JPH08149856A

JPH08149856A - 電力変換制御装置

Info

Publication number: JPH08149856A
Application number: JP6288364A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ito; 藤秀夫伊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】回生運転における回生電力の低下時において
も電力変換装置の直流電圧の変動を抑制し、安定運転を
継続しうる電力変換制御装置を提供すること。【構成】順変換器（３）、抵抗チョッパ装置（５）お
よび回生運転可能なインバータ（８）とを備えてなる電
力変換装置において、インバータ（８）の回生運転をし
順変換器（３）が停止している時、直流電圧が予め設定
された設定値以下に低下したとき順変換器（３）に運転
指令を発する運転指令手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流中間回路に抵抗チ
ョッパ装置を備え、また逆変換器として力行運転および
回生運転の可能なインバータを備えた電力変換装置を制
御する電力変換制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば可変速交流モータ用の可変周波数
・可変電圧を出力しうる交流電源装置として、順変換
器、抵抗チョッパ装置および電圧型インバータからなる
電力変換装置はすでに知られているところであり、その
主回路構成を例示すれば図５に示す通りである。

【０００３】図５の電力変換装置においては、交流電力
系統１から順変換器用変圧器２を介して順変換器３の交
流入力端に交流電力が入力され、その直流出力はリップ
ル軽減用直流リアクトル４を介して抵抗チョッパ装置
５、電力コンデンサ７および電圧型インバータ８の直流
端子に入力される。抵抗チョッパ装置５は原理的に示す
ならばチョッパ５０およびそれに直列の電力消費用抵抗
器６０からなっている。抵抗チョッパ装置５は実際には
チョッパスイッチおよびそれに直列の電力消費用抵抗器
からなる抵抗チョッパ回路が複数組並列接続されたもの
からなっている。図６にはその一例として４群並列構成
の抵抗チョッパ装置が例示されており、４個のチョッパ
スイッチ５１，５２，５３，５４（図５においては符号
「５０」で総称されている）および４個の抵抗器６１，
６２，６３，６４（図５においては符号「６０」で総称
されている）が備えられている。各１個のチョッパスイ
ッチと抵抗器がそれぞれ抵抗チョッパ回路を構成してい
る。インバータ８は力行運転モードにおいてインバータ
として運転可能であるのはもちろん、回生運転モードに
おいては整流器として機能させることも可能である。イ
ンバータ８の交流端子はインバータ用変圧器９を介して
負荷１０に接続される。負荷１０は例えば車両駆動用リ
ニアモータでありうる。以下の説明においては負荷１０
は車両駆動用リニアモータであるとして説明を進める。

【０００４】順変換器３およびインバータ８の運転制御
のために、順変換器３の出力直流電流Ｉ_d1を検出する電
流検出器１１、抵抗チョッパ装置５に分流する電流Ｉ_d2
を検出する電流検出器１２、抵抗チョッパ装置５の負荷
側で直流主回路電流Ｉ_d3を検出する電流検出器１３、お
よび抵抗チョッパ装置５の両端（すなわち直流中間回路
の正負両極端子）で直流主回路電圧Ｖ_dcを検出する電圧
検出器１４が設けられている。

【０００５】図７および図８は抵抗チョッパ装置５を制
御する制御回路を示すものである。抵抗チョッパ装置５
はＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）型のものであり、各
チョッパスイッチ５１，５２，５３，５４はＰＷＭキャ
リア信号および制御信号に基づいて作成されたゲートパ
ルスによって点弧制御される。

【０００６】図７はゲートパルスを作るための制御信号
を得る制御信号発生回路１９を示すものである。直流電
圧基準回路２０、電流基準回路２１、定電圧制御回路２
２、定電流制御回路２３、リミッタ回路２４、制御信号
選択回路２５、減算器２６および減算器２７からなって
いる。直流電圧基準回路２０から指令される直流電圧基
準と電圧検出器１４によって検出された直流主回路電圧
Ｖ_dcとの差すなわち直流電圧偏差を減算器２６で算出し
てそれを定電圧制御回路２２に入力する。定電圧制御回
路２２は直流電圧偏差をゼロにするための操作量を演算
して制御信号選択回路２５に入力する。電流基準回路２
１から指令される電流基準と電流検出器１１によって検
出された直流電流Ｉ_d1との差すなわち電流偏差を減算器
２７で算出してそれを定電流制御回路２３に入力する。
定電流制御回路２３は電流偏差をゼロにするための操作
量を演算して制御信号選択回路２５に入力する。リミッ
タ回路２４はチョッパスイッチ５０の最大導通角および
最小導通角を定めるためのものであって、導通角を両リ
ミット値以内に収めるためのリミット信号を制御信号選
択回路２５に入力する。制御信号選択回路２５は各入力
信号に基づいてＰＷＭ制御のための制御信号を作成し、
それを図８に示すゲートパルス発生回路１８（の比較回
路３５〜３８）に送出する。

