JPS60102879A - Power converter - Google Patents
Power converterInfo
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- JPS60102879A JPS60102879A JP58206871A JP20687183A JPS60102879A JP S60102879 A JPS60102879 A JP S60102879A JP 58206871 A JP58206871 A JP 58206871A JP 20687183 A JP20687183 A JP 20687183A JP S60102879 A JPS60102879 A JP S60102879A
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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
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC 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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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、特に車両用電動を1駆動するに適した電力変
換装置1叢に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a power converter device particularly suitable for driving a vehicle electric motor.
第1図は従来の電力変換装置を示す構成図である。図中
、TRは電源トランス、LSは交流リアクトル、xnv
lは第1 (D PWM インバー タ、INV2は第
2のPWMインバータ、coは直流平滑コンデンサ、I
Mは誘導電動機、PGは回転パルス発生器、C0NT1
は第1のPWMインバータの制御回路、C0NT2は第
2のPwMインバータ制御回路を各々示す。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional power conversion device. In the figure, TR is a power transformer, LS is an AC reactor, xnv
l is the first (D PWM inverter, INV2 is the second PWM inverter, co is the DC smoothing capacitor, I
M is induction motor, PG is rotary pulse generator, C0NT1
C0NT2 indicates a first PWM inverter control circuit, and C0NT2 indicates a second PwM inverter control circuit.
第1のPWMインバータINVIはサイリスタStt〜
814及びダイオードDll −D14で構成され、平
滑コンデンサCoの直流電圧Voが一定になるように電
源から供給される電流Isi制御する。そのため、サイ
リスタS 11−814は例えばゲートターンオフ(G
TO)サイリスタ等の素子が使われる。また、強制転流
回路全用意する場合もある。The first PWM inverter INVI is a thyristor Stt~
814 and diodes Dll-D14, and controls the current Isi supplied from the power supply so that the DC voltage Vo of the smoothing capacitor Co is constant. Therefore, the thyristor S 11-814 is for example gate turn-off (G
TO) Elements such as thyristors are used. In some cases, all forced commutation circuits are provided.
第2 ノPWMインバータIN’V 21l−j:、サ
イリスク821〜826及びダイオードD21〜D26
で構成され、電動機IMに供給する3相電流を制御する
。サイリスクS21 、 ””’ s2+1には同様に
GTOサイリスタ等の素子が使われるか、もしくは強制
転流回路が付加される。Second PWM inverter IN'V 21l-j: Cyrisk 821-826 and diodes D21-D26
and controls the three-phase current supplied to the motor IM. Similarly, elements such as a GTO thyristor are used for the thyristors S21 and ``''' s2+1, or a forced commutation circuit is added.
第2図は第1の2wMインバータの制御回路の実施fl
lを示すブロック図である。図中、゛自、c2.c3は
比較器、G1(S) 、 G2(S)は制御補償回路、
Kmは済算増幅器、MLは乗算器、TRG、は三角波発
生器 GCはゲート回路を示す。Figure 2 shows the implementation of the control circuit of the first 2wM inverter.
FIG. In the figure, ゛self, c2. c3 is a comparator, G1 (S), G2 (S) are control compensation circuits,
Km is a calculated amplifier, ML is a multiplier, TRG is a triangular wave generator, and GC is a gate circuit.
第3図は第2のPWMインバータの制穐1回路の実施例
を示すブロック図である。図中、F/vは周波数−電圧
変換器、Afは加算器、(r N + CN l +
CU 2 + cv I +CV2 、Cw+ 、CW
2は比較器、VRN l″i速II f& 9器、SF
Cにすべり周波数制御回路、GN(S) 、 GIJ
(S) + Gv(S) 、(i\(S)は制御補償回
路、PTGは3相パタ一ン発生器、MLU 、ML v
、MLwは乗算器、’rRG21d三角波発生器、G
C,J、GCv、GClvはゲート回路を示す。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the first control circuit of the second PWM inverter. In the figure, F/v is a frequency-voltage converter, Af is an adder, (r N + CN l +
CU 2 + cv I +CV2, CW+, CW
2 is a comparator, VRN l″i speed II f&9 unit, SF
C is slip frequency control circuit, GN(S), GIJ
(S) + Gv(S), (i\(S) is a control compensation circuit, PTG is a three-phase pattern generator, MLU, MLv
, MLw is a multiplier, 'rRG21d triangular wave generator, G
C, J, GCv, and GClv indicate gate circuits.
