JPH0568945B2 - - Google Patents

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JPH0568945B2
JPH0568945B2 JP13277684A JP13277684A JPH0568945B2 JP H0568945 B2 JPH0568945 B2 JP H0568945B2 JP 13277684 A JP13277684 A JP 13277684A JP 13277684 A JP13277684 A JP 13277684A JP H0568945 B2 JPH0568945 B2 JP H0568945B2
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JP
Japan
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converter
capacitor
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load
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JP13277684A
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English (en)
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JPS6110966A (ja
Inventor
Tsugunori Matsuse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP13277684A priority Critical patent/JPS6110966A/ja
Publication of JPS6110966A publication Critical patent/JPS6110966A/ja
Publication of JPH0568945B2 publication Critical patent/JPH0568945B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of AC power input into DC 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はGTOサイリスタコンバータに関す
る。
従来の技術 一般に逆阻止形サイリスタ素子でコンバータを
構成し、各素子を点弧制御してコンバータの出力
を負荷に供給させると、制御遅れ角αによつて電
源電圧と負荷に供給される電圧との間に位相差が
生じる。この位相差を一致させないと力率の低下
を招く関係から、各素子を電源側電圧の零点で強
制転流により消弧させる必要がある。
発明が解決しようとする問題点 前記強制転流回路は各素子毎に設けられるため
にコンバータの構成が複雑となり、また転流回路
が大型であるためコンバータ全体の構成も大型化
する問題がある。さらに、負荷を可逆運転させる
場合にも回路構成が極めて複雑となる問題があ
る。さらに重要なことは、転流時の過渡電圧を処
理するサージ吸収装置が大型化する問題がある。
この発明は、強制転流回路を設けることなく転
流を行うことができるとともに、転流時の電源側
サージを効果的に吸収−抑制して、このエネルギ
ーを有効に利用して可逆運転に使用し、かつ回路
構成の簡素化を図つてコンバータを小型化し高効
率のGTOサイリスタコンバータを提供する。
問題点を解決するための手段及び作用 この発明はGTOサイリスタにより構成され、
かつPWM制御されるとともに直流出力側が逆並
列接続された一対のコンバータ本体の出力端に可
逆運転可能な負荷を接続し、コンバータ本体の転
流時に電源側の過渡電圧を整流した電源側の電磁
エネルギーをコンデンサに蓄積させ、所定時刻に
コンデンサに蓄積されたエネルギーを負荷に回生
させることにある。
実施例 以下図面を参照してこの発明の一実施例につい
て説明する。
第1図において、AGは三相交流電源で、この
電源AGのu,v,w相はGTOサイリスタG1
G6及びG21〜G26から形成されるコンバータ本体
CV1及びCV2の交流入力側にそれぞれ接続され
る。前記GTOサイリスタG1〜G6及びG21〜G26
図示しないPWM制御回路からの出力により制御
される。コンバータ本体CV1及びCV2の直流出力
側は逆並列接続されて直流母線B1,B2に接続さ
れる。一方の直流母線B1は直流リアクトルLd
介して可逆運転可能な負荷L(例えば直流電動機)
の一端に接続され、他方の直流母線B2は負荷L
の他端に接続される。
D1〜D6及びD21〜D26はダイオードで、これら
ダイオードD1〜D6及びD21〜D26によりダイオー
ドブリツジ回路DB1及びDB2が形成される。両ブ
リツジ回路DB1及びDB2の交流入力側はコンバー
タ本体CV1及びCV2の各アームの電源入力端子に
接続される。両ブリツジ回路DB1及びDB2の直流
