ＡＣ＋ｍＯi・ｃｏｓ（ＡＣ・（ω・ｔ−（Φi＋ Ψi）））｝／（ＡＣ＋１）， 但し、ｔは時間、インデックスｉは交流電流相Ｒ，Ｓ，
Ｔの表示のための動作パラメータ、ｍＯiは変調度のパ
ラメータ、Φiは初期角度位置、Ψiはｉの弁カスケード
回路の制御器−補正角度、但しｉ＝１，２，…ＡΦであ
る。
【００２３】変調関数ｍi（ｔ）によっては電力変換器
２により生じさるべき量（電流／電圧）の振幅、周波
数、位相が設定される。
【００２４】パルス発生器８はそれの入力データから時
間依存の多レベル関数ないし分布（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｉｏｎ）又は転流関数ＫＦij（ｔ）を次式に従って生成
する。
【００２５】
【数５】
【００２６】但し、ｎは動作パラメータ、ｎｉは精度特
性値、εjは上記ｉの弁カスケード回路のパルスパター
ン位置状態の初期値を表わす。初期角度信号Φiは変調
器９から介して、又は直接的に設定器５からパルス発生
器８に伝送され得る（図示せず）。
【００２７】計算の精度は和の項の数と共に増大する。
ｎ１は有利に２０〜１００の領域に選定される。
【００２８】パルス発生器８の出力信号１１はサイリス
タＴＵＭ…ＴＯＮの制御命令に相応する。
【００２９】上記制御命令は転流関数ＫＦij（ｔ）から
以下詳述するヘビサイド−関数Ｈ（ｘ）の実現のためＰ
Ｚコンパレータを用いて得られる。パルス発生器８又は
図示してない付加的な装置にて、誤り監視のためと、短
絡防止のための手段を設け得る。
【００３０】制御信号発生器１０はハードウェア又はソ
フトウェアにて実現され得る。それにより、電力変換器
２は任意の長さの弁カスケード１３，１４により制御さ
れ得る。カスケード長パラメータとしては段α数ないし
点α数ＰＺが用いられる。
【００３１】図３〜図５は本発明のアルゴリズムに対す
る適用例を示す。その場合、参照符号は弁カスケード１
４のそれと一致する。図３に示す電力変換器２はたんに
１つの弁カスケード又はその一部から構成され得る。
【００３２】図３−ａ〜ｃは１相電力変換器を示す。図
３−ｄは１象限−電流設定調整器２を示す。図３−ｅは
１象限−電圧設定調整器、図３−ｆは２象限−電圧設定
調整器を示す。
【００３３】要するに当該群の電流変換器２はたんに１
つのモジュールないし変調器９およびパルス発生器８で
制御され得る。
【００３４】２つのサイリスタカスケードを有する電流
変換器２の場合、２つのそのようなソフトウェアモジュ
ール又はハードウェアモジュールが使用されねばならな
い。
【００３５】図４−ａは１相中点回路を示し、図４−ｂ
は流通角（位置角）制御ないしセクション、区間制御
（セクタ制御）のようなすべての制御形式、並びに多く
の構成形態、例えば直流側のシーケンス回路（これは或
種の電子的段階的スイッチを成す）による１相ブリッジ
回路を示す。
【００３６】図４−ｃは位相列消弧方式による１相回路
を示す。
【００３７】図４−ｄは４象限設定調整器（非同期機の
接続のための電圧インバータの回路又は４象限設定調整
器の回路）を示す。
【００３８】図４−ｅは直流電圧源における電圧反転を
以ての電流インバータの給電のための２象限定調整器を
示す。
【００３９】３つの制御モジュールを要する３つのサイ
リスタカソードは例えば次の電流変換器２を有する。
【００４０】図５−ａは３相交流ブリッジ、１相交流側
