JPH0746906B2 - 電圧変換装置 - Google Patents
電圧変換装置Info
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- JPH0746906B2 JPH0746906B2 JP62203795A JP20379587A JPH0746906B2 JP H0746906 B2 JPH0746906 B2 JP H0746906B2 JP 62203795 A JP62203795 A JP 62203795A JP 20379587 A JP20379587 A JP 20379587A JP H0746906 B2 JPH0746906 B2 JP H0746906B2
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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
- H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
- H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
- H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
- H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は交流電力を直流電力に変換する電力変換装置
に関するものである。
に関するものである。
第３図〜第６図は，例えば特開昭59−194697号公報に示
された従来の電圧変換装置を示す図で，第３図は交流エ
レベーターの主回路図，第４図はコンバータの制御回路
のブロツク図，第５図は電流制御マイナループのブロツ
ク図，第６図は電圧電流波形図である。
された従来の電圧変換装置を示す図で，第３図は交流エ
レベーターの主回路図，第４図はコンバータの制御回路
のブロツク図，第５図は電流制御マイナループのブロツ
ク図，第６図は電圧電流波形図である。
第３図中，（１）は三相交流電源，（２）は交流電源
（１）に接続され交流電力を直流電流に変換する強制転
流可能なトランジスタと並列ダイオードから構成された
コンバータ，（３）はコンバータ（２）の直流側に接続
され直流電力を平滑する平滑コンデンサ，（４）は直流
母線，（５）は直流母線（４）に接続され直流電力を交
流電力に変換し可変電圧可変周波数制御を行うインバー
タで，コンバータ（２）と同様に構成されている。
（６）はインバータの交流側に接続されエレベーターを
駆動する誘導電動機である。
（１）に接続され交流電力を直流電流に変換する強制転
流可能なトランジスタと並列ダイオードから構成された
コンバータ，（３）はコンバータ（２）の直流側に接続
され直流電力を平滑する平滑コンデンサ，（４）は直流
母線，（５）は直流母線（４）に接続され直流電力を交
流電力に変換し可変電圧可変周波数制御を行うインバー
タで，コンバータ（２）と同様に構成されている。
（６）はインバータの交流側に接続されエレベーターを
駆動する誘導電動機である。
すなわち，電動機（６）が力行運転する場合，電動機
（６）を駆動するエネルギーは交流電源（１）からコン
バータ（２）及び直流母線（４）を介してインバータ
（５）で可変電圧可変周波数の交流電力に変換されて電
動機（６）に供給される。したがつて，電動機（６）は
任意のトルクおよび回転速度に制御されて，エレベータ
ーのかご（図示しない）を駆動する。
（６）を駆動するエネルギーは交流電源（１）からコン
バータ（２）及び直流母線（４）を介してインバータ
（５）で可変電圧可変周波数の交流電力に変換されて電
動機（６）に供給される。したがつて，電動機（６）は
任意のトルクおよび回転速度に制御されて，エレベータ
ーのかご（図示しない）を駆動する。
また，電動機（６）が回生運転する場合，回生エネルギ
ーはインバータ（５）のフライホイールダイオードの作
用により，インバータ（５）及び直流母線（４）を介し
てコンバータ（２）により交流電源（１）に回生され
る。つまり，直流電圧源に対し，交流電源（１）を一定
周波数（ここでは電源の商用周波数）で回転する交流機
と見なし，交流電源（１）に対しコンバータ（２）によ
り電力を供給する。
ーはインバータ（５）のフライホイールダイオードの作