以下、水装置の動作を上記、第2図、第3図を参照しな
がら説明する。Hereinafter, the operation of the water device will be explained with reference to the above, FIG. 2, and FIG. 3.
壕ず、電#I機工Mへの供給電流を制御する方法を述べ
る。A method for controlling the current supplied to the electric motor M will be described below.
電動機IMの回転速度Nf′i、回転パルス発生器+℃
によって検出され、F/v変換器によってアナログ量が
与えられる。速度設冗器VRNからの速1埃指令値Nと
、上記実速度Nを比較器CNによって比較する。当該偏
差εN”=N”−N全制御補償回路GN(s)に入力し
、その出力ILm k負荷電流波高値指令とする。Rotational speed Nf'i of electric motor IM, rotational pulse generator +℃
and an analog quantity is provided by an F/v converter. A comparator CN compares the speed command value N from the speed setting device VRN with the actual speed N. The deviation εN''=N''-N is input to the full control compensation circuit GN(s), and its output ILmk is used as a load current peak value command.
また、すべり周波数制御回路S’FCによって、電動機
IMのすべり周波afstを与える。加算器Afによっ
てすべり周波数fstと電動機の回転周波数fmを加算
し、
f。== fm+ fst
をめる。PTGは周波数foの3相半位正弦波を発生す
る。3相パターン出力PUIPV、PW は次式のよう
になる。Further, a slip frequency afst of the electric motor IM is given by a slip frequency control circuit S'FC. Adder Af adds slip frequency fst and motor rotation frequency fm, and f. == Add fm+fst. The PTG generates a three-phase half-phase sine wave with a frequency fo. The three-phase pattern output PUIPV, PW is expressed by the following equation.
PU = sin (2πfo−t)
Pv = sin (2πfo−t −2π/ 3 )
Pw = sin (2πfo−t + 2 π/3
)乗算器MLUによって、前記波高値指令ILrnと上
記単位正弦波pUを掛は合わせ、電動機IMのU相電機
子巻線の電流IUの指令値Ill とする。比較器CU
Iは、U相電流の検出値1.とその指令値IU を比較
するもので、その偏差εu=Iu −LU k次の制御
補償回路CU(S)に入力する。G u (S)は17
!I単には比例増幅器だけで構成され、入力ε1.に比
例した電圧67.′を出力する。また、別の例では積分
要素あるいは微分要素が加わり、電流制御系の最適化が
図られることもある。PU = sin (2πfo-t) Pv = sin (2πfo-t -2π/3)
Pw = sin (2πfo−t + 2π/3
) The multiplier MLU multiplies the peak value command ILrn and the unit sine wave pU to obtain a command value Ill of the current IU of the U-phase armature winding of the motor IM. Comparator CU
I is the detected value 1 of the U-phase current. and its command value IU, and the deviation εu=Iu-LU is input to the k-th control compensation circuit CU(S). Gu (S) is 17
! I is simply composed of a proportional amplifier, and the input ε1. A voltage proportional to 67. ′ is output. In another example, an integral element or a differential element may be added to optimize the current control system.
TRG2は波商領一定の交流三角波Vユを発生するもの
で、いわゆるPWMインバータの搬送波となる。TRG2 generates an alternating current triangular wave V with a constant wave quotient, and serves as a carrier wave for a so-called PWM inverter.