シーケンス回路、図５−ｂは擬似４段回路、図５−ｃは
星形結線の非同期機用の電圧インバータ及び（図示して
ない）位相列消弧付き電流定量化電力変換器を示す。
【００４１】図３〜図５には任意に多数の弁カスケード
に適用可能なロジックが示されている。
【００４２】図６は直列に接続されたＭ＋Ｎの弁ないし
サイリスタＴＵＭ…ＴＯＮを有するＡΦの相用のマトリ
クス形の電力変換器２を示し、こらは各相ごとに２つの
変調器９及び２つのパルス発生器８を必要とする。その
ような電流変換器にとって、弁カスケード長さパラメー
タはＰＺ＝Ｍ＋Ｎであり、弁カスケード数はＡＮ＝（１
＋ＤＳ）・ＡΦ・ＡＧ・Ａεである。
【００４３】クロック周波高調波の帯域の消去のためパ
ルスパターンずれ（シフト）が使用される。このずれに
よっては見掛け上電力変換器２の合成クロック周波数ｆ
ｔが高められる。
【００４４】１つの電力変換器の６つのカスケードが、
１つの４象限設定調整器のクロックのずれた但し同相の
３つの入力回路として作動されるか、又は１つのインバ
ータの、クロックずれのない但し夫々１２０°だけずれ
た３つの相として作動されるか、又は６つの２象限設定
調整器として作動されるかはパラメータプロラミングの
事項に過ぎない。その際プログラミングされるのは位相
シフト（ずれ）または位相オフセットである。
【００４５】自由なプログラミング、及び幾つかの電力
変換器２の多重に並列の構成（例えば電源側にて実施さ
れるような）によってはたんに相応のパラメータのセッ
トより、当該装置設備の部分的障害（機能停止）の際に
もそのようなパルスパターンずれ（このようなずれのも
とで電流電源が最小の高調波で負荷される）に移行する
ことが可能になる。
【００４６】図２に示す３相電力変換器１３，１４の場
合、基本振動位相位置状態も、パルスパターン位相位置
状態も別個にプログラミングされなければならない。
【００４７】図７は３回路−４象限設定調整器に対する
制御信号発生器１０を示す。各回路ごとに２つの変調器
９及び２つのパルス発生器８が設けられている。これら
パルス発生器はＡ，ＢないしＡ１，Ｂ１ないしＡ２，Ｂ
２で示されている。変調器９の基本振動の同相性は初期
角度位置状態信号ΦA，Φ′A；Φ′B；ΦC，Φ′Cを介
して個別にプログラミングされ得る。同じことが、パル
スパターン角度位置εa，ε′a；εb，ε′b；εc，
ε′c の個別にプログラミングされた初期値を用いて
の、２重給電される回路間の、パルス発生器８における
相互間のパルスパターンずれに対して成立つ。各２つの
変調器９が、制御器１２から変調度パラメータｍＯaな
いしｍＯbないしｍＯcにより設定される。制御器１２は
各回路ごとに変調器９及びパルス発生器８に制御器−補
正角度信号ΨaないしΨbないしΨcを供給する。所定の
基準点への共通の周期化は投入されたり遮断されたりし
得る。角周波数ωも、設定器５によりセットされ得る。
制御器出力量を１つのベクトル量にまとめることもでき
る。
【００４８】設定器５では初期角度位置信号ΦA，
Φ′A，ΦB，Φ′B，ΦC，Φ′C が次式により、例え
ばΦO＝０の初期角度及び△Φ＝２・π／ＡΦのの回転
角度を考慮して計算させる。
【００４９】 Φi＝ΦO＋△Φ・（ｉ−１）， Φ′i・ＤＳ＝Φi＋π， １≦ｉ≦ＡΦ。
【００５０】それにより、変調器９の出力側に変換関数
ｍa（ｔ），ｍb（ｔ），ｍc（ｔ）が次のようにして得