用により，インバータ（５）及び直流母線（４）を介し
てコンバータ（２）により交流電源（１）に回生され
る。つまり，直流電圧源に対し，交流電源（１）を一定
周波数（ここでは電源の商用周波数）で回転する交流機
と見なし，交流電源（１）に対しコンバータ（２）によ
り電力を供給する。
第３図及び第４図中（９）は交流電源（１）の各相に挿
入された交流リアクトル，（10A）〜（10C）は交流リア
クトル（９）とコンバータ（２）を結ぶ線路の電流を検
出しそれぞれ交流電流信号（10a）〜（10c）を出力する
交流電流検出器，（11）は直流母線（４）の電圧を検出
して直流電圧信号（11a）を出力する直流電圧検出器，
（12）は直流電圧指令値（12a）を発する電圧指令値設
定器で，直流電圧指令値（12a）は例えば電動機（６）
が停止中（無負荷）のときの直流母線（４）の直流電圧
に相当する値に設定される。（13）は電圧制御増幅器
で，（13a）はその出力，（14）は交流電源（１）に同
期する三相正弦波基準信号（14a）〜（14c）を発生する
三相正弦波発生器，（15A）〜（15C）は乗算器，（15
a）〜（15c）は乗算器，（15A）〜（15C）の出力で三相
正弦波電流指令値，（16A）〜（16C）は電流制御増幅器
で，（16a）〜（16c）はその出力，（17）は鋸歯状波発
生器，（17a）はその出力で，出力変調信号，（18）は
比較器，（18a）〜（18f）はその出力，（19）はコンバ
ータ（２）のトランジスタのベースドライブ回路，（19
a）〜（19f）はその出力で上記トランジスタのスイツチ
ング信号である。
入された交流リアクトル，（10A）〜（10C）は交流リア
クトル（９）とコンバータ（２）を結ぶ線路の電流を検
出しそれぞれ交流電流信号（10a）〜（10c）を出力する
交流電流検出器，（11）は直流母線（４）の電圧を検出
して直流電圧信号（11a）を出力する直流電圧検出器，
（12）は直流電圧指令値（12a）を発する電圧指令値設
定器で，直流電圧指令値（12a）は例えば電動機（６）
が停止中（無負荷）のときの直流母線（４）の直流電圧
に相当する値に設定される。（13）は電圧制御増幅器
で，（13a）はその出力，（14）は交流電源（１）に同
期する三相正弦波基準信号（14a）〜（14c）を発生する
三相正弦波発生器，（15A）〜（15C）は乗算器，（15
a）〜（15c）は乗算器，（15A）〜（15C）の出力で三相
正弦波電流指令値，（16A）〜（16C）は電流制御増幅器
で，（16a）〜（16c）はその出力，（17）は鋸歯状波発
生器，（17a）はその出力で，出力変調信号，（18）は
比較器，（18a）〜（18f）はその出力，（19）はコンバ
ータ（２）のトランジスタのベースドライブ回路，（19
a）〜（19f）はその出力で上記トランジスタのスイツチ
ング信号である。
第５図中，（21）は加算器，（22）は電流制御増幅器
（16A）〜（16C）の伝達関数，（23）は比較器（18）の
伝達関数，（24）はコンバータ（２）の伝達関数，（2
5）は加算器，（26）は交流リアクトル（９）の伝達関
数，（27）は交流電流検出器（10A）〜（10C）の伝達関
数,V2acはコンバータ（２）の交流側の電圧,I2acは同じ
く交流側の電流である。
（16A）〜（16C）の伝達関数，（23）は比較器（18）の
伝達関数，（24）はコンバータ（２）の伝達関数，（2
5）は加算器，（26）は交流リアクトル（９）の伝達関
数，（27）は交流電流検出器（10A）〜（10C）の伝達関
数,V2acはコンバータ（２）の交流側の電圧,I2acは同じ
く交流側の電流である。
従来の電圧変換装置は上記のように構成され，直流母線
（４）の電圧に相当する直流電圧信号（11a）は直流電
圧指令値（12a）と電圧制御増幅器（13）で照合され，
その偏差が出力（13a）として発せられる。そして，乗
算器（15A）〜（15C）で三相正弦波基準信号（14a）〜
（14c）と出力（13a）が乗算される。すなわち，出力
（13a）は三相正弦波基準信号（14a）〜（14c）の振幅
を決定する値となる。三相正弦波電流指令値（15a）〜
（15c）と，負帰還された交流電流信号（10a）〜（10
c）は，電流制御増幅器（16A）〜（16C）で照合され，
その偏差が出力（16a）〜（16c）として発せられる。出
力（16a）〜（16c）は出力変調信号（17a）と比較器（1