【０００７】ゲートパルス発生回路１８（図８）は４群
並列構成の抵抗チョッパ装置５に対応して４個のゲート
パルスを発生する回路からなっている。共通の発振器３
０の出力信号に基づいて４組のＰＷＭキャリア信号を発
生する４組のＰＷＭキャリア発生回路３１，３２，３
３，３４を備え、それらの出力信号であるＰＷＭキャリ
ア信号を比較回路３５，３６，３７，３８の各第１の入
力端に入力する。ＰＷＭキャリア発生回路３１〜３４は
それぞれ所定の位相基準信号によりそれぞれの位相差の
キャリア信号を発生する。比較回路３５〜３８の各第２
の入力端には図７の制御信号発生回路１９から出力され
る制御信号が共通に入力される。比較回路３５〜３８は
それぞれ両入力信号に基づいてゲートパルスを作成し、
ＡＮＤ回路３９，４０，４１，４２の各第１の入力端に
入力する。ＡＮＤ回路３９〜４２は実質的にスイッチと
して機能するものであって、各第２の入力端にはゲート
パルスＯＮ／ＯＦＦ信号が“１”または“０”の信号と
して入力される。より具体的にはＡＮＤ回路３９〜４２
に対するＯＮ／ＯＦＦ信号として、抵抗チョッパ装置５
を運転とする時は“１”信号が、また故障発生などの非
常事態を含めて運転停止とする時は“０”信号が入力さ
れる。かくして、ＡＮＤ回路３９〜４２からはゲートパ
ルス発生回路１８の出力信号として、ゲートパルスＯＮ
指令が出ていることを条件として、比較回路３５〜３８
によって形成されたゲートパルスが出力され、それぞれ
対応するチョッパスイッチ５１，５２，５３，５４（図
６）に対し点弧制御パルスとして供給される。

【０００８】図４は変換器協調制御のために順変換器３
および抵抗チョッパ装置５に対して運転／停止の指令を
発する装置を示すものである。図示していない変換器共
通監視装置から発せられる変換装置運転指令をＡＮＤ回
路７７に入力する。ＡＮＤ回路７７では故障信号が無い
というＡＮＤ条件の下で運転指令を抵抗チョッパ装置５
および順変換器３のためのＡＮＤ回路９０および９１に
対しそれぞれの第１の入力信号として与える。ＡＮＤ回
路９０，９１はスイッチとして機能し、その第２の入力
信号はそれぞれＯＲ回路８６ないし８７から運転指令阻
止信号すなわち運転停止指令として与えられる。ＡＮＤ
回路９０，９１の出力信号は抵抗チョッパ装置５および
順変換器３に対する運転指令として用いられる。

【０００９】ＯＲ回路８５に変換装置の停止指令および
故障信号が入力され、その出力信号はＯＲ回路８６およ
び８７の各第１の入力とする。図５における順変換器３
の電流Ｉ_d1を検出する電流検出器１１の出力信号をレベ
ル検出回路７１に入力し、ここで検出電流値Ｉ_d1が電流
設定値、例えば１５％以上になったときに“１”信号を
出力する。この電流設定値に対し所定のヒステリシス幅
が設定され、“１”信号の出力後、そのヒステリシス幅
以内にある間はそれを維持し、電流値がヒステリシス幅
を下回ったとき“０”信号を出力する。

【００１０】抵抗チョッパ装置５の電流Ｉ_d2を検出する
電流検出器１２の出力信号をレベル検出回路７２に入力
し、ここで検出電流値Ｉ_d2が電流設定値、例えば５％以
下になったときに“１”信号を出力する。電流設定値に
対し所定のヒステリシス幅が設定され、“１”信号を出
力した後、そのヒステリシス幅以内にある間はそれを維
持し、電流値がヒステリシス幅を上回ったとき“０”信
号を出力する。ＡＮＤ回路７６にはレベル検出回路７
１，７２の出力信号と、インバータ８の運転状態信号
（力行運転時“１”、回生運転時“０”）とが入力され
る。したがって、力行運転をしており、かつレベル検出
回路７１，７２の出力条件が共に成立している時にＡＮ
Ｄ回路７６から信号“１”が出力される。ＡＮＤ回路７
６の出力信号は遅延回路８１を通してＯＲ回路８６の第
２の入力信号となる。ＯＲ回路８６の出力信号はＡＮＤ
回路９０のスイッチオフ信号として作用し、抵抗チョッ
パ装置５に対し停止指令を出力するために用いられる。