出力側は電子スイツチSW1及びSW2を介して逆並
列に接続されてコンデンサCdの両端に接続され
る。ECは後述する回路から形成されるエネルギ
ー反作用回路で、この回路ECはコンデンサCd
直流母線B1,B2間に接続される。エネルギー反
作用回路ECは逆並列接続されたGTOサイリスタ
G7,G8とG9,G10からなる逆並列回路を直列接続
した第1直列回路体及び逆並列接続されたGTO
サイリスタG11,G12とG13,G14からなる逆並列
回路を直列接続した第2直列回路体をコンデンサ
Cdの両端間に接続するとともに両直列回路体の
共通接続点CO1,CO2と直流母線B1,B2に和動巻
きリアクトルLr1,Lr2をそれぞれ各別に接続して
構成されている。
次に上記実施例の動作を述べるに、第1図に示
したコンバータ本体CV1,CV2は後述するPWM
制御用ゲートドライブパターンに従つて制御され
る。なお、コンバータ本体CV1,CV2は直流出力
極性が異なるだけであるから、以後は直流母線
B1が正極、直流母線B2が負極となるコンバータ
本体CV1が動作する場合について述べる。まず、
GTOサイリスタG3とG5がオンされると直流電流
Idが負荷Lに供給される。このときのコンバータ
本体CV1の出力電圧edはw相電圧とv相電圧の差
となり、また交流側入力電流iwは正、ivは負とな
る。この第2図のようにGTOサイリスタG3とG5
がオンしている状態を単流と称す。この状態のと
きGTOサイリスタG3をオフさせ、これと同時に
G1をオンさせることにより、G1とG5がオン状態
となる。この間に転流動作が行われる。この過
程、即ち、単流から単流への転流過程を第3図に
ついて述べる。GTOサイリスタG3がオフすると
電源リアクタンスのために、w相電流は直に零と
はならないで、過渡電圧euwが発生する。この電
圧euwはスイツチSW1が閉成されているので、コ
ンデンサCdの端子電圧ecdより高くなる。このた
め、ダイオードブリツジ回路DB1のダイオード
D3とD4が順にバイアスされ、w相→ダイオード
D3→コンデンサCd→ダイオードD4→GTOサイリ
スタG1→負荷L→GTOサイリスタG5→v相のル
ープで電流(第3図実線で示す)が流れる。この
電流でコンデンサCdは充電され、充電が完了さ
れるとダイオードD3とD4はオフ状態となり、こ
の時点で転流が完了される。なお、過渡電圧euw
はコンデンサCdの電圧ecdにより波高が抑制され
る。
前述の転流が完了し、単流状態となつたときの
図を第4図に示す。この第4図のときのコンバー
タ本体CV1の出力電圧edはu相の電圧とv相の差
であり、交流入力電流iuは正、ivは負である。こ
の第4図の状態からGTOサイリスタG1をオフさ
せ、G2をオンさせてGTOサイリスタG2とG5によ
る還流状態に移行させる転流過程について第5図
により述べる。
GTOサイリスタG1のオフと、G2のオンを同時
に行うと第3図の作用と同様に電源リアクタンス
のために電流iuは直に零とはならないで、過渡電
圧euvが発生する。この電圧euvはコンデンサCd
端子電圧ecdより高くなるので、ダイオードブリ
ツジ回路DB1のダイオードD1とD5が順バイアス
される。これにより前記と同様に第5図に実線矢
印で示すような電流が流れ、コンデンサCdは充
電される。充電が完了されるとダイオードD1
D5はオフとなつて転流が完了され負荷側の電磁
エネルギーが還流する還流状態になる。この状態
が第6図である。この第6図の還流状態から単流
に転流させるには、GTOサイリスタG2を急激に
オフ、GTOサイリスタG3をオンさせると第7図
に示すように過渡電圧evwが発生される。この電
圧evwはコンデンサCdの端子電圧ecdより高くなる
ので、前述と同様にダイオードD2とD6が順バイ
アスされる。これにより、前述と同様に第7図に
実線矢印で示すような電流が流れ、コンデンサ
Cdは充電される。充電が完了されるとダイオー
ドD2とD6はオフとなつて転流が完了される。以
下、GTOサイリスタG1〜G6は第8図Bに示すゲ
ートドライブパターンに従つてPWM制御され
る。なお、図中第8図Aは交流入力電圧波形図で
あり、波形の白抜き部分以外はGTOサイリスタ
がオンしていることを示し、第8図Bはゲートド
ライブパターンで、黒塗部分はGTOサイリスタ
がオンしている期間を示す。また、第8図Cはコ
ンバータ本体CV1の出力電圧edの波形図、第8図
Dは交流側入力電流波形図である。
次に第3図、第5図及び第7図では転流過程時
に発生する過渡電圧をコンデンサCdに充電させ
ていたが、転流のたびごとにコンデンサCdに充
電していたのではコンデンサecdは上昇し続ける
ことになる。そこで、エネルギー反作用回路Ec
称されるGTOサイリスタG7〜G14と和動巻リアク
トリLr1,Lr2からなる回路を用いてコンデンサCd
の充電々荷(充電エネルギー)を負荷Lへ供給せ
てそのエネルギーを処理する手段をとつていた。
即ち 第9図において、まず図示しない制御回路から
GTOサイリスタG7とG11をオンさせる信号を与え
てこれらをオンさせる。(このG7,G11のオン期