られる、即ち、ｍi（ｔ）に対する式においていをｉを
ａないしｂないしｃで置換するのである。わかり易くす
るため変調関数ｍa（ｔ）が記入してある。２重カスケ
ードに対する変調関数ｍa′（ｔ），ｍb′（ｔ），
ｍc′（ｔ）（同様に記入されていない）は変調関数ｍa
（ｔ），ｍb（ｔ），ｍc（ｔ）から次のようにして得ら
れる、即ち、それの式においてΦiをΦ′iで置換するの
である。
【００５１】パルスパターンずれに対する初期値は次の
通りである。
【００５２】 △ε＝２・π／（（ＤＳ＋１）・ｋ・Ａε）及び ε0＝π／（ｋ・（ＤＳ＋１）） （ｋ＋ＰＺ−１）／（４−２・ＤＳ）−ｅｎｔ｛（ｋ＋
ＰＺ−１）／（４−２・ＤＳ）｝＝０に対して；そうで
ない場合はε0＝０。
【００５３】その場合ｅｎｔ（ｘ）は最大の整数≦ｘを
意味する。ε0はパルスパターン角度位置の同期化値を
表わす。
【００５４】それらの値によっては設定器５から次式に
よりパルスパターン角度位置（εa，ε′a；εb，
ε′b；εc，ε′c）が得られる。
【００５５】 εj＝ε0＋△ε・（ｊ−１）， ε′j・ＤＳ＝εj＋（ＰＺ−２）・π／ｋ＋（１−ＡＣ）・π／ｋ， １≦ｉ≦ ＡΦ。
【００５６】アポストロフィ（′）で表わされる信号は
次のような弁カスケードに対して成立つ、即ち、２重給
電カスケード（ＤＳ＝１）として、アポストロフィのな
い２重カスケードに対して固定的に規定可能な位置及び
パルスパターン位置状態を有する弁カスケードに対して
成立つ。
【００５７】それにより、パルス発生器８において次の
ようにして多レベル関数ＫＦaj，ＫＦbj，ＫＦcjを計算
する、即ち、ＫＦijに対する式中でｉをａないしｂない
しｃを置換するのである。２重（トウイン）カスケード
に対する多レベル関数ＫＦaj，ＫＦbj，ＫＦcjが次のよ
うにして多レベル関数ＫＦaj，ＫＦbj，ＫＦcjから得ら
れる、即ち、当該式中で、ｍa（ｔ），ｍb（ｔ），ｍc
（ｔ）をｍa′（ｔ）ないしｍb′（ｔ）ないしｍc′
（ｔ）で置換し、εjをε′jで置換するのである。
【００５８】零端子ＵＯの基準電位をＬＵＯで表わす
と、次の関係式が成立つ。
【００５９】 ＬＵＯ＝０．５＋ｅｎｔ（（ＰＺ−２）／２）。
【００６０】零位置ＵＯより上方のサイリスタの数Ｎは
次のようになる。
【００６１】ＰＺ／２＝ｅｎｔ（ＰＺ−２）＝０に対し
てＮ＝ＰＺ／２となる。そうでない場合はＮ＝ＰＺ／２
＋０．５である。零端子ＵＯより下方のサイリスタの数
ＭはＭ＝ＰＺ−Ｎとなる。
【００６２】パルスパターンｊを有する相に関してサイ
リスタＴＯＮ−ＴＵＭに対する指令信号１１ないしＬＴ
ＯＮi〜ＬＴＵＭiが次の式により計算される。
【００６３】 ＬＴＯＮij＝Ｈ（ＫＦij（ｔ）−ＬＵＯ−Ｎ＋１）， ・ ・ ・ ＬＴＯ２ij＝Ｈ（ＫＦij（ｔ）−ＬＵＯ−１）， ＬＴＯ１ij＝Ｎ（ＫＦij（ｔ）−ＬＵＯ）， ＬＴＵ１ij＝Ｈ（−ＫＦij（ｔ）＋ＬＵＯ）， ＬＴＵ２ij＝（−ＫＦij（ｔ）＋ＬＵＯ−１）， ・ ・ ・ ＬＴＵＭij＝Ｈ（−ＫＦij（ｔ）＋ＬＵＯ−Ｍ＋１）。
【００６４】その場合Ｈ（ｘ）は所謂ヘビサイド関数で
あり、この関数に対しては下式が成立つ。
【００６５】 Ｈ（ｘ）＝１，（ｘ≧０に対して、） Ｈ（ｘ）＝０，（ｘ＜０．に対して、） 従ってｉ．相の上方のサイリスタＴＯ１〜ＴＯＮないし
弁カスケードに対して、零端子ＵＯを始点として、指令