【００１１】一方、順変換器３に対する運転／停止の指
令は次のようにして発せられる。順変換器３の直流出力
電流Ｉ_d1を検出する電流検出器１１の出力信号をレベル
検出回路７４に入力し、ここで検出電流値Ｉ_d1が電流設
定値、例えば５％以下になったときに“１”信号を出力
する。抵抗チョッパ装置５の電流Ｉ_d2を検出する電流検
出器１２の出力信号をレベル検出回路７３，７５に入力
する。レベル検出回路７３は検出電流値Ｉ_d2が電流設定
値、例えば５％以下になったときに“１”信号を出力す
る。そして電流設定値に対し所定のヒステリシス幅が設
定され、“１”信号の出力後、そのヒステリシス幅以内
にある間はそれを維持し、電流値がヒステリシス幅を上
回ったとき“０”信号を出力する。レベル検出回路７５
は検出電流値Ｉ_d2が電流設定値１５％以上になったとき
に“１”信号を出力する。電流設定値に対し所定のヒス
テリシス幅が設定され、“１”信号の出力後、そのヒス
テリシス幅以内にある間はそれを維持し、電流値がヒス
テリシス幅を下回ったとき“０”信号を出力する。

【００１２】ＡＮＤ回路７８にはレベル検出回路７３の
出力信号とインバータ８の運転状態信号が入力され、抵
抗チョッパ装置５の電流が所定値５％以下であり、かつ
回生運転をしている時は出力“１”となる。ＡＮＤ回路
７８の“１”出力信号は遅延回路８２を介してＡＮＤ回
路９２のスイッチオフ信号となる。ＡＮＤ回路７９には
レベル検出回路７４，７５の出力信号とインバータ８の
運転状態信号が入力される。両レベル検出回路７４，７
５がそれぞれのレベル検出信号を出力し、かつ回生運転
をしている時にＡＮＤ回路７９は出力“１”となる。こ
の“１”出力信号は遅延回路８３を介してＡＮＤ回路９
２に入力される。ＡＮＤ回路９２から出力される“１”
信号によりＯＲ回路８７を介してＡＮＤ回路９１がスイ
ッチオフとされ、ＡＮＤ回路９１から順変換器３に対し
停止指令が発せられる。

【００１３】次に図９〜図１１を参照して順変換器３、
抵抗チョッパ装置５およびインバータ８の制御特性につ
いて説明する。

【００１４】図９は一般的な順変換器と同様の制御特性
を有する順変換器３の制御特性を示すものであり、縦軸
に電圧検出器１４によって検出される直流電圧を、横軸
に電流検出器１１によって検出される直流電流を示して
いる。順変換器３は交流電圧系統１と順変換器用変圧器
２のインピーダンスによって定まる制御角（α）一定制
御特性、定電圧制御系により直流電圧を一定に制御する
定電圧特性、および変換器自体の過負荷防止のための定
電流制御系による直流電圧垂下を行うための定電流特性
（鎖線）のいずれかに従って運転される。

【００１５】図１０は抵抗チョッパ装置５の制御特性を
示すものであって、縦軸に直流電圧を、横軸に電流検出
器１２によって検出される抵抗チョッパ電流を示してい
る。抵抗チョッパ装置５は、抵抗器６０の特性（鎖
線）、定電圧制御系により直流電圧を一定に制御する定
電圧特性（実線）、および定電流制御系による定電流特
性（実線）のほかに、導通角最大特性（破線）および導
通角最小特性（２点鎖線）を備えている。この場合、定
電圧制御系の電圧基準値は順変換器３の電圧基準値より
も数％高く設定される。

【００１６】図１１はインバータ８の制御特性を示すも
のであって、縦軸に直流電圧を、横軸に電流検出器１３
によって検出される直流電流をインバータ電流として示
している。負荷１０が一定であるものとすれば、インバ
ータ８を通過する電力は一定となり、力行運転動作特
性、回生運転動作特性はそれぞれ双曲線となる。

