JPS5924631B2 - 整流装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３相電源により給電される位相制御整流装置に
関するものである。

従来、３相電源により給電される位相制御整流装置は第
１図に示す如き構成であつた。

この整流装置において負荷に加わる直流平均電圧が入力
の交流電源電圧に比して小さい時は制御整流素子の点弧
角αは９００ＶＣちかい値となりその状態での負荷電圧
波形の最大値と最小値の差（以下リップル電圧と呼ぶ）
は大きい。第４図はα＝８００の時の負荷電圧波形を示
し、第８図は点弧角αと直流平均電圧Ｖｄおよびリップ
ル電圧Ｖｐの関係を示したものであり、図中破線で示し
たものがこの従来方式の特性である。そしてリップル電
圧が大きいために負荷電流のリップルも当然大きくなる
。またこのリップル電流を減するために負荷側にリアク
トル、コンデンサなどで構成するフィルタを設けること
が通常行なわれるが、リップル電流が犬きければ大きい
ほどこれらのフィルターは大形化せざるを得ない。さら
に吸引磁気浮上案内電磁石のような負荷の場合には制御
上負荷電流をすみやかに変化させることが必要なので電
流の応答をさまたげるようなフィルタはむやみに入れる
ことはできない。本発明は上述の点に鑑みてなされたも
ので、制御能力をなんらそこなうことなく、定常時のリ
ップル電圧を低減することができる位相制御整流装置を
提供することを目的としている。

第２図は本発明による整流装置の実施例を示したもので
ある。

１が中性点をとりだすことができる３相電源、２が８個
の制御整流素子からなる整流回路、３が素子群Ａ（Ｕｐ
、Ｕｎ、Ｖｐ、Ｖｎ、Ｗｐ、Ｗｎ）の点弧角を制御する
位相器、４が素子群Ｂ（Ｏｐ、Ｏｎ）の点弧角を制御す
る位相器、５がＲ、Ｌ負荷、６が位相制御回路である。

第２図で各相電圧をＵＯ、ＶＯ、ＷＯ反対方向電圧をＯ
Ｕ、ＯＶ、ＯＷとし各線間電圧をＵＶ、ＶＷ、ＷＵ）反
対方向電圧をＶＵ、ＷＶ、ＵＷとすれば各電圧は次のよ
うに表わせる。ただしここでＥｏは線間電圧波高値、ω
■２πｆ（ｆ：電源″ 周波数）とする。ＵＶ＝Ｅ０ｓ
ｉｎ（ωを ＋−） Ｅｏπ Ｕ０＝ｓｉｎ（ωを＋−） Ｆ／ ３６ ＵＷ＝Ｅ０ｓｉｎωを これらを図示したものが第３図である。

第３図で明らかなように星くωｔ＜ｌπの範囲ではＵＶ
＜ＵＯ＜ＵＷであるから従来の整流器のようにＵＶから
ＵＷに直接転流させないで制御整流素子（以下素子と呼
ぶ）０ｎを点弧させていつたんＵＶからＵＯＶＣ．転流
し、しかる後素子Ｗｎを点弧させＵＯからＵＷｖｃ転流
することが可能である。

すなわち従来の整流器ではＵＶが負荷に印加される期間
は３であるが本発明ではＵｖｖｃ転流した時よりα１後
に０ｎを点弧させてＵＯに転流させその後（？−α″）
経過時点でＷｎを点弧させＵｗに転流させる。したがつ
て１の期間のうち０３Ｕが負荷に印加されるのは初めの
α″の期間でその後は０Ｕが負荷に印加される。

そしてＵＶに転流してからＵｗｖｃ転流するまでの期間
はｊで従来の整流装置と同じであるから周期性には変わ
りなく各周期で上記に示す相電圧の通流期間（３−α″
）を設けることができる。

