JPH0748952B2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

電力変換器の制御装置

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JPH0748952B2
JPH0748952B2 JP60071207A JP7120785A JPH0748952B2 JP H0748952 B2 JPH0748952 B2 JP H0748952B2 JP 60071207 A JP60071207 A JP 60071207A JP 7120785 A JP7120785 A JP 7120785A JP H0748952 B2 JPH0748952 B2 JP H0748952B2
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電力変換装置の制御装置の改良に関し、特に、
マイクロコンピユータを用いたデイジタル演算により点
弧角信号を得る移相器を備えた制御装置の改良に係るも
のである。
〔発明の背景〕
電力変換装置の制御装置、特に位相制御部をマイクロコ
ンピユータなどを用いて、デイジタル化することが行わ
れている。
その基本的な考え方は、例えば、特開昭58-93465号公
報、特開昭58-204762号公報、特開昭58-224556号公報お
よび特開昭57-170066号公報などに述べられているよう
に、 (1) 制御目標値の取込み (2) 帰還量の取込み (3) 目標値と帰還量の偏差の演算 並びに、 (4) この偏差に対応した点弧角でのタイミング信号
の発生 の手順が必要である。
ここで、上記(1)〜(3)の手順をいつ行い、いつの
出力に利用するかで、応答性が大きく変る。上記の各公
報では、交流電源電圧のゼロクロスポイントから、上記
(4)の手順をカウンタによつて実行させるものである
ため、この半サイクルにおけるタイミング信号の発生に
利用される上記(1)〜(3)の手順は、少くとも、該
当半サイクルが開始する以前に実行され、当該半サイク
ルでの(4)の手順の実行のための点弧角がプリセツト
される。
具体的に言えば、制御するに用いる帰還量たる電圧値や
電流値の取込み、およびこの帰還量に基づくサイリスタ
の点弧角の演算を時間的に同時刻に行なうことができ
ず、前記の取込み、演算を逐次行なう必要があり、帰還
量の取込みに交流電源の半サイクルを要したり、また、
演算結果が演算の行なわれる半サイクルの最後に位相器
に設定され、この演算結果による位相制御は演算を行な
つた半サイクルの次の半サイクルで行なわれるため、帰
還量たる電圧値や電流値の変動がブリツジ回路の出力に
反映されるには、少なくとも1サイクルを要することに
なる。
この1サイクルの所用時間が制御上のむだ時間となり、
制御装置の制御応答特性を損なう原因となつていた。
一方、従来より賞用される演算増幅器等を用いるアナロ
グ式制御装置では、帰還量の取込み、およびこの帰還量
に基づくサイリスタの点弧角の演算を時間的に同時刻に
行なえるため、制御上、理想的な応答特性を得ることが
可能である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、マイクロコンピユータ等を用いるデイ
ジタル式演算手段を用いた電力変換装置の制御装置にお
いて、制御応答特性の良好な制御装置を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴とするところは、単相交流回路と直流回路
とを結ぶ電力変換装置の制御装置において、交流側電圧
の各半サイクルに同期してその初期に、帰還量の取込み
および目標値と帰還量の偏差の演算を含む点弧角のデイ
ジタル演算を1回実行し、この演算された点弧角データ
を当該半サイクルにおける点弧タイミング信号発生用の
データとして1回セツトするようにしたことである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面について詳細に説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例を示す制御ブロツク図であ
る。
第1図において、目標値設定器1により、直流負荷2に
流すべき電流値を設定する。マイクロコンピユータ3は
目標値設定器1の出力と負荷電流検出器4より得られる
負荷に流れる電流の帰還量との偏差をとり、点弧角を決
定する。電力変換装置を構成する混合ブリツジ回路5
は、マイクロコンピユータ3の出力たる点弧角によりゲ
ート回路61,62が駆動されることによつて位相制御を行
なう。以上の動作により、電圧電流制御装置は、負荷電
流を所定の電流に一致すべく制御する。なお、7は交流
電源、8はその電圧のゼロクロスポイント検出用比較器
である。
マイクロコンピユータ3は、中央処理部CPU、メモリ部M
EM、割込み制御部OIC、アナログ入力部AI、ゲート出力
部GSO1、GSO2を備えている。
アナログ入力部AIは、目標値設定器1の出力および負荷
電流検出器4の出力をアナログ−デイジタル変換するこ
