JPS5947977A - 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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JPS5947977A
JPS5947977A JP57156564A JP15656482A JPS5947977A JP S5947977 A JPS5947977 A JP S5947977A JP 57156564 A JP57156564 A JP 57156564A JP 15656482 A JP15656482 A JP 15656482A JP S5947977 A JPS5947977 A JP S5947977A
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筒井 義雄
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彰 木村
Kazuya Tsutsumi
堤 和哉
Hideaki Kurauchi
倉内 秀彰
Kazuhiro Yamada
和博 山田
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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
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    • 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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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力変換器の制御装置に係シ、特に位相制御
途中に発生する等価妨害電流の最大値を低減するのに好
適な制御装置に関する。
一般に、直流電動機を使用する交流電気車では架線に供
給されている単相交流を受電し変換器で交流−直流変換
を行い直流電動機を駆動する。この場合、回路電流の脈
動を抑えるため平滑リアクトルを併用するものが多く、
その結果、交流側には矩形もしくは台形に近い高調波成
分を含有した電流が流れる。特にサイリスタ式変換器を
用いた位相制御方式にこのことが言える。この高調波電
流は通信線や信号系統などへの誘導障害を及ぼす。
誘導障害を評価する尺度として等価妨害電流Jpが用い
られている。
この等価妨害電流Jpを低減するために従来より相当の
技術的な努力が払われ、いくつかの対策手段がとられて
いる。また、サイリスク変換器で交流−直流変換を行い
直流電動機を駆動すると、架線には比較的大電流が流れ
、かつ架線にはりアクタンスが存在し、その電圧降下は
比較的大きくなる特徴があり、そのため交流回路の無効
電力がしばしば問題になる。したがって、これらの等価
妨害電流Jpを低減し、更に無効電力を軽減し力率を改
善することが望まれている。
これらの対策手段の1つは主変器の二次巻線を多群に分
割し、それぞれに制御極付整流器で構成した変換器を備
え可変直流電圧をイセて、各直流出力端子を縦続接続し
て直流電動機に加え、更に、縦続接続した少なくとも1
つの変換器の交流端子に高調波フィルタを設けたものが
ある。第1図はその一例であり以下詳細に説明する。
第1図において、変圧器Trの一次巻#N1は架線TW
からパンタグラフPを介して交流を受電し、独立した2
個の二次巻線N、、、N、2に分割し、それぞれ制御極
付整流器とダイオードの混合ブリッジで構成した変換器
Br、+ B’2で直流に変換した後、肯流側を縦続接
続して平滑リアクトルL及び直流電動機Mに接続してい
る。PFCは高調波フィルタで逆並列接続した一対の制
御極付整流器とりアクドルLA 、コンデンサCA、抵
抗RAの直列体で構成され、変換器f3r、の交流端子
間に接続されている。第2図は上記縦続接続した2つの
変換器を位相制御するだめの制御回路ブロック図であり
、次のように動作する。すなわち、電流指令PAと直流
電流■dとの偏差を移相器AI。
A2に加え、変換器B rI + B r2の点弧制御
に必要な位相信号α1.α2に変換し、変換器)1r、
13r、の制御整流器に与える。したがって、まず電流
指令PAをある値で与えると、移相器A1が出力α、を
出し変換器13r、が位相制御されそれに見合った直流
出力を出し、直流電流■dが流れると、電流指令PAと
比較され直流電流Idと電流指令PAで指定した直流電
流が常に等しくなるよう帰還制御される。前記の制御に
より直流電動機Mが加速すると直流電流工d と電流指
令PAとを一致させるため移相器A1の出力α、の位相
が進み、はぼ最大に達すると、今までバイアスBによっ
て動作しなかった移相器A2が動作し変換器Br2が位
相制御される。したがって、直流電動機Mに印加される