今、ＵＶについての点弧角αを考えれば０くαく｝では
αから（α＋へ）の期間で常にＵＯ＜ＵｖてあるのでＵ
Ｏへの転流は行なわれず、この時にはＵＶから直接ＵＷ
に転流が行なわれ、従来の整流装置の場合と全く同じ電
圧が負荷に印加される。

またα〉引πでは（α＋｛）〉るπとなつて（α＋？）
のところでは必ずＵＯ〉ＵｗｖｃなるのでＵＯからＵＷ
への転流ができなくなつてしまう。したがつてこの条件
の場合はＵＶからＵＯへの転流は行なわないようになる
。そして転流はＵＶからＵＷに直接行なわれるのでこの
時の負荷電圧も従来の整流装置の場合と同じである。３
くαくｊπでＵｖからＵＯに転流するモードを加えた時
の負荷電圧はα″によつて異なる。

すなわち負荷電圧の直流平均電圧Ｖｄおよびリツプル電
圧Ｖｐはα５によつて異なり同じ点弧角αでも従来の整
流装置のＶｄ，Ｖｐとは一致しない。αおよびα５は次
のように制御する。位相器３ＶＣおいては第５図に示す
如く位相制御信号Ｐ＝ＥＱζ（−１くζく１）ど６・０
Ｖ，１３・ＵＯ，／３・０Ｗ，／３・ＶＯ，／３．０Ｕ
，／３Ｗ）が交わる位相でそれぞれ素子Ｕｐ，Ｗｎ，Ｖ
ｐ，Ｕｎ，Ｗｐ，Ｖｎに点弧信号がおくられる。

これがαを決定する。位相器４ＶＣおいては位相制御信
号Ｐ＝ＥＯことｑ［ＪＶ，９ＶＷ，ク竪Ｕｓ交わｔ辞相
で０ｎｖｃ点弧信号がおくられ、Ｐと−ＵＷ，−ＶＵ２
′ ２ ′ ９ｗｖが交わる位相で素子０ｐに点弧信号がおくられる
。

これがα５を決定する。Ｕｖに転流してからＵｗに転流
するまでの三の期間の動作は次のようになる。

／３０Ｖ．１５Ｐが交わる点Ａにおいて点弧角αで位相
器３から素子ＵｐＶＣ．点弧信号がおくられ負荷電流は
Ｕｖに転流し、σＵｖ＜５−Ｐが交わる点ＢＶＣおゝ
２いて点弧角（α＋α′ ）で位相器４から素子０ｎに
点弧信号がおくられ負荷電流はＵＯＶＣ転流する。

そして／３Ｕ０Ｉ，Ｐが交わる位相（α＋三）で位相器
３から素子Ｗｎｖｃ点弧信号がおくられ負荷電流はＵＷ
ｖＣ転流し次の周期に移つてゆく。本発明ではαの制御
方法は従来の整流装置と同じでありα＝ＣＯｓ〜１こと
なる。またα５についてはα＋α１一晋＝ＣＯｓ−１（
Ａζ）の関係が成立する。

αく名では常ＶｃＵＶ＞ＵＯであるから前述したとおり
ＵＯへの転流はなく負荷電圧は従来の整流装置と同一で
ある。

五くαくＣＯｓ−１σでは（α＋α′）く玉であるから
この時は（α＋α′ ）＝４に固定してＵ０への転流を
行う。

ＣＯｓ−１？くαくケπでは上記制御方法を行う。

α〉香πではＰ．ｌ５クＵｖは交わらないので、素子０
ｎへの点弧信号はおくられず負荷電圧は従来の整流装置
と同一である。

第５図はα＝７６（α１＝２７．８一の場合を示してい
る。このようにαおよびα５を制御すると負荷に印加さ
れる電圧波形が変るが、負荷電流が継続しないものとし
て直流平均電圧Ｖｄおよびリツプル電圧Ｖｐは次のよう
にあたえられる。