とにより、目標値および帰還量を取込む。ゲート出力部
GSOは、中央処理部CPUにより設定された点弧角データに
相当する位相で、ブリツジ回路5のサイリスタ51,52に
点弧信号を出力する。割込み制御部OICは、交流電源7
の電圧波形をコンパレータ8で波形整形した信号を入力
し、マイクロコンピユータ3は交流電源7の各半サイク
ルの開始時点(ゼロクロスポイント)を検出する。
第2図は、第1図のマイクロコンピユータ3が実行すべ
きプログラムのフローチャートである。
第2図に示されるプログラムはマイクロコンピユータ3
の割込み制御部OICによつて検出された交流電源7の各
半サイクルの開始点で起動される。ステツプ1、ステツ
プ2において、中央処理部CPUはアナログ入力部AIから
目標値および帰還量を取込む。ステツプ3において、目
標値と帰還量との偏差量が演算される。ステツプ4にお
いて、前記偏差量から点弧角が演算される。ステツプ5
において、第2図のプログラムの起動された時刻を開始
点とする半サイクルにおいて、ゲート出力部(点弧角カ
ウンタ)GSOに前記点弧角に対応する数値が設定され
る。
第3図は、第2図に示されたプログラムの動作説明用波
形図である。
第3図において、第2図に示されるプログラムは、交流
電源の各半サイクルの開始点で起動される。帰還T1に第
2図のステツプ1およびステツプ2が実行され、目標値
および帰還量を取込む。帰還T2にステツプ3およびステ
ツプ4が実行され、前記目標値および前記帰還量から点
弧角が演算される。帰還T3にステツプ5が実行され、前
記点弧角はゲート出力部GSOに設定される。ゲート出力
部GSOは、設定された点弧角に応じて期間T4の任意の時
点でサイリスタに点弧信号を出力する。なお、出力部を
GSO1とGSO2に分けて示したが、共通カウンタの出力を、
交流電源電圧の正負の各半サイクル毎に振り分けてもよ
い。
以上述べた点弧角演算手順により、ある半サイクルの制
御の結果としての帰還量がその直後の半サイクルのサイ
リスタの点弧角に反映され、制御系のむだ時間が短縮さ
れる。従つて、制御応答特性を向上することが可能とな
る。
以上述べた点弧角演算手順では、第3図の期間T4より前
でサイリスタを点弧できない。すなわち、点弧角演算に
要する期間T1,期間T2,期間T3の間においては、サイリ
スタは点弧できず、従つて、ブリツジ回路5の出力電圧
が低下する惧れがある。
ところで、第1図に示された混合ブリツジ回路5のサイ
リスタ51と52は、第3図に示される期間T4の任意の時点
で点弧されると、サイリスタの点弧された次の半サイク
ルの開始点で必ず、電源転流によつて消弧される。例え
ば、交流電源7が図示の極性にあり、サイリスタ51→負
荷2→ダイオード54→交流電源7の回路で電流が流れて
いるとき、電源7の電圧が反転すると、7→53→51→7
の回路でサイリスタ51は逆バイアスされると共に、負荷
電流は、2→54→53→2の回路を還流してしまう。従つ
て、他の構成の電力変換器と異なり、サイリスタ直列、
ダイオード直列の図示の形の混合ブリツジの場合に限
り、電源電圧の反転時に常にサイリスタの転流が起る。
この時にサイリスタは半サイクルの開始点から転流重な
り期間TACの後の消弧することになる。この転流重なり
期間TACでは、ブリツジ回路の出力電圧は無く、サイリ
スタの位相制御は、元来できない。そこで、このよう
に、定まつた時期にのみ生ずる転流重なり期間TAC内で
サイリスタの点弧角の演算を行なえば演算に要する時期
によるブリツジ回路の出力電圧の低下は免れる。
第4図は上記した原理を利用した本発明の他の実施例を
示す動作説明用波形図である。第3図と異なる点は、第
2図に示されるプログラムを転流重なり期間TAC内で実
行するようにしたことである。本実施例によれば、ブリ
ツジ回路の出力電圧を低下させることなく、制御応答特
性を向上することが可能となる。
第5図は本発明の更に他の実施例を示すフローチヤート
である。第2図と、異なる点は、ステツプ6において、
演算された点弧角αの、予定の幅T1〜T3との大小関係を
確認し、大きい、すなわちT1〜T3の後に点弧できる場合
は、第2図と同様に、当該半サイクルで点弧するための
点弧角をセツトする。一方、演算された点弧遅れ角α
が、予定の期間T1〜T3の全幅より狭い場合、期間T3でそ
のまま点弧角をセツトすることにより即刻点弧させると
ともに、これによる出力電圧の低下をより早く回復させ
るために、この半サイクルにて演算された点弧角を、次
の半サイクルでの点弧角信号としてプリセツトする。
この結果を、第6図を参照して説明する。
今、第1の半サイクルにおいて、期間T1〜T2を要してス
テツプ4までに演算された点弧角(遅れ角で表わす)が
α1(α1>T1〜T3)であつたとする。この場合、ステツ
プ6の判定結果は“NO"であり、ステツプ5において、
当該半サイクルにおいて点弧するための点弧角データと
して、ゲート出力部GSO1に、「α1に相当する計数値」
がセットされる。(期間T3) 従つて、サイリスタ51は、制御遅れ角αで点弧される
ことになる。
次に、第2の半サイクルでの演算結果が、仮に、α
2(α2<T1〜T3<α1)であるとする。しかし、期間T1