8）で比較され，コンバータ（２）の各トランジスタの
スイツチング時期を決定する信号（18a）〜（18f）が出
力され，ベースドライブ回路（19）を動作させ，平滑コ
ンデンサ（３）の直流電圧が直流電圧指令値（12a）と
等しくなるように，かつ電流が正弦波状に制御されるよ
うに，トランジスタのベースにスイツチング信号（19
a）〜（19f）を与える。つまり，コンバータ（２）は周
波数一定の正弦波パルス幅変調インバータとして制御さ
れる。
（４）の電圧に相当する直流電圧信号（11a）は直流電
圧指令値（12a）と電圧制御増幅器（13）で照合され，
その偏差が出力（13a）として発せられる。そして，乗
算器（15A）〜（15C）で三相正弦波基準信号（14a）〜
（14c）と出力（13a）が乗算される。すなわち，出力
（13a）は三相正弦波基準信号（14a）〜（14c）の振幅
を決定する値となる。三相正弦波電流指令値（15a）〜
（15c）と，負帰還された交流電流信号（10a）〜（10
c）は，電流制御増幅器（16A）〜（16C）で照合され，
その偏差が出力（16a）〜（16c）として発せられる。出
力（16a）〜（16c）は出力変調信号（17a）と比較器（1
8）で比較され，コンバータ（２）の各トランジスタの
スイツチング時期を決定する信号（18a）〜（18f）が出
力され，ベースドライブ回路（19）を動作させ，平滑コ
ンデンサ（３）の直流電圧が直流電圧指令値（12a）と
等しくなるように，かつ電流が正弦波状に制御されるよ
うに，トランジスタのベースにスイツチング信号（19
a）〜（19f）を与える。つまり，コンバータ（２）は周
波数一定の正弦波パルス幅変調インバータとして制御さ
れる。
第６図は１相の電圧・電流波形を示す。電流波形は電動
機（６）が力行運転を行つて，平滑コンデンサ（３）の
直流電圧が直流電圧指令値（12a）よりも降下した場合
は，電源電圧正弦波形と同相となつて，交流電源（１）
から直流母線（４）に電力を供給し，電動機（６）が回
生運転を行つて，直流母線（４）の直流電圧が上昇した
場合は，逆相となつて直流母線（４）から交流電源
（１）に電力を回生する。
機（６）が力行運転を行つて，平滑コンデンサ（３）の
直流電圧が直流電圧指令値（12a）よりも降下した場合
は，電源電圧正弦波形と同相となつて，交流電源（１）
から直流母線（４）に電力を供給し，電動機（６）が回
生運転を行つて，直流母線（４）の直流電圧が上昇した
場合は，逆相となつて直流母線（４）から交流電源
（１）に電力を回生する。
正弦波パルス幅変調制御においても，鋸歯状波電圧によ
り，電流にはパルス幅変調周波数に相当するリプル成分
が含まれるが，交流電源（１）に比較的大きな交流リア
クトル（９）を挿入して，上記リプルを平滑して，滑ら
かな正弦波電流が得られるようにしている。
り，電流にはパルス幅変調周波数に相当するリプル成分
が含まれるが，交流電源（１）に比較的大きな交流リア
クトル（９）を挿入して，上記リプルを平滑して，滑ら
かな正弦波電流が得られるようにしている。
なお，電圧制御増幅器（13）は，制御系の応答を良くす
るため，積分器で構成されるのが普通である。
るため，積分器で構成されるのが普通である。
上記のような従来の電圧変換装置では，交流電圧帰還回
路の電圧制御増幅器（13）が積分器で構成されると，コ
ンバータ（２）の起動時，積分器はリセツトする必要が
あるため，その出力（13a）は零となる。このため，三
相正弦波電流指令値（15a）〜（15c）は零となる。起動
時コンバータ（２）の交流側の電流は零であるから，交
流電流信号（10a）〜（10c）は零となるため，電流制御
増幅器（16A）の出力（16a）〜（16c）は零となり，ト
ランジスタはコンバータ（２）の交流側の電圧を零とす
るようにスイツチングする。その結果コンバータ（２）
の交流側にはVac/jωＬ（Vac:交流電源（１）の電圧）
の突入電流が流れたり，直流母線（４）の電圧が上昇し
たりすることによつて，平滑コンデンサ（３）及び電圧
変換素子を破壊するなどの問題点がある。
路の電圧制御増幅器（13）が積分器で構成されると，コ
ンバータ（２）の起動時，積分器はリセツトする必要が
あるため，その出力（13a）は零となる。このため，三
相正弦波電流指令値（15a）〜（15c）は零となる。起動
時コンバータ（２）の交流側の電流は零であるから，交
流電流信号（10a）〜（10c）は零となるため，電流制御