三角波Vaと上記GU(S)の出力信号ε。′を比較し
、ε、′≧Vaのとき出力信号″1〃を
ε。′<Vaのとき出力す“全
比較器CU2から出力し、次のゲート回路GcUに送る
。GCUiインバータINV 2のザイリスタS2I
と824 k制御するもので、上記出力信号が11〃の
ときS21 をオンし、324 kオフする。逆に出力
(i号が0“のときは、S21 をオフし、S24 を
オンする故に11“の期間が10“の期間より太きいと
きはU相竜流工U全正方向に増加させ、逆に0“の期間
が11”の期間より太きいときはU相電流IUを負方向
に増加させる。すなわち、上記制御補償回路Go(S)
の出力電圧6゜′に比例した電圧が「旧IIII機IM
のU相電機子巻線に印加されるものである。The triangular wave Va and the output signal ε of the above GU(S). ' is compared, and when ε,'≧Va, an output signal "1" is outputted when ε.'<Va. Zyristor S2I of GCUi inverter INV 2
When the output signal is 11, S21 is turned on and 324k is turned off. Conversely, when the output (i) is 0", S21 is turned off and S24 is turned on, so when the period of 11" is wider than the period of 10", the U phase is increased in the positive direction, Conversely, when the period of 0" is wider than the period of 11", the U-phase current IU is increased in the negative direction.In other words, the control compensation circuit Go(S)
The voltage proportional to the output voltage of 6゜' is
is applied to the U-phase armature winding.
例えば、U@電流の指令値IU が検出値IUよシ大き
くなった場合、ε。=I、 −IUは正の値となり、6
0′すなわち、U相出力電圧v′Uヲ増加させる。故に
■。が増加し、最終的にI、= 1. となるように制
御される。逆に、I、 (、I、となった場合、εUは
負の値となり、80′すなわち、VTJを負の値にして
、IUt減少させる。やはり最終的に工。=IU とな
って落ち着く。ここで指令値IU全正弦波状に変化させ
ればそれに追従して実電流工。も正弦波状に制御される
。For example, if the command value IU of U@current becomes larger than the detected value IU, ε. =I, -IU is a positive value, 6
0', that is, the U-phase output voltage v'U is increased. Therefore ■. increases, and finally I,=1. It is controlled so that On the other hand, when I, (,I,), εU becomes a negative value, 80', that is, VTJ is made a negative value, and IUt is decreased.In the end, it settles down to IU. Here, if the command value IU is changed in the form of a total sine wave, the actual current flow is also controlled in a sine wave form following it.
同様にV相及びW相の電機子電流I、、Iwもそれぞれ
の指令値I、 、I、、に応じて制御される。Similarly, the V-phase and W-phase armature currents I, , Iw are also controlled according to the respective command values I, , I, .
上記電機子電流の指令値IU、I、 、Iw の波高値
IL、、、は速度制御回路から与えられることは前に述
べた。速度指令Nが実速度Nより大きい場合、その偏差
ε、=N−Nは正の値となって、上記波高値LLmを増
加させ、電動機IMの発生トルクを増大させる。逆に、
NくNの場合、偏差εNは負の値となって、上記波高値
工Lm k減少させ、IMの発生トルクを減少させる。As mentioned above, the peak values IL of the armature current command values IU, I, , Iw are given from the speed control circuit. When the speed command N is larger than the actual speed N, the deviation ε, =N-N becomes a positive value, increases the wave height value LLm, and increases the torque generated by the electric motor IM. vice versa,
In the case of N less than N, the deviation εN becomes a negative value, which reduces the above-mentioned wave height value Lmk and reduces the generated torque of the IM.
従って、最終的にN =Nとなって落tf<。ここで制
御補償回路GN(S)は比例十積分要素が使用され、定
常偏差εN 會zに−rるxうに制御される。さらに制
御応答を高めるために、微分要素も使われることがある
。Therefore, in the end N = N and the drop tf<. Here, the control compensation circuit GN(S) uses a proportional and integral element, and is controlled so that the steady-state deviation εN is -rx. Differential elements may also be used to further enhance control response.