信号１１ないしＬＴＯｎijについて下式が成立つ。
【００６６】 ＬＴＯｎij＝Ｈ（ＫＦij（ｔ）−ＬＵＯ−ｎ＋１），１≦ｎ≦Ｎ． 同様のことが零端子を始点ＵＯとして下方サイリスタＴ
Ｕ１〜ＴＵＭの指令信号１１ないしＬＴＵｎijについて
下式が成立つ。
【００６７】 ＬＴＵＭij＝Ｈ（−ＫＦij（ｔ）＋ＬＵＯ−ｎ＋１），１≦ｎ≦Ｎ． 図８はクロック制御アルゴリズムないし転流関数ＫＦij
（ｔ）の補助電圧電源を示す。電圧レベルラインＬ０〜
Ｌ５（これは弁端子ＵＭ〜ＯＮに相応する）と変換関数
ｍi（ｔ）との各交点において、弁カスケードのスイチ
ング状態を一般的に表わす転流関数ＫＦij（ｔ）が値１
だけ高められるか低められる。当該変化は変調関数ｍi
（ｔ）の導関数に相応する。補助電圧電源によっては変
換関数ｍi（ｔ）と当該電源のうることの交点から多レ
ベル−転流関数ＫＦijの形成が解明される。
【００６８】以下説明する幾つかの実施例においては付
属の説明と共に図２の参照符号を用いる。相Ｒ，Ｓ，Ｔ
に対する符号は動作パラメータｉにより一般化される。
その際ｉ＝１は唯１つの相、又は相Ｒに相応する。
【００６９】電流反転を伴う６つの４段式２象限設定調
整器から成る電流変換器マトリックスは次のような構成
部ないし技術として作動され得る。
【００７０】 −６つの２象限設定調整器 （電流設定調整器、電圧設定調整器） −３つの４象限設定調整器 （ＰＺ＝２又は３又は４） −２つの１パルス３相インバータ （ＰＺ＝２又は３又は４） −１つの２パルス３相インバータ （ＰＺ＝２又は３又は４） −それらの回路の混合体 例１： ６つの２象限設定調整器を有するマトリクス電力変換器
用クロック制御アルゴリズム（ＰＺ＝２（電流−又は電
圧設定調整器）） 設定器内容： ＡＧ＝３，ＡＣ＝０，ＰＺ＝２，ＳＤ＝１，ω＝２・π
・ｆ，ｆ＝１６ ２／３Ｈｚ，ｋ＝１２，Ω＝ｋ・ω，
ＡΦ＝１，Ａε＝３。
【００７１】変調器９の個別の入力信号： ｍＯi＝０．７５，Ψi＝π／４，ΦO＝０，ΦA′
Φ′A；ΦB′Φ′B；ΦC′Φ′C． パルス発生器８の個別の入力信号： εａ，ε′a；εb，ε′b；εc，ε′c；ｎ１＝２０；
ｍa（ｔ），ｍa′（ｔ）；ｍb（ｔ），ｍb′（ｔ）；ｍ
c（ｔ），ｍc′（ｔ）。
【００７２】指令信号１１：ＬＴＯ１ij，ＬＴＵ１ij． 例２： ３つの４象限設定調整器を有するマトリクス電力変換器
用のクロック制御アルゴリズム、ＰＺ＝２： 設定器内容： ＡＧ＝３，ＡＣ＝１，ＰＺ＝２，ＤＳ＝１，ω＝２・π
・ｆ，ｆ＝１６ ２／３Ｈｚ，ｋ＝１２，Ω＝ｋ・ω，
ＡΦ＝１，Ａε＝３。
【００７３】変調器９パルス発生器８の個別の入力信
号、並びに、指令信号は例１に相応する。同じことが次
の例についても成立つ。
【００７４】例３： ２つの１パルスの３相−インバータを有するマトリクス
電力変換器用のクロック制御アルゴリズム、ＰＺ＝２； 設定器内容： ＡＧ＝２，ＡＣ＝１，ＰＺ＝２，ＤＳ＝０，ω＝２・π
・ｆ，ｆ＝１６ ２／３Ｈｚ，ｋ＝１１，Ω＝ｋ・ω，
ＡΦ＝３，Ａε＝１。
【００７５】本発明は殊に多システム機関車に好適であ
る。最小限の数のスイッチで構成された、機関車の強電
流回路は変調器９の簡単なプログラミング変更により他
の給電システムへ切換えられる。機関車の多システム能
力はたんに１つの指令電子回路で確保される。使用され
るアルゴリズムの汎用性によっては標準プロジェクトの