ただしＭＡＸＣＡ，Ｂ〕，ＭＩＮＣＣ，Ｄ〕はそれぞれ
どちらか大きい方および小さい方をとる演算を示す。

αとｄおよびＶｐの関係を示すものが第８図、Ｖｄｌ：
．Ｖｐの関係を示すのが第９図、位相信号ｐとＶｄｑ関
係を示すものが第１０図、負荷抵抗Ｒが一定の時のＰＯ
ｗｅｒと力率（Ｐ，Ｆ）の関係を示すのが第１１図であ
る。

さらにαおよびα５の制御方法としては第６図に示す第
２の実施例の方法も考えられる。

第６図の位相器３においては位相制御信号Ｐ＝ＥＯこと
ＵＶ，ＵＷ，ＶＷ，ＶＵ，ＷＵ，ＷＶが交わる点Ａの位
相でそれぞれ素子Ｕｐ，Ｗｎ，Ｖｐ，Ｕｎ，Ｗｐ，Ｖｎ
ｖｃ点弧信号がおくられる。これがαを決定する。位相
器４においては位相信号Ｐ＝ＥＯこと０Ｖ，０Ｗ，０Ｕ
が交わる点Ｂの位相で素子０ｎ！ＩＣ点弧信号がおくら
れＰ．！ｌ：ＵＯ，ＶＯ，ＷＯが交わる位相で素子０Ｐ
に点弧信号がおくられる。これがα５を決定する。π ＵＶに転流してからＵＷＶＣ．転流するまでの一の期間
の動作は第２図に示す第１の実施例と同様である。

α，α１についてそれぞれの関係が成立する。

この例ではζ＝１でもα＝Ｊでαく王にはならない。

含くαくＩではα５が負または存在しないので（α＋α
″ ）＝五に固定してＵＯへの転流を行う。

３くαく旦πでは上記制御方法を行う ２６α５ α〉−πではＵＯへの転流を行なわせてはならないので
素子０ｎへの点弧信号は停止させる。

そしてこの時の直流平均電圧Ｖｄお・よびリツプル電圧
Ｖｐは次のようにあたえられる。（イ）Ｋくα〈？ この第２の実施例についても、第８図にαとＶｄおよび
Ｖｐ（Ｄ関係を、第９図にＶｄとＶｐの関係を、第１０
図に位相信号ＰとＶｄの関係を第１１図に負荷抵抗Ｒが
一定の時のＰＯｗｅｒと力率（Ｐ，Ｆ）の関係を示す。

以上説明した通り本発明によれば第８図より明らかなよ
うに骨〈α〈Ｗπの範囲でＶｐが従来の整流装置に比し
て小さくなＤさらに第９図より明らかなようＶＣＶｄが
小さい時のＶｐが従来の整流装置に比して小さく定常時
のリツプルを低減できることがわかる。

さらに第１０図より特性がほぼ直線であり電圧の不連続
点もないことが明らかであり匍脚能力はそこなわれない
。さらに第１１図に示すように定常時の力率も改善され
ることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の整流装置の構成を示す回路図、第２図は
本発明の第１の実施例を示す回路図、第３図は電源電圧
の波形図、第４図は従来の整流装置による位相制御波形
図、第５図は本発明の第１の実施例を用いた場合の位相
制御波形図、第６図は本発明の第２の実施例を示す回路
図、第７図は第６図による位相制御波形図、第８図から
第１１図は本発明の利点を示す特性図である。 １・・・・・・３相電源、２・・・・・・整流回路、３
，４・・・・・・位相器、５・・・・・負荷、６・・・
・・・位相制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中性点端子をもつ３相交流電源の３相出力および中
   性点出力を交流入力とした４相全波整流回路と、それぞ
   れ上記整流回路の３相出力に対応する６組の整流素子と
   中性点出力に対応する２組の整流素子の点弧位相を制御
   する２組の位相器とを備えたことを特徴とする整流装置
   。