【００１７】次に図５に示す電力変換装置全体の制御協
調について図１２および図１３を参照して参照して説明
する。なお、電流値は順変換器３の電流（電流検出器１
１によって検出される電流）を基準として表示すること
にする。

【００１８】図１２はインバータ８が力行運転（インバ
ータ運転）状態にある時の特性を示すものであって、車
両走行を開始してインバータ８が１０％未満の電流で走
行している時に各変換器（順変換器３、抵抗チョッパ装
置５、インバータ８）が運転点（１）で運転され、しか
も抵抗チョッパ装置５は電流制御で運転され、順変換器
３の電流値が１０％になるように制御されている。順変
換器３は電圧制御により直流電圧を一定値（１００％）
にするように制御されている。モータ速度が上昇し、運
転点（２）を通過し、インバータ電流が１０％を超え運
転点（３）に達すると、抵抗チョッパ装置５を停止状態
に移行させ、順変換器３の出力電流はすべてインバータ
８を介して負荷１０に供給される。車両が目的地に近付
いて速度を下げ、インバータ電流が１０％以下に減少す
ると抵抗チョッパ装置５を再び運転状態に移行させ、上
記とは逆に運転点（２）から（１）へと移行させ、順変
換器３が１０％の電流を維持するように制御する。順変
換器３の出力電流とインバータ８の入力電流との差が抵
抗チョッパ装置５で吸収される。すなわち、順変換器３
が１０％電流を維持している状態下でのインバータ８の
電流変化分は抵抗チョッパ装置５で吸収される。

【００１９】一方、負荷１０（車両モータ）の回生制動
に際しインバータ８が回生運転（順変換器運転）状態に
なった時（図１３参照）は負荷１０（車両モータ）の回
生電力がインバータ８を逆向きに流れ、抵抗チョッパ装
置５の抵抗器６０で消費され負荷１０に制動をかける。
回生運転に入った直後は順変換器３は運転状態にあるの
で、各変換器は運転点（１）で運転されており、順変換
器電流が１０％になるように抵抗チョッパ装置５が制御
される。次に順変換器３が停止状態に移行して運転点
（２）となる。このとき抵抗チョッパ装置５は順変換器
３の直流電圧制御基準値よりも数％高い値（例えば１０
３％）を直流電圧制御基準値とする定電圧特性により制
御され、その結果、直流電圧を抵抗チョッパ装置５が制
御して回生電流が抵抗器６０に流れる状態となる。回生
電流の増減は抵抗チョッパ装置５で吸収される。回生電
力がさらに減少した時は順変換器３を運転状態に移行さ
せ、運転点（３）とする。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように制御協調
運転をしている電力変換装置において、インバータ８が
回生運転状態にある時、車両ブレーキがかかり回生動作
に入った直後は順変換器３は運転されていて、順変換器
電流Ｉ_d1が１０％流れるように制御されている。次に順
変換器３が停止状態に移行し、抵抗チョッパ装置５が順
変換器３の直流電圧制御基準値より数％高い値（例えば
１０３％）を直流電圧制御基準値とする定電圧特性によ
り制御され、直流電圧Ｖ_dcは抵抗チョッパ装置５で制御
され、回生電流が抵抗器６０に流れる状態となる。

【００２１】その場合、回生電流の増減は抵抗チョッパ
装置５で吸収され、インバータ８からの回生電力が抵抗
チョッパ装置５の最小導通角運転時の電力以下であれ
ば、直流電圧Ｖ_dcは低下する。この電圧低下を防止する
ために抵抗チョッパ装置５の電流Ｉ_d2を監視し順変換器
３を運転するが、この運転領域で順変換器３の運転が遅
れると直流電圧Ｖ_dcが低下しシステム停止の事態に至る
ことになる。