電圧は変換器Br1とBr、の和の電圧となる。
第3図はこのような制御を行った場合の移相器A1及び
A2の出力α1.α、に対する直流電流工d及び直流電
圧Edの特性を示したものである。
第3図で1,2の特性は移相器A1の出力α、と移相器
A2の出力α、の重なり期間Δtがない場合の特性、す
なわち、α、が0°に達してからα、が出るようにした
場合の特性である。この場合、移相器A1の出力α1が
0°近くになると制御極付整流器の転流時に生じる転流
リアクタンス降下の影響で直流電圧Edが上昇しない期
間が現われる。そのため直流電流idはその期間で帰還
制御されず落込みが生じる。
そこで、このような現象を防止するため従来は移相器A
1の出力α、と移相器A2の出力α、の重なり期間(Δ
t)を設けて移相器A1の出力α1が約75°に達した
ら移相器A2の出力α′2を出すようにしていた。この
ようにΔtを約75゜にすると、上記した直流電圧Ed
の特性1は3のように改善され、直流電流■dは4の特
性のように落込みを防止でき電気車の性能向上を行うこ
とができる。
第4図は直流電圧Edに対する等価妨害電流Jpの特性
である。第4図で5の特性は移相器A1の出力α、と移
相器A2の出力α、の重なp期間Δtが0°の場合、6
の特性はΔtが約75゜の場合である。
ところで第1図に示した高調波フィルタは従来では小電
流範囲での進み力率(基本波力率)となるのを防止する
ため移相器A1の出力α1 と移相器A2の出力α、が
重なった期間(すなわちΔtの期間)かそれを過ぎた期
間(すなわちα、−06に達した後)で投入するように
していた。そのため、第4図5,6の特性のように等価
妨害電流Jpの低減及び図示してないが力率改善は第1
図の変換器Br、が位相制御されてから行われていた。
ここで、α1とα、の重なシ期間Δtを0゜にすれば等
価妨害電流Jpは第4図5のように改善できるが、従来
のように直流電流Jdの落込みを防止するためΔtを約
75°にすると、Δtの期間で第5図6のように等価妨
害電流Jpが増大する欠点があった。
本発明の目的は前記欠点を解消し、誘導障害の低減を行
える電力変換器の制御装置を提供することにある。
本発明は、開閉可能な高調波フィルタを縦続接続した電
力変換器の一部に接続したものにおいて、最初の変換器
位相制御中に高調波フィルタを投入し、かつ最初に位相
制御される変換器の位相制御が終了しないうちに次の変
換器を位相制御するようにしたものである。
本発明の効果を明らかにするだめ制御対象の第1図、第
2図及び第5図、第6図を用いて説明する。
第1図において、まず変換器Br、を制御するため第2
図の電流指令PAを移相器A1に与える。
移相器A1が出力α、を出し変換器Br、が位相制御さ
れ、直流電流■dが流れると電流指令PAと比較され、
直流電流Idが一定になるよう定電流制御される。この
変換器BrIを位相制御中に例えば第5図X点で高調波
フィルタを投入するようにすると、制御角α1.α、に
対する直流電圧Ed、直流電流■dの特性は第5図のよ
うに、直流電圧Edに対する等価妨害電流Jpの特性は
第6図のようになる。すなわち、高調波フィルタを投入
すると直流電圧Edは、若干上昇するが、直流電流■d
は定電流制御の働きで変化しない。また等価妨害電流J
pは若干減少する。高調波フィルタを投入すると直流電
圧Edが若干上昇するのは、交流入力電流の無効分が減
少して、架線Tw及び主変圧器Trのリアクタンスによ
る電圧降下が減少するだめである。
ここで高調波フィルタは第5図X点から変換器13r、
の制御角α2が0度に達するまでは進み力率(基本波力
率)ならないように定数を設定する必要がある。
次に、直流電動機Mが加速し、移相器A1の出力α、の
位相角が進み、例えば、移相器A1の出力α、と移相器
α、の重なシ期間Δtを従来のように75°に設定する
と、直流電圧Ed及び直流電流’[dの特性は第5図7
,9のようになシ特に問題となる現象は生じないが、等
価妨害電流Jpは第6図11に示したように、α1.α
、の重なシ期間で増大する。
そこで、第5図に示したようにα、とα、の重なシ期間
Δt′を例えば50°とすれば、第5図8のように直流
電圧EdはΔt′の付近で若干特性の傾斜が変化するが
、直流電流■dは第5図10のように定電流制御され落
込みは生じない。また、等価妨害電流Jpは第6図12
のような特性となり、α8.α、が重なる期間Δt′で
は全く増加していない。
以上のように、本発明によれば、電気車の定電流制御性
能を悪化させることなく、変換器位相制御中、特に変換
器13r、 I Br、が同時に位相制御される期間で
発生する等価妨害電流Jpを低減できる効果がある。更
な、高調波フィルタを従来よシも早い時点、すなわち従
来は2番目に位相制御する変換器13r、が位相制御さ
れてから高調波フィルタを投入したのに対して、本発明
は最初に位(9) 相制御する変換器を位相制御中に投入するので、等価妨