電動機IMのすべり周波数fStは、カ行時には、正の
値に、回生ブレーキ時に幻負の値に設足されるが、(1
)′1−べり周波数fst−−一定に制御する方法■電
流波高値指令工いに応じて変化させる方法■さらには、
電動機IMの励磁電流と2次電流が直交関係を保つよう
に一次電流ベクトルを制御するよう(二すべり周波数f
Stヲ変化させた方法性がある。ここでは、すべり周波
数制御回路SFCから一定のf8tを与える例を示した
1、
すべり周波by f St> 07!r L fc時、
7.J% pj) 491 M ’t’1力行モード(
1゛ハ、11III機モード)とな、す、定電圧源たる
直流平滑コンデンサC8から’ITt mg +’lQ
I Mに電力が供給される。また、逆に丁べり周波数
fst<0とした時、tt’を動機IMは回生モード(
発電機モード)となり II″l:L動機IMから直流
平滑コンデンサC8に電力が回生され、’tlLtU機
IMとしては、回生ブレーキがかかる。The slip frequency fSt of the electric motor IM is set to a positive value during power braking, and a phantom negative value during regenerative braking.
)'1-Slip frequency fst--method of controlling constant ■method of changing according to current peak value command ■Furthermore,
The primary current vector is controlled so that the excitation current of the motor IM and the secondary current maintain an orthogonal relationship (two-slip frequency f
There is a method that has changed. Here, an example in which a constant f8t is given from the slip frequency control circuit SFC is shown. 1. Slip frequency by f St> 07! When r L fc,
7. J% pj) 491 M 't'1 Power running mode (
1゛c, 11III machine mode) From the DC smoothing capacitor C8, which is a constant voltage source, 'ITt mg +'lQ
Power is supplied to the IM. On the other hand, when the collapsing frequency fst<0, tt' is the motive IM in regeneration mode (
II''l: Electric power is regenerated from the L motor IM to the DC smoothing capacitor C8, and a regenerative brake is applied to the 'tlLtU machine IM.
次に、第1のPV、7MインバーターNV 1による電
源からの供給電流工、の制御方法を説明する。Next, a method of controlling the first PV, the current supplied from the power source by the 7M inverter NV1, will be explained.
第2図において、vo は平滑コンデンサC6の直流電
圧指令値となるもので、比較器CIによって電圧検出値
V。と比較される。渇差ε、= Vo−Voは、次の制
御補償回路C+(S)に入力され、増幅わるいは積分さ
れる。制御補償回路Gl(S)の出力は電の電流I8の
波高値工。I、、となるため、乗算器MLに入力される
。In FIG. 2, vo is the DC voltage command value of the smoothing capacitor C6, which is the voltage detected value V by the comparator CI. compared to The temperature difference ε,=Vo−Vo is input to the next control compensation circuit C+(S), where it is amplified or integrated. The output of the control compensation circuit Gl(S) is the peak value of the electric current I8. I, , and is input to the multiplier ML.
一方、電源電圧vS−■□・sinω8・Lを検出し、
演算増幅器Km f介して、電源同期の単位正弦波を作
る。−jなわち、Kmにおいて電源電圧の波高値■の逆
数倍している。この単位正弦波と上記波高値Ism(r
乗することによって、次式で示されるような電流指令値
工、が得られる。On the other hand, detect the power supply voltage vS-■□・sinω8・L,
A unit sine wave synchronized with the power supply is generated through an operational amplifier Kmf. -j, that is, the peak value ■ of the power supply voltage is multiplied by the reciprocal number at Km. This unit sine wave and the above wave height value Ism(r
By multiplying, the current command value expressed by the following equation can be obtained.
*
l5=Isrlll−8inωs−t
ただし、ωSは電源角周波数
比較器C2によって、電流指令値Is と電源電流検出
値Isi比較し、偏差ε2= Is −is f得る。*l5=Isrllll-8inωs-t However, for ωS, the power supply angular frequency comparator C2 compares the current command value Is with the power supply current detection value Isi to obtain the deviation ε2=Is−isf.
これを次の制御補(ff回路G2(S)に人力し、増幅
する。This signal is input manually to the next control circuit (ff circuit G2(S)) and amplified.