【００２２】したがって本発明の目的は、回生運転にお
ける回生電力の低下時においても直流中間回路の電圧変
動を抑制し、安定運転を継続しうる電力変換制御装置を
提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する順変換器と、この順変換器と交
流負荷との間に接続された力行運転および回生運転の可
能なインバータと、チョッパスイッチおよびそれに直列
の抵抗器からなり順変換器およびインバータの直流端子
間に並列に接続された抵抗チョッパ装置とを備えた電力
変換装置を制御する電力変換制御装置において、直流端
子間の電圧を検出する電圧検出手段と、インバータが回
生運転し、順変換器が運転停止している時、電圧検出手
段によって検出された電圧が予め設定された電圧設定値
以下になったときそれを検知する電圧検知手段と、この
電圧検知手段の検知出力に応答して順変換器に運転指令
を発する運転指令手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００２４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の電力変換制御装置において、抵抗チョッパ装置はチョ
ッパスイッチおよびそれに直列の抵抗器からなる抵抗チ
ョッパ回路を複数組並列に接続したものとして構成さ
れ、電圧検知手段の検知出力に応答して、順変換器に運
転指令を発する運転指令手段の代わりに、抵抗チョッパ
装置の一部の抵抗チョッパ回路に対し運転停止指令を発
する運転停止指令手段を備えたことを特徴とする。

【００２５】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の電力変換制御装置において、抵抗チョッパ装置のチョ
ッパスイッチはＰＷＭ制御型のものとして構成され、電
圧検知手段の検知出力に応答して、順変換器に運転指令
を発する運転指令手段の代わりに、抵抗チョッパ装置を
制御するためのＰＷＭキャリア信号の周波数をより低い
値に変更する手段を備えたことを特徴とする。

【００２６】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の電力変換制御装置において、電圧検知手段の代わり
に、インバータが回生運転から力行運転へと切換わった
ときそれを検知する運転モード検知手段を設け、運転指
令手段は運転モード検知手段の検知出力に応答して順変
換器に運転指令を発することを特徴とする。

【００２７】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、電圧検知手段
の出力に応答して順変換器の運転タイミングを制御する
ことにより、回生電力の低下時においても直流電圧の変
動を抑制し、安定運転を確保することができる。

【００２８】請求項２に記載の発明によれば、電圧検知
手段の検知出力に応答して抵抗チョッパ装置の一部の抵
抗チョッパ回路を運転停止とすることにより、回生電力
の低下時においても直流電圧の変動を抑制し、安定運転
を確保することができる。

【００２９】請求項３に記載の発明によれば、電圧検知
手段の検知出力に応答して抵抗チョッパ装置のＰＷＭキ
ャリア信号の周波数をより低い値に変更することによ
り、回生電力の低下時においても直流電圧の変動を抑制
し、安定運転を確保することができる。

【００３０】請求項４に記載の発明によれば、インバー
タが回生運転から力行運転へと切換わったことを検知す
る運転モード検知手段を設け、この運転モード検知手段
の検知出力に応答して運転指令手段が順変換器に運転指
令を発することにより、回生電力の低下時においても直
流電圧の変動を抑制し、安定運転を確保することができ
る。

【００３１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の請求項１に記載した発明の実施例
の要部を示すものである。図１には３個のレベル検出回
路７３、７４および７５のほかに、もうひとつのレベル
検出回路１００が示されている。レベル検出回路７３、
７４、７５は図４の同一符号を付したレベル検出回路と
同一である。レベル検出回路７４には順変換器３の直流
出力電流Ｉ_d1を検出する電流検出器１１の出力信号が入
力され、ここで検出電流Ｉ_d1が電流設定値１０％にほぼ
等しくなったと識別されたときに“１”信号を出力す
る。電流設定値に対し所定のヒステリシス幅が設定さ
れ、“１”信号の出力後、そのヒステリシス幅以内にあ
る間はそれを維持し、電流値がヒステリシス幅を上回っ
たとき“０”信号となる。レベル検出回路７３には電流
検出器１２の検出電流Ｉ_d2すなわち抵抗チョッパ装置５
に流れる電流の検出値が入力され、検出電流Ｉ_d2が電流
設定値５％にほぼ等しくなったと識別したときに“１”
信号が出力される。電流設定値に対し所定のヒステリシ
ス幅が設定され、“１”信号を出力した後、そのヒステ
リシス幅以内にある間はそれを維持し、電流値がヒステ
リシス幅を上回ったとき“０”信号となる。レベル検出
回路７５は検出電流値Ｉ_d2が電流設定値１５％にほぼ等
しくなったと識別したときに“１”信号を出力する。電
流設定値に対し所定のヒステリシス幅が設定され、
“１”信号の出力後、そのヒステリシス幅以内にある間
はそれを維持し、電流値がヒステリシス幅を下回ったと
き“０”信号を出力する。レベル検出回路１００には電
圧検出器１４の検出電圧すなわち変換装置の直流電圧Ｖ
_dcが導入され、ここで検出直流電圧が電圧設定値の９５
％以下になったら検知出力を発する。