害電流Jp低減及び力率改善の範囲を広くする効果もあ
る。また、移相器A1の出力α1と移相器A2の出力α
、の重なシ期間は40°〜65゜が良いことを実験的に
確認した。
次に本発明の他の一実施例について述べる。
第7図は本発明の制御対象となる変形例を示す図であり
、変換器Br2+二次巻線Nttは第1図のものと同様
でありその他の回路は省略しである。
第1図と異なるところは高調波フィルタを2分割したこ
とである。この高調波フィルタの回路構成は第1図のも
のと全く同様であるが、リアクトルLA、コンデンサC
A、抵抗RAは本発明の実施例で述べたように設定した
ものとする。したかってリアクトルLA1.LA2の値
は第1図のLAの2倍、コンデンサCAI、CA2の容
量は第1図のCAの−、低抵抗AI、RA2は第1図の
RAの2倍となるよう設定する。
したがって、2分割した高調波フィルタが両方とも投入
されれば本発明の実施例の場合と同様に(10) なる。
本発明は、このような回路において、第7図には図示し
てないが、最初に位相制御する変換器Br、が位相制御
中で進み力率にならないところでまず2分割した高調波
フィルタのうち1回路を投入する。第8図は直流電圧E
dに対する等価妨害電流Jpを示したものであり、例え
ばY点で高調波フィルタ1回路が投入されると、等価妨
害電流Jpが減少する。次に高調波フィルタを2回路投
入しても進み力率にならないZの点でもう一方の高調波
フィルタを投入すると更に等価妨害電流Jpが減少する
。それ以後の動作及び特性は第6図の場仕と同様になる
。このように、高調波フィルタを2分割し、2段階に分
けて投入すると、高調波フィルタを投入する時期が早く
できるので、第6図の場合よりも更に等価妨害電流Jp
及び図示してないが力率改善の範囲を広くする効果があ
る。
本発明によれば、変換器の位相制御中に発生する等価妨
害電流を低減することができるので、誘(11) 導障害の少ない交流電気車の実用化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術及び本発明の一例を示す回路図、第2
図は電流制御系を示すブロック図、第3図及び第4図は
従来技術の制御対象の特性図、第5図及び第6図は本発
明の一実施例の制御対象の特性図、第7図は本発明の他
の一実施例を示す回路図、第8図は、本発明の他の一実
施例の制御対象の特性図。 Tr・・・変圧器、Br、、Br、・・・変換器、工d
・・・直流電流、Ed・・・直流電圧、LA、LAX 
。 LA2・・・リアクトル、AI、A2・・・移相器、C
A。 CA1.CA2・・・コンデンサ、PA・・・電流指令
、R,A、R,Al、RA2・・・抵抗、B・・・バイ
アス、α1.α、・・・移相器出力。 (12)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、交流電源に接線された一次巻線及び複数の二次巻線
    を有する変圧器と、該二次巻線の各々よシ交流入力を得
    ると共に、直流側が負荷に対して互いに縦続接続された
    複数の変換器、該変換器は1つずつ順次に点弧位相を連
    続的に変化し、開閉可能な高調波フィルタを接続したも
    のにおいて、前記高調波フィルタは、1つずつ順次点弧
    位相制御される変換器のうち最初の変換器の位相制御中
    から投入する手段と、最初の変換器の位相制御が終了す
    る以前に次の変換器の位相制御を行う手段とを設けたこ
    とを特徴とする電力変換器の制御装置。 2、前記変換器の位相制御において、最初の変換器の位
    相制御の遅れ角αが、その変換器転流重なシ角Uに達す
    る以前に、次の変換器の位相制御を開始するようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電力変換
    器の制御装置。
JP57156564A 1982-09-10 1982-09-10 電力変換器の制御装置 Granted JPS5947977A (ja)

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JPS5947977A true JPS5947977A (ja) 1984-03-17
JPH0130392B2 JPH0130392B2 (ja) 1989-06-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61244201A (ja) * 1985-04-19 1986-10-30 Hitachi Ltd 交流電気車の制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61244201A (ja) * 1985-04-19 1986-10-30 Hitachi Ltd 交流電気車の制御装置

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