増幅器（16A）の出力（16a）〜（16c）は零となり，ト
ランジスタはコンバータ（２）の交流側の電圧を零とす
るようにスイツチングする。その結果コンバータ（２）
の交流側にはVac/jωＬ（Vac:交流電源（１）の電圧）
の突入電流が流れたり，直流母線（４）の電圧が上昇し
たりすることによつて，平滑コンデンサ（３）及び電圧
変換素子を破壊するなどの問題点がある。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で，コンバータの起動時，突入電流を防止することがで
きると共に，直流母線の電圧を安定に制御できるように
した電力変換装置を提供することを目的とする。
で，コンバータの起動時，突入電流を防止することがで
きると共に，直流母線の電圧を安定に制御できるように
した電力変換装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電力変換装置は，コンバータの起動時そ
の交流側に交流電源電圧に等しい電圧を発生させる信号
を電流負帰還回路に加える初期電圧設定回路を設けたも
のである。
の交流側に交流電源電圧に等しい電圧を発生させる信号
を電流負帰還回路に加える初期電圧設定回路を設けたも
のである。
この発明においては，コンバータの起動時その交流側に
交流電源電圧に等しい電圧が発生するようにしたため，
コンバータの交流側の電圧と交流電源電圧の差は小さく
なり，コンバータの交流側の電流は小さくなる。
交流電源電圧に等しい電圧が発生するようにしたため，
コンバータの交流側の電圧と交流電源電圧の差は小さく
なり，コンバータの交流側の電流は小さくなる。
第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す図で，第
１図はコンバータの制御回路のブロツク図，第２図は電
流制御マイナループのブロツク図で，従来装置と同様の
部分は同一符号により示す。
１図はコンバータの制御回路のブロツク図，第２図は電
流制御マイナループのブロツク図で，従来装置と同様の
部分は同一符号により示す。
第１図中，（31）は積分器で構成された電圧制御増幅器
で，（31a）はその出力，（32）は交流電源（１）に接
続され交流電圧を検出する交流電圧検出器で，（32a）
〜（32c）はその出力，（33A）〜（33C）は加算器で，
（33a）〜（33c）はその出力である。
で，（31a）はその出力，（32）は交流電源（１）に接
続され交流電圧を検出する交流電圧検出器で，（32a）
〜（32c）はその出力，（33A）〜（33C）は加算器で，
（33a）〜（33c）はその出力である。
第２図中，（35）は加算器，（36）は交流電圧検出器
（32）の伝達関数である。
（32）の伝達関数である。
次に，この実施例の動作を説明する。
コンバータ（２）の停止時，電圧制御増幅器（31）はリ
セツトされており，起動と同時に電圧制御増幅器（31）
のリセツトが解除される。電圧制御増幅器（31）の出力
（31a）は起動直前は零のため，三相正弦波電流指令値
（15a）〜（15c）は零である。また，コンバータ（２）
の交流側の電流I2acも零であるから，電流制御増幅器
（16A）〜（16C）の出力（16a）〜（16c）は零となる
が，交流電圧検出器（32）の出力（32a）〜（32c）が加
算器（33A）〜（33C）で加算されるため，加算器（33
A）〜（33C）の出力（33a）〜（33c）は交流電圧検出器
（32）の出力（32a）〜（32c）に等しくなる。したがつ
て，比較器（18）の伝達関数（23）及びコンバータ
（２）の伝達関数（24）を介して，コンバータ（２）の
交流側の電圧V2acは電源電圧Vacに等しい電圧となる。
その結果，コンバータ（２）の起動時，交流リアクトル
（９）の一次側と二次側の電位差がなくなり，交流リア
クトル（９）を流れる電流は零となる。すなわちコンバ
ータ（２）の起動時，その交流側の電流I2acは零であ
り，その後，三相正弦波電流指令値（15a）〜（15c）に
相当する電流が流れるように制御される。
セツトされており，起動と同時に電圧制御増幅器（31）
のリセツトが解除される。電圧制御増幅器（31）の出力
（31a）は起動直前は零のため，三相正弦波電流指令値
（15a）〜（15c）は零である。また，コンバータ（２）
の交流側の電流I2acも零であるから，電流制御増幅器