【００３２】レベル検出回路７３の検知出力信号はＡＮ
Ｄ回路７８の第１の入力端に入力され、レベル検出回路
７４および７５の検知出力信号はＡＮＤ回路７９の第１
および第２の入力端に入力される。レベル検出回路１０
０の検知出力信号はＡＮＤ回路１０１の第１の入力端に
入力される。ＡＮＤ回路７８および１０１の各第２の入
力端、並びにＡＮＤ回路７９の第３の入力端にはそれぞ
れインバータ８の運転状態信号（運転時“１”、停止時
“０”）が共通に入力される。ＡＮＤ回路７９の出力信
号“１”は遅延回路８３を介してＡＮＤ回路９２に、順
変換器３に対する停止指令として入力される。ＡＮＤ回
路７８の出力信号“１”は遅延回路８２およびＯＲ回路
１０２を介してＡＮＤ回路９２に対し停止解除指令とし
て入力される。ＡＮＤ回路１０１の出力信号“１”もま
たＯＲ回路１０２を介してＡＮＤ回路９２に対し停止解
除指令として入力される。

【００３３】なお、抵抗チョッパ装置５および順変換器
３に対して運転／停止の指令を発する図４の回路は本発
明においても用いられる。

【００３４】以上のように構成された抵抗チョッパ装置
５の動作についてインバータ８が力行運転している場合
および回生運転している場合についてそれぞれ説明す
る。

【００３５】インバータ８が力行運転（インバータ運
転）をして車両走行を開始し、運転電流の概略値として
順変換器３が１５％、インバータ８が１０％、抵抗チョ
ッパ装置５が５％まで出力を上昇させた場合、レベル検
出回路７１（図４）によって順変換器３の出力電流Ｉ_d1
が設定値の１５％以上になったことによりレベル検出信
号を出力し、またレベル検出回路７２（図４）によって
抵抗チョッパ装置５の電流Ｉ_d2が設定値の５％以下にな
ったことによりレベル検出信号を出力する。このとき、
インバータ８は力行運転状態にあるため、ＡＮＤ回路７
６のＡＮＤ条件が成立し、遅延回路８１の設定時限後、
ＯＲ回路８６を介してＡＮＤ回路９０に停止信号が入力
され、抵抗チョッパ装置５が運転停止とされる。

【００３６】車両が目的地に近付き、速度を下げるべく
順変換器３の電流Ｉ_d1が１０％程度になり、レベル検出
回路７１の出力が“０”になると、ＡＮＤ回路７６のＡ
ＮＤ条件が成立しなくなり、ＡＮＤ回路９０はスイッチ
オフ状態が解除され、抵抗チョッパ装置５に対してＡＮ
Ｄ回路７７からの運転指令が出力される。これによって
抵抗チョッパ装置５は運転状態に移行し、順変換器３の
電流Ｉ_d1の制御が行われる。

【００３７】次に、インバータ８が回生運転（順変換器
運転）をしている場合について図１および図４を参照し
て説明する。車両ブレーキがかかり、回生運転動作に入
った直後は順変換器３が運転されていて、順変換器３の
電流Ｉ_d1が設定値の１０％以下になるとレベル検出回路
７４が検知出力を出し、また抵抗チョッパ装置５の電流
Ｉ_d2が設定値の１５％以上になることによりレベル検出
回路７５が検知出力を出し、さらにこのときインバータ
８が回生運転状態にあることにより、ＡＮＤ回路７９の
ＡＮＤ条件が成立し、ＡＮＤ回路９２のＡＮＤ条件を満
たし、遅延回路８３の設定時限後、ＡＮＤ回路９２から
停止指令が出力される。この停止指令はＡＮＤ回路９１
をオフ状態にする。これにより、ＡＮＤ回路９１から順
変換器３に停止指令が発せられ、順変換器３が運転停止
とされ、抵抗チョッパ装置５により順変換器３の直流電
圧制御基準値よりも数％高い値（例えば１０３％）を直
流電圧制御基準値とする定電圧特性により制御し、直流
電圧Ｖ_dcを抵抗チョッパ装置５により制御して回生電流
が抵抗器６０に流れる状態となる。この場合、回生電流
の増減は抵抗チョッパ装置５で吸収される。