間は転流が完全に終了した後である。)GTOサイ
リスタG7とG11のオンにより、コンデンサCdの充
電々荷(充電エネルギー)はGTOサイリスタG7
→和動巻リアクトリLr1→直流リアクトリLd→負
荷L→和動巻リアクトリLr2→GTOサイリスタ
G11を介して放電される。このようにして放電さ
れる電流は和動巻リアクトLr1,Lr2により平滑化
されて直流リアクトリLdに流れ込む。このため、
負荷Lには影響を与えない。またGTOサイリス
タG7,G11がオフされると、リアクトリLr1,Lr2
Ldの作用により電流は急激に零とはならないで、
第10図に示す矢印のように電流が流れて
(GTOサイリスタG9とG14をオンさせる)再びコ
ンデンサCdに充電される。このときの充電々圧
は低い。上記のようにしてコンバータ本体CV1
転流時に発生する過渡電圧をコンデンサCdに第
9図の極性に充電しておき、この充電々圧を負荷
Lに供給するので、過渡電圧を効果的に抑制でき
るばかりでなく、充電エネルギーそのものも有効
に活用できる。
上述の説明はコンバータ本体CV1の動作説明で
あるが、コンバータ本体CV2の動作も上述同様に
行われる。しかし、直流出力極性は上述の場合と
は逆であるとともにスイツチSW1は開放、スイツ
チSW2を閉成させて過渡電圧をコンデンサCd
充電させるのも第9図とは逆極性になる。そし
て、コンデンサCdの充電エネルギーの放出も
GTOサイリスタG12とG8をオンさせることにより
行われ、リアクトリLr1,Lr2,Ldの作用による電
流はGTOサイリスタG13とG10をオンさせること
により処理させる。
発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、GTO
サイリスタからなる逆並列接続されたコンバータ
本体をPWM制御するときに発生する電源側リア
クタンスの電磁エネルギーをコンデンサに蓄え
て、所定時刻にそのエネルギーをエネルギー反作
用回路を介して可逆運転時にも負荷に供給させる
ようにしたので、転流時に発生した過渡電圧を効
果的に抑制できるばかりでなく、そのエネルギー
を可逆運転時にも有効に利用できるとともに強制
転流回路を設ける必要がなく、装置の小型可を図
ることができる。さらにGTOサイリスタを用い
たPWM制御であるので、非常に高効率の運転が
可能になる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第
2図から第7図は上記実施例の動作を述べるため
の回路図、第8図はGTOサイリスタのゲートド
ライブパターン出力電圧や交流入力電流の波形を
示す図、第9図及び第10図はエネルギー反作用
回路の動作を説明する回路図である。 CV1,CV2……コンバータ本体、DB1,DB2
…ダイオードブリツジ回路、SW1,SW2……スイ
ツチ、Cd……コンデンサ、Ld……直流リアクト
ル、Lr1,Lr2……和動巻リアクトル、L……負
荷、G1からG14,G21からG26……GTOサイリス
タ、D1からD6,G21からG26……ダイオード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 GTOサイリスタにより構成され、かつ
    PWM制御されるとともに直流出力側が逆並列接
    続された一対のコンバータ本体と、これらコンバ
    ータ本体の出力端間に直流リアクトルを介して接
    続された負荷と、前記一対のコンバータ本体の交
    流入力側に各別に接続され、転流時に電源側の過
    渡電圧を整流して出力に互に極性の異なる直流を
    得るとともに逆並列接続された一対のダイオード
    ブリツジ回路と、このブリツジ回路の逆並列接続
    された電路に介挿されたスイツチと、前記ブリツ
    ジ回路の直流出力側に前記スイツチを介して接続
    され、前記過渡電圧を整流した電源側電磁エネル
    ギーが極性方向を異にして蓄積されるコンデンサ
    と、このコンデンサと負荷との間に設けられ、コ
    ンデンサに蓄積されたエネルギーを所定時刻に極
    性方向を異にして負荷に供給させるエネルギー反
    作用回路とを備えたGTOサイリスタコンバータ。 2 前記エネルギー反作用回路は、コンデンサの
    両端間に逆並列接続されたGTOサイリスタを直
    列接続して形成された直列回路体を一対設け、こ
    れら直列回路体の共通接続点と一対のコンバータ
    本体の直流出力端間に接続された和動巻きの一対
    のリアクタンスとからなる特許請求の範囲第1項
    に記載のGTOサイリスタコンバータ。
JP13277684A 1984-06-27 1984-06-27 Gtoサイリスタコンバ−タ Granted JPS6110966A (ja)

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JPS6110966A JPS6110966A (ja) 1986-01-18
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