展開処理の際複雑性及びコスト低減が可能になる。
【００７６】変調器９の出力信号ｍi（ｔ）は時間に依
存する量を成し、この量は従来の指令技術の場合におけ
る制御電圧と同様に解釈され得る。この関数ｍi（ｔ）
は従来のように、時間依存の量を供給すべき制御器１２
の部分として実現されてもよい。その場合制御器１２と
変調器９との間のインターフエースには比較的に詳しく
は示されていない。
【００７７】最重要の斬新性は変調関数ｍi（ｔ）の供
給されるパルス発生器に存する。
【００７８】本発明と異なって、従来パルス発生器では
鋸歯状補助電圧と正弦波状の制御電圧との交差点が形成
され、その際当該交差個所によりサイリスタに対する指
令信号が生ぜしめられる。これに対して、上述のパルス
発生器では補助電源（図８）のレベルと制御電圧との交
点が同じように考察されなければならない。
【００７９】特別な制御のためには特別な変調関数ｍi
（ｔ）が用いられ得る。
【００８０】任意のパルス幅による矩形状の制御の場合
次の関係式が成立つ。
【００８１】
【数６】
【００８２】但し、ｎは動作パラメータ、ｎ２は精度特
性値を意味する。
【００８３】１８０°パルス幅での矩形状制御の特別ケ
ースに対して次の関係式が成立つ。
【００８４】
【数７】
【００８５】但し、αは台形の大きなほうの平行辺と小
さなほうの平行辺の長さ間の差の半分を表わす。精度特
性値ｎ２は有利に、２０と１００との間の数値領域内に
ある。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば種々異なる型式の電力変
換器が汎用的なアルゴリズムに従って制御可能であるよ
うに冒頭に述べた形式の電気弁の制御方法を開発改良さ
せ得るという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力変換器用の指令信号発生のための本発明の
指令信号発生器を有する、当該電力変換器により給電さ
れる負荷ないしプロセス制御部のブロック接続図であ
る。
【図２】３つの弁カスケードを有する３相電力変換器指
令信号発生器のブロック接続図である。
【図３】唯１つのサイリスタカスケード付きの電力変換
器回路の接続図である。
【図４】２つのサイリスタカスケード付きの電力変換器
回路の接続図である。
【図５】３つのサイリスタカスケード付きの電力変換器
回路の接続図である。
【図６】多相の多点−電力変換器用の弁カスケードマト
リクスの接続図である。
【図７】３回路−４象限設定調整器用の指令信号発生器
のブロック接続図である。
【図８】クロック制御アルゴリズム用の補助電源の接続
図である。
【符号の説明】
１ エネルギ源、直流電圧源 ２ 電力変換器、インバータ、可制御電気弁 ３ 負荷、電気機械、プロセス制御対象 ４ セット信号 ５ 設定器、プログラミング素子 ６ パルス発生器信号 ７ 変調器信号 ８ パルス発生器 ９ 変調器 １０ 可制御用指令信号発生器 １１ 指令信号 １２ 制御器 １３，１４ 弁カスケード

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力変換器（２）の電気弁の制御方法で
    あって、 ａ）上記電力変換器は各交流電流相（Ｒ．Ｓ．Ｔ；ａ，
    ｂ，ｃ，…）ごとに、少なくとも１つの弁（ＴＯＮ−Ｔ
    ＵＭ）又は弁カスケード（縦続接続体）（１３，１４）