【００３８】さらに回生電流が減少すると、それを電流
で検出する場合と電圧で検出する場合とがあるが、電流
検出回路で順変換器３を起動する場合は、抵抗チョッパ
装置５の電流Ｉ_d2がレベル検出回路７３の電流設定値の
５％以下になることによってレベル検出回路７３がそれ
を検出し、インバータ８の運転状態は回生運転状態であ
るためＡＮＤ回路７８のＡＮＤ条件が成立し、遅延回路
８２の設定時限後、ＯＲ回路１０２に“１”信号を入力
し、ＡＮＤ回路９２をスイッチオフ状態とし、順変換器
３の停止解除信号を出力し、ＡＮＤ回路９１を介して順
変換器３が再起動運転される。

【００３９】一方、回生電力の減少速度が急峻な場合、
電流検出回路では順変換器３の運転は遅延回路８２の設
定時限だけ遅れるため、直流電圧Ｖ_dcの低下として主回
路現象に現れる。これは抵抗チョッパ装置５の最小導通
角で消費する電力の方がインバータ８が発生する回生電
力よりも大きくなるからである。

【００４０】直流電圧Ｖ_dcがレベル検出回路１００の電
圧設定値の９５％以下になることによりレベル検出回路
１００が検出出力を出し、ＡＮＤ回路１０１のＡＮＤ条
件が成立し、ＯＲ回路１０２を介してＡＮＤ回路９２を
スイッチオフ状態とし、順変換器３の停止解除信号を出
力し、順変換器３を再起動運転させる。

【００４１】以上説明した実施例によれば、インバータ
８が回生運転をしていて、インバータ８の回生電力が急
速に減少した場合に順変換器３を速やかに起動し、直流
電圧Ｖ_dcの変動を抑制することができる。

【００４２】以上述べた実施例においては、変換装置の
直流電圧Ｖ_dcを検出し、順変換器３を運転するようにし
たが、抵抗チョッパ装置５の運転領域を低減することに
よってもインバータ８と抵抗チョッパ装置５の回生運転
の低減領域を広くすることができる。

【００４３】図２は多群構成のチョッパ装置の一部を停
止する実施例を示し、図３はＰＷＭキャリア周波数を低
下させる実施例を示す。

【００４４】図２は順変換器３を再起動運転する代わり
に、４群並列構成のチョッパ装置の内、第１群すなわち
抵抗チョッパ装置５を構成する抵抗チョッパ回路のうち
の第１の抵抗チョッパ回路を運転停止とするように構成
した実施例を示すもので、図８中のＰＷＭキャリア制御
回路と異なる点は、直流電圧Ｖ_dcのレベルを検出し、直
流電圧Ｖ_dcが９８％を下回ると“１”信号を出力するレ
ベル検出回路１１０を設け、その出力をＮＯＴ回路１０
４に入力し、さらにそのＮＯＴ回路１０４の出力とゲー
トパルスＯＮ／ＯＦＦ信号のＡＮＤ条件をＡＮＤ回路１
０５で判断し、直流電圧Ｖ_dcが９８％以上確立している
時はゲートパルス出力条件を成立させ、ＡＮＤ回路３９
（図８参照）からゲートパルス１が出力されるように構
成していることである。なお、ＰＷＭキャリア発生回路
３１、比較回路３５およびＡＮＤ回路３９は図８に示し
たものと同一である。

【００４５】インバータ８の回生電流が低下した時、直
流電圧Ｖ_dcが９８％を下回るとレベル検出回路１１０の
出力信号が“１”に変化するためＡＮＤ回路１０５の出
力信号は“０”になり、第１群のチョッパスイッチ５１
の出力パルスがなくなり、残りの３群のみでの運転とな
り、抵抗チョッパ装置５の容量を低減することができ
る。

【００４６】図３の装置では、レベル検出回路１１０の
出力と、抵抗チョッパ装置５に対する運転指令とによ
り、直流電圧Ｖ_dcが９８％を下回る値にまで低下した場
合にＰＷＭキャリア発生回路の周波数を低下させるため
の周波数切換指令を発振器３０に送出し、ＰＷＭキャリ
ア周波数を低下させる。これにより、抵抗チョッパ装置
５の容量を低減し、その電流平均値を低減させることが
できる。