（16A）〜（16C）の出力（16a）〜（16c）は零となる
が，交流電圧検出器（32）の出力（32a）〜（32c）が加
算器（33A）〜（33C）で加算されるため，加算器（33
A）〜（33C）の出力（33a）〜（33c）は交流電圧検出器
（32）の出力（32a）〜（32c）に等しくなる。したがつ
て，比較器（18）の伝達関数（23）及びコンバータ
（２）の伝達関数（24）を介して，コンバータ（２）の
交流側の電圧V2acは電源電圧Vacに等しい電圧となる。
その結果，コンバータ（２）の起動時，交流リアクトル
（９）の一次側と二次側の電位差がなくなり，交流リア
クトル（９）を流れる電流は零となる。すなわちコンバ
ータ（２）の起動時，その交流側の電流I2acは零であ
り，その後，三相正弦波電流指令値（15a）〜（15c）に
相当する電流が流れるように制御される。
以上説明したとおりこの発明では，コンバータの交流側
に交流電源電圧に等しい電圧を発生させる初期電圧設定
回路を設けたので，コンバータの起動時積分器のリセッ
トに伴う交流電源からの突入電流を防止し，平滑コンデ
ンサ，電力変換素子等の破壊をなくし，安価かつ精度の
高い装置を得ることができる効果がある。
に交流電源電圧に等しい電圧を発生させる初期電圧設定
回路を設けたので，コンバータの起動時積分器のリセッ
トに伴う交流電源からの突入電流を防止し，平滑コンデ
ンサ，電力変換素子等の破壊をなくし，安価かつ精度の
高い装置を得ることができる効果がある。
第１図及び第２図はこの発明による電力変換装置の一実
施例を示す図で，第１図はコンバータの制御回路のブロ
ツク図，第２図は第１図の電流制御マイナループのブロ
ツク図，第３図〜第６図は従来の電力変換装置を示す図
で，第３図は交流エレベーターの主回路図，第４図は第
３図のコンバータの制御回路のブロツク図，第５図は第
４図の電流制御マイナループのブロツク図，第６図は電
圧電流波形図である。 図中，（１）は三相交流電源，（２）はコンバータ，
（３）は平滑コンデンサ，（５）はインバータ，（６）
は三相誘導電動機，（９）は交流リアクトル，（10A）
〜（10C）は交流電流検出器，（11）は直流電圧検出
器，（15A）〜（15C）は乗算器，（16A）〜（16C）は電
流制御増幅器，（31）は電圧制御増幅器，（32）は初期
電圧設定回路（交流電圧検出器），（33A）〜（33C）は
初期電圧設定回路（加算器）である。 なお，図中同一符号は同一部分を示す。
施例を示す図で，第１図はコンバータの制御回路のブロ
ツク図，第２図は第１図の電流制御マイナループのブロ
ツク図，第３図〜第６図は従来の電力変換装置を示す図
で，第３図は交流エレベーターの主回路図，第４図は第
３図のコンバータの制御回路のブロツク図，第５図は第
４図の電流制御マイナループのブロツク図，第６図は電
圧電流波形図である。 図中，（１）は三相交流電源，（２）はコンバータ，
（３）は平滑コンデンサ，（５）はインバータ，（６）
は三相誘導電動機，（９）は交流リアクトル，（10A）
〜（10C）は交流電流検出器，（11）は直流電圧検出
器，（15A）〜（15C）は乗算器，（16A）〜（16C）は電
流制御増幅器，（31）は電圧制御増幅器，（32）は初期
電圧設定回路（交流電圧検出器），（33A）〜（33C）は
初期電圧設定回路（加算器）である。 なお，図中同一符号は同一部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電源に，交流を直流に変換するコンバ
ータが交流リアクトルを介して接続され，このコンバー
タの直流側に平滑コンデンサと，直流を交流に変換して
誘導電動機に供給するインバータが接続され，積分器が
挿入され上記コンバータの直流側の電圧を制御する電圧
負帰還回路と，上記コンバータの交流側の電流を制御す
る電流負帰還回路とを有するものにおいて，上記コンバ
ータの起動時その交流側に上記交流電源電圧に等しい電
圧を発生させる信号を上記電流負帰還回路に加える初期
電圧設定回路を設けたことを特徴とする電圧変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62203795A JPH0746906B2 (ja) | 1987-08-17 | 1987-08-17 | 電圧変換装置 |
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