    を有するものであり、 ｂ）各交流電流相の弁又は弁カスケード（縦続接続体）
    は相互の位相すれ（Φi）を以って制御されるようにし
    た方法において、 ｃ）上記弁の制御を下記の転流関数ＫＴij（ｔ）に依存
    して行なうようにし、 【数１】 但しｔi時間、ｍi（ｔ）；変調関数；ｎ，ｉ，ｊ；動作
    変数（パラメータ）、ｎ１；精度特性値、ｋ；クロック
    制御逓倍率、ω；交流電圧の角度波数、Φi；所定の位
    相角、Ψi：制御器−補正角εj：ｊのパルスパターンず
    れした弁カスケード（１３，１４）のパルスパターン位
    置状態の初期値であるようにしたことを特徴とする電力
    変換器の電気弁の制御方法。
  2. 【請求項２】 上記変調関数（ｍi（ｔ））は次式によ
    り形成されるようにし、 【数２】 但し、ｔ：時間、インデックスｉ：交流電流相（Ｒ，
    Ｓ，Ｔ；ａ，ｂ，ｃ…）の表示のための動作パラメー
    タ、 ＰＺ：１つの弁カスケードの可制御弁数、 ＡＣ：動作電流変数（パラメータ）；ＡＣ＝１は交流電
    流／交流電圧動作モードを表わし、ＡＣ＝Ｏは直流電流
    ／直流電圧動作モードを表わし、 ｍＯi：変調度の所定のパラメータ、 ω：交流電圧の角周波数、 Ψi：所定の位相角ないし制御器−補正角、Φi；ｉ交流
    電流相の初期角度位置であるようにした請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 上記変調関数（ｍi（ｔ））は下式ａ）
    又はｂ）又はｃ）又はｄ）により形成されるようにし、 【数３】 但し、ｔ：時間、インデックスｉ：交流電圧相（Ｒ，
    Ｓ，Ｔ；ａ，ｂ，ｃ…）を表わすための動作変数（パラ
    メータ）、ｍＯi：変調度のパラメータ、ｎ２：精度特
    性値、ω：交流電圧の角周波数、Φi：所定の位相角、
    Ψi：制御器−補正角度、α：台形の大きいほうと小さ
    いほうの平行辺の長さの差の半分、 であるようにした請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記転流関数ＫＦij（ｔ）は複数の弁カ
    スケードを有する電力変換器（２）の各弁カスケード
    （１３，１４）に対して別個に、同じ構成のパルス発生
    器（８）において形成されるようにし、 ｂ）転流関数ＫＦij（ｔ）のパラメータが上位の設定器
    （５）により初期化されるようにした請求項１から３ま
    でのうちいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記変調関数（ｍi（ｔ））は複数の弁
    カスケードを有する電力変換器（２）の各弁カスケード
    に対して別個に、同じ構成のパルス変調器（９）におい
    て形成されるようにし、 ｂ）上記変調関数（ｍi（ｔ））のパラメータが上記の
    設定器（５）により初期化されるようにした請求項１か
    ら４までのうちいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記転流関数ＫＦij（ｔ）に依存して制
    御弁（ＴＯＮ−ＴＵＭ）に対する指令信号（１１，ＬＴ
    Ｏｎi，ＬＴＵｎi）が次式に従って形成されるように