【００４７】また、インバータ８が力行運転状態にあっ
て順変換器３を起動するように信号制御回路を構成し検
出信号の遅れを少なくすることもできる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、インバータが小電力で
回生運転（順変換器運転）をしている時や、回生状態か
ら力行状態に移行する時に、抵抗チョッパ装置が最小導
通角で消費する電力よりも回生電力値が低下した場合で
あっても、直流電圧を監視し、順変換器を再起動運転し
たり、抵抗チョッパ装置の容量低減運転をしたりするこ
とにより、直流中間回路の電圧低下を防止し、電力変換
装置の安定な運転を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例における抵抗チョッパ
装置を制御する装置の要部の制御ブロック図。

【図２】請求項２の発明の実施例における抵抗チョッパ
装置の１群停止を実施する装置の制御ブロック図。

【図３】請求項３の発明の実施例におけるＰＷＭキャリ
ア周波数切換装置の制御ブロック図。

【図４】図１の装置と共同して用いられる順変換器およ
び抵抗チョッパ装置の制御ブロック図。

【図５】本発明を適用する電力変換装置の主回路構成
図。

【図６】４群並列構成の抵抗チョッパ装置の主回路構成
図。

【図７】抵抗チョッパ装置を制御する制御装置のブロッ
ク図。

【図８】抵抗チョッパ装置に対するＰＷＭ信号を制御す
る装置のブロック図。

【図９】順変換器の制御特性図。

【図１０】抵抗チョッパ装置の制御特性図。

【図１１】インバータの制御特性図。

【図１２】電力変換装置におけるインバータの力行運転
中の全体の制御特性図。

【図１３】電力変換装置におけるインバータの回生運転
中の全体の制御特性図。

【符号の説明】

１交流電力系統２順変換器用変圧器３順変換器４直流リアクトル５抵抗チョッパ装置７電力コンデンサ８インバータ９インバータ用変圧器１０負荷１１，１２，１３電流検出器１４直流電圧検出器１９抵抗チョッパ装置用制御装置２０直流電圧基準回路２１電流基準回路２２定電圧制御回路２３定電流制御回路２４リミッタ回路２５制御信号選択回路２６，２７加算回路３０発振器３１，３２，３３，３４ＰＷＭキャリア発生回路３５，３６，３７，３８比較回路３９，４０，４１，４２ＡＮＤ回路７１，７２，７３，７４，７５レベル検出回路７６，７７，７８，７９ＡＮＤ回路８１，８２，８３遅延回路８５，８６，８７ＯＲ回路９０，９１，９２ＡＮＤ回路１００，１１０レベル検出回路１０１，１０５ＡＮＤ回路１０２ＯＲ回路１０４ＮＯＴ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 7/00 １０１Ｋ 7/63 ３０２Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電力系統からの交流電力を直流電力に
変換する順変換器と、この順変換器と交流負荷との間に
接続された力行運転および回生運転の可能なインバータ
と、チョッパスイッチおよびそれに直列の抵抗器からな
り前記順変換器およびインバータの直流端子間に並列に
接続された抵抗チョッパ装置とを備えた電力変換装置を
制御する電力変換制御装置において、前記直流端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータが回生運転し、前記順変換器が運転停止
している時、前記電圧検出手段によって検出された電圧
が予め設定された電圧設定値以下になったときそれを検
知する電圧検知手段と、この電圧検知手段の検知出力に応答して前記順変換器に
運転指令を発する運転指令手段とを備えたことを特徴と
する電力変換制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の電力変換制御装置におい
て、前記抵抗チョッパ装置はチョッパスイッチおよびそ
れに直列の抵抗器からなる抵抗チョッパ回路を複数組並
列に接続したものとして構成され、前記電圧検知手段の検知出力に応答して、前記順変換器
に運転指令を発する運転指令手段の代わりに、前記複数
組の抵抗チョッパ回路のうちの一部に対し運転停止指令
を発する運転停止指令手段を備えたことを特徴とする電
力変換制御装置。
【請求項３】請求項１に記載の電力変換制御装置におい
て、前記チョッパスイッチはＰＷＭ制御型のものとして
構成され、前記電圧検知手段の検知出力に応答して、前記順変換器
に運転指令を発する運転指令手段の代わりに、前記チョ
ッパスイッチを制御するためのＰＷＭキャリア信号の周
波数をより低い値に変更する手段を備えたことを特徴と
する電力変換制御装置。
【請求項４】請求項１に記載の電力変換制御装置におい
て、前記電圧検知手段の代わりに、前記インバータが回
生運転から力行運転へと切換わったときそれを検知する
運転モード検知手段を設け、前記運転指令手段は前記運
転モード検知手段の検知出力に応答して前記順変換器に
運転指令を発することを特徴とする電力変換制御装置。