TRG、はPS幅インパークの搬送ン皮すなわち、50
0七程度、単位三角波Vbを発生するもので、比較器C
3によって、上記側ill tjli借回路G2(S)
の出力信号ε6と比較される。TRG is the conveyance skin of the PS width impark, that is, 50
07, which generates a unit triangular wave Vb, comparator C
By 3, the above sideill tjli borrowed circuit G2(S)
is compared with the output signal ε6 of .
比較器C3からは、 εイ≧vbのとき、出力信号%INを εi<Vbのとき、出力信号10〃を 発生し、ゲート回路GCに入力する。From comparator C3, When εi≧vb, output signal %IN When εi<Vb, output signal 10 generated and input to the gate circuit GC.
主回路のサイリスタは、上記出力信号が91“のとき、
SI2 とS13がオンし、Sll とSI4がオフす
る。逆(二、出力信号が″0“のとき、S11 と81
4がオンし、S12 とS13がオフする。The thyristor of the main circuit, when the above output signal is 91",
SI2 and S13 are turned on, and Sll and SI4 are turned off. Reverse (2. When the output signal is "0", S11 and 81
4 is turned on, and S12 and S13 are turned off.
11i ′tA電流Isは交流リアクトルLsに印加さ
れる電圧vLによって決別される。また、リアクトル電
圧VLは電力1′蝦圧Vsと第1のPWMインバータI
NV lが発生する電圧Veによって決別される。11i 'tA current Is is determined by voltage vL applied to AC reactor Ls. In addition, the reactor voltage VL is the power 1' pressure Vs and the first PWM inverter I
The difference is determined by the voltage Ve generated by NV1.
第1図の構成をもつ電力変換装置は、入力力率は常に1
.0に制御され、高調波電流も少ない特長全有するが、
大容量化、高性能化という面でみるといくつかの欠点が
ある。The power converter with the configuration shown in Figure 1 always has an input power factor of 1.
.. Although it has all the features of being controlled to zero and having little harmonic current,
There are some drawbacks in terms of large capacity and high performance.
第1の問題点は大容量化に伴う、素子の直列、並列接続
である。自己消弧能力をもっGTOなどは、ターンオフ
時間をそろえるのは困難であるので、素子の直列接続は
極めてむづかしい。コンデンサが高耐圧を要する点をみ
ても素子の直列接続は得策ではない。大容量化に際(〜
では素子の並列接続とならざるを得ないが、素子のスイ
ッチング動作によって、素子相互間のリード線のインダ
クタンスとスナバ回路用コンデンサとの共振を発生し、
必要以上に素子の順方向および逆方向の電圧全高くする
。The first problem is the series or parallel connection of elements as capacity increases. Since it is difficult to make the turn-off times of GTOs and the like that have self-extinguishing ability to be the same, it is extremely difficult to connect the elements in series. Considering that capacitors require high voltage resistance, connecting elements in series is not a good idea. When increasing capacity (~
In this case, the elements must be connected in parallel, but the switching operation of the elements causes resonance between the lead wire inductance between the elements and the snubber circuit capacitor.
Make the total forward and reverse voltages of the element higher than necessary.
第2の問題はPWM動作に伴うスイッチング損失の増加
である。一般のインバータやコンバータにおいては、交
流入力(又は出力)の1周期において1回のオン、オフ
動作を行うのが普通である。The second problem is an increase in switching loss associated with PWM operation. In general inverters and converters, one on/off operation is normally performed in one cycle of AC input (or output).
しかし、電流波形を改善するためにPWM @作を行う
と、スイッチング損失はキャリア周波数に比例して増加
し、システムとしての効率向上は望めない。従ってシス
テム効率k T%める為には力率および高調波など入力
特性と電動機制御重性を悪化させることなく、インバー
タINV、lとインバータINV、2のキャリア周波敷
ヲいかに低くかさえるかが重要である。However, when PWM operation is performed to improve the current waveform, switching loss increases in proportion to the carrier frequency, and no improvement in system efficiency can be expected. Therefore, in order to improve the system efficiency kT%, it is important to reduce the carrier frequency range of inverter INV,l and inverter INV,2 without deteriorating the input characteristics such as power factor and harmonics, and the severity of motor control. is important.