    し、ここにおいて、零端子を始点として零端子（ＵＯ）
    と正の電流レール（ＳＯ）との間の可制御弁（ＴＯ１−
    ＴＯＮ）に対しては、 ＬＴＯｎij＝Ｈ（ＫＦij（ｔ）−ＬＵＯ−ｎ＋１），１≦ｎ≦Ｎ 零端子を始点として零点（ＵＯ）と負の電流レール（Ｓ
    Ｕ）との間の可制御弁（ＴＯ１−ＴＯＭ）に対しては ＬＴＵｎij＝Ｈ（−ＫＦij（ｔ）＋ＬＵＯ−ｎ＋１），１≦ｎ≦Ｍ 但しｉは交流電流相（Ｒ，Ｓ，Ｔ；ａ，ｂ，ｃ…）の表
    示のための動作変数、ｊはパルスパターンの表示のため
    の動作変数、Ｈ（ｘ）はヘビサイド関数、 ＬＵＯ＝０．５＋ｅｎｔ（ＰＺ−２）／２） は零端子（ＵＯ）の基準電位を表わしＰＺ＝Ｎ＋Ｍは１
    つの弁カスケード（１３，１４）の可制御弁数を表わす
    ようにした請求項１から５までのうちいずれか１項記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 ａ）上記の少なくとも１つの変調器
    （９）ｂ）および／又は少なくとも１つのパルス発生器
    （８）は、前置接続の制御器（１２）の少なくとも１つ
    の出力信号（Ｓ１２；ＳＹＮ，i；ＳＹＮ，a，b，c）に
    依存して制御されるようにした請求項１から６までのう
    ちいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記設定器（５）において記憶されたお
    よび／又は形成されたデータないしパラメータ（ＡＣ，
    ＰＺ，ｋ，ΦR，ΦS，ΦT；ΦA−Φ′C；εR，εS，
    εT；εa−ε′c）は周期的に上記の少なくとも1つの変
    調器（９）及び少なくとも１つのパルス発生器（８）に
    供給されるようにした請求項４から７までのうちいずれ
    か１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 上記交流電流相（Ｒ，Ｓ，Ｔ；ａ，ｂ，
    ｃ…）の相互の位相ずれないし、初期角度位置信号（Φ
    i；ΦR，ΦS，ΦT；ΦA，Φ′Ａ；ΦB，Φ′Ｂ；ΦC，
    Φ′C）が次式に従って計算され、その際初期角度ΦOと
    角度差△Φ＝２・π／ＡΦ：を基にして計算されるよう
    にし、 【数４】 △ε＝２・π／（（ＤＳ＋１）・ｋ・Ａε）及びεO＝
    π／（ｋ・（ＤＳ＋１））（（ｋ＋ＰＺ−１）／（４−
    ２・ＤＳ）−ｅｎｔ｛（ｋ＋ＰＺ−１）／（４−２・Ｄ
    Ｓ）｝＝０に対して、）そうでない場合はεO＝０， ｅｎｔ（ｘ）＝最大の整数≦ｘ， ＤＳ＝１（両側給電に対して）、そうでない場合はＤＳ
    ＝０，ＰＺ＝各弁カスケード（１３，１４）ごとの可制
    御弁（ＴＯＮ−ＴＵＭ）数、 であるようにした請求項１から８までのうちいずれか１
    項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ａ）上記パルスパターン角度位置の初
    期値（εi；εR，εS，εT；εa，ε′a；εb，ε′b；
    εc，ε′c）＝０であり、 ｂ）および／又は上記電力変換器（２）の点数（ＰＺ）
    ＝１であるようにした請求項１から９までのうちいずれ
    か１項記載の方法。
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