〜T3の後に、この点弧角α2をセツトしても、もはやα2
での点弧は不可能であり、点弧角α=T1〜T3にしか成り
得ない。
この場合、第2の半サイクルにおいては、α−α2の分
だけ、出力電圧が低下する。これを早期に回復させるた
め、上記演算結果の点弧角α2を、次の、すなわち第3
の半サイクルに反映させる。
つまり、ステツプ7において、ゲート出力部GSO2に対
し、点弧角α2に相当する計数値をプリセツトする。
さて、第3の半サイクルに移り、この半サイクルにおい
ても、期間T1〜T2間に、点弧角α3の演算が行われる
が、いずれにしても、その結果が利用できるのは期間T4
でしかない。ところが、ゲート出力部GSO2は、先の点弧
角α2がプリセツトされており、第3の半サイクルの開
始後、角度α2の時点で、ゲート回路62に点弧タイミン
グ信号を出力する。従つて、サイリスタ52は、点弧角α
2で点弧される。
このようにして、特殊状態においても、その応答の遅れ
を改善でき、それ以外の状態では常に、早い応答が得ら
れる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御系のむだ時間が短縮され、制御応
答特性が向上した電力変換器の制御装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である電力変換装置の制御装
置の制御ブロツク図、第2図はそのマイクロコンピユー
タのプログラムの一例を示すフローチヤート、第3図お
よび第4図は本発明の動作説明用波形図、第5図は本発
明の他の実施例を示すプログラムのフローチヤート、第
6図は、その動作説明用波形図である。 1……目標値設定器、2……直流負荷(直流電動機)、
3……演算部(マイクロコンピユータ)、4……電流検
出器、5……電力変換器、61,62……ゲート回路、7…
…交流電源。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単相交流回路と直流回路間に接続され複数
    のサイリスタを含む電力変換器と、この電力変換器のサ
    イリスタにゲート信号を供給するゲート回路と、このゲ
    ート回路に対して上記ゲート信号を発生すべきタイミン
    グ信号を与えるディジタル移相器とを備えるものにおい
    て、上記ディジタル移相器は、上記交流回路の電圧の各
    半サイクルに同期してその所期に、帰還量の取込みおよ
    び目標値と上記帰還量との間の偏差量の演算を含む点弧
    角のディジタル演算を1回実行する手段と、この演算さ
    れた点弧角データを当該半サイクルにおける上記タイミ
    ング信号発生用データとして1回セットする手段を備え
    た電力変換器の制御装置。
  2. 【請求項2】上記ディジタル移相器は、演算した点弧角
    データを当該半サイクルおよび次の半サイクルにおける
    上記タイミング信号発生用データとしてセットする手段
    を備えた第1項記載の電力変換器の制御装置。
  3. 【請求項3】単相交流電源と直流負荷との間に接続され
    片アームがサイリスタの直列体、他のアームがダイオー
    ドの直列体から成る混合ブリッジ形の電力変換器と、こ
    の電力変換器のサイリスタにゲート信号を供給するゲー
    ト回路と、このゲート回路に対して上記ゲート信号を発
    生すべきタイミング信号を与えるディジタル移相器とを
    備えるものにおいて、上記ディジタル移相器は、上記交
    流電源電圧の各半サイクルに同期してその初期の予定期
    間内に、帰還量の取込みおよび目標値と上記帰還量との
    偏差量の演算を含む点弧角のディジタル演算を1回実行
    する手段と、この演算された点弧角データを当該半サイ
    クルにおける上記タイミング信号発生用データとして1
    回セットする手段を備えた電力変換器の制御装置。
  4. 【請求項4】上記交流電源電圧の各半サイクルの初期の
    予定期間は、上記混合ブリッジ形の電力変換器の電源転
    流に要する転流量なり期間以内に設定されて成る第3項
    記載の電力変換器の制御装置。
  5. 【請求項5】上記ディジタル移相器は、マイクロコンピ
    ュータを含む第3項記載の電力変換器の制御装置。
JP60071207A 1985-04-05 1985-04-05 電力変換器の制御装置 Expired - Lifetime JPH0748952B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5490528A (en) * 1977-12-27 1979-07-18 Fuji Electric Co Ltd Digital-controlling power converter
JPS5493955A (en) * 1978-01-06 1979-07-25 Hitachi Ltd Ignition pulse phase control method

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