第3の問題点は制御1の冗長度という点である。The third problem is the redundancy of control 1.
用途にもよるが、たとえば車両応用等を想定してみると
、軽微な故障であっても、システム全体が動作不能にな
り、路線を麻痺状態にすることは好1しくない。たとえ
1/2〜1/3 の11シカしか使えなくともダイヤの
乱れを最小限にすることか要求される。第11闇のよう
斤′山−力変1負装置どi゛は、このような制御の冗長
度が皆無である。It depends on the application, but if we assume a vehicle application, for example, it would be undesirable for even a minor failure to render the entire system inoperable and paralyze the route. Even if only 1/2 to 1/3 of the 11 deer can be used, it is required to minimize the disruption of the diamond. The 11th Yami-Yama - Power Change 1 Negative Device does not have such control redundancy.
本発明は従来の装置における前記技術的問題点を解決す
るためになされたものであって、半導体素子を複数個直
並列接続することなく、シかもスイッチング損失全低減
し、更に冗長度のある電力変換装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems in conventional devices, and it is possible to completely reduce switching loss without connecting multiple semiconductor devices in series and parallel, and to provide redundant power. The purpose is to provide a conversion device.
本発明は、この目的全達成するために、P′WMインご
く一タユニット會複数個用いて並列接続し、制御の冗長
度をもつ構成とし、スイッチング損失を低減するために
、電源側PWMインバータは、一定のキャリア周波数で
変調佃I御し、負荷側2wMインバータは、電動機の周
波数に対して反比例するような可変周波数によって変調
制御するようにしたものである。In order to achieve all of the above objects, the present invention uses a plurality of P'WM inverter units connected in parallel to provide control redundancy, and in order to reduce switching loss, a PWM inverter on the power supply side is used. The modulation is controlled by a constant carrier frequency, and the 2wM inverter on the load side is modulated by a variable frequency that is inversely proportional to the frequency of the motor.
第4図は本発明の一実施例を示す。インバータINV、
11とINV43は前記第1図のインバークエNV、1
と全く同一の回路構成をもち、インバータエNV、12
とINV、14 は前記インバータINV、2と同様の
回路構成である。図において、Vsは電源、TRはトラ
ンスで2つの2次巻線を有する。第1の2次巻線は交流
リアクトルL81”介してインバータIMV’ 、11
に接続される。インバータINV、11の直流側出力に
はコンデンサColが接続され、インバータINV、1
2の直流側端子に接続される。またインバータINV。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. Inverter INV,
11 and INV43 are the inverqueue NV, 1 in FIG.
It has exactly the same circuit configuration as the inverter NV, 12
and INV,14 have the same circuit configuration as the inverter INV,2. In the figure, Vs is a power supply, and TR is a transformer having two secondary windings. The first secondary winding is connected to the inverter IMV', 11 through the AC reactor L81''.
connected to. A capacitor Col is connected to the DC side output of the inverter INV,11.
Connected to the DC side terminal of No.2. Also inverter INV.
12の又流側には、誘導電動機Mが接続されている。第
2の2次巻線にも同唾に、交流リアクトルL8□、イン
バータINV、13、コンデンサC02、インバータI
NV、14 、誘導策111D機Mが接おされている。An induction motor M is connected to the downstream side of 12. Similarly, for the second secondary winding, AC reactor L8□, inverter INV, 13, capacitor C02, inverter I
NV, 14, guidance plan 111D machine M is in contact.
本実施例は、交流電車全想定して構成を述べているので
電源が単相であり、誘導電rvJ機は複数個の場合を挙
げている。複数個の電動機の回転軸はレールによって共
通(二結ばれていると考えられるので、回転数は1個の
パルス発生器PGによって検出して十分である。また、
直流回路、即ちコンデンサC01,C02の両端を共通
に結び、制御の冗長度を志向しているのも特長の1つで
ある。In this embodiment, since the configuration is described assuming all AC trains, the power supply is single-phase, and a case is cited in which there are a plurality of induction electric rvj machines. Since the rotational axes of the plurality of electric motors are commonly connected by a rail, it is sufficient to detect the rotational speed by one pulse generator PG.
One of the features is that both ends of the DC circuit, ie, capacitors C01 and C02, are connected in common, aiming for control redundancy.
以下、第5図乃至第7図を用いて実施例の動作全説明す
る。第5図はインバータINV、llとINV、13の
制御ブロック図である。基本的が考え方は第2図と同じ
であるが、インバータINV、t■とINV、13が同
一の電カケ取り扱うように2つのインバータに共通の入
力電流指令Is ’(r”jえ、2つの独立した1u流
制御ループ全有する。コンデンサの1σ流電圧の指令値
Vd 上横出値Vdを比較し、その偏差を’ij(圧制
御装置Gvに与える。同制御装置tt、Gvの出力と電
源電圧と同相の単位正弦法sin actとを乗算し、
それヲ工8 とすると、工St/′iコンデンサ電圧を
指令値に一致させるために必要な入力電流指令である。Hereinafter, the entire operation of the embodiment will be explained using FIGS. 5 to 7. FIG. 5 is a control block diagram of inverters INV, 11 and INV, 13. The basic idea is the same as in Figure 2, but the input current command Is'(r''j, which is common to the two inverters so that the inverters INV, t■ and INV, 13 handle the same power supply) It has all independent 1u current control loops.The capacitor's 1σ current voltage command value Vd and upper side output value Vd are compared, and the deviation is given to the pressure control device Gv.The output of the control device tt, Gv and the power supply Multiply the voltage by the in-phase unit sine law sin act,
Assuming that it is 8, St/'i is the input current command necessary to make the capacitor voltage match the command value.
入力電流指令Is は直流電圧の偏差vd*−vaに比
例するような波高値をもち、電源電圧と同相の有効電流
指令である。入力電流指令値Is はインバーJ IN
V、11の電流制御装置とインバータINV。The input current command Is has a peak value that is proportional to the DC voltage deviation vd*-va, and is an effective current command that is in phase with the power supply voltage. Input current command value Is is inverter J IN
V, 11 current control device and inverter INV.
13の電流制御装置に並列に与えられる。インバータ1
1ff、11について述べると、指令値Is と検出値
ISlが比較され、その偏差全電流制御装置G1に力え
て、電圧指令e1に変換する。TRGltはPWMイン
バータの搬送波すなわち単位三角波Vbi発生するもの
で、電圧指令e1と三角波■の関係によってゲート制御
回路GC1i介してインバータINV、lle制御する
。インバータINV、13の電流制御法も全く同じであ
るが、2wM制御を行う為の搬送波即ち、TRG12の
出力信号はTRGII の信号と同位相にすることも出
来るし、故意にTRG1.の信号に対して位相をずらす
ことも出来る。2つの搬送波の周波数は一定である。13 current control devices in parallel. Inverter 1
Regarding 1ff and 11, the command value Is and the detected value ISl are compared, and the deviation thereof is applied to the total current control device G1 and converted into a voltage command e1. TRGlt is a carrier wave of the PWM inverter, that is, a unit triangular wave Vbi is generated, and the inverter INV, lle is controlled via the gate control circuit GC1i according to the relationship between the voltage command e1 and the triangular wave ■. The current control method of the inverter INV, 13 is exactly the same, but the carrier wave for performing 2wM control, that is, the output signal of TRG12, can be made to have the same phase as the signal of TRGII, or it is possible to intentionally control TRG1. It is also possible to shift the phase with respect to the signal. The frequencies of the two carrier waves are constant.
以上のように電のより11T、圧と同位Al]の電流を
とりながら、即ち入力力率1.0全維持しながら、直流
電圧■を確立させる。インバータINv、11とI N
V。As described above, the DC voltage (2) is established while drawing a current of 11 T (voltage) and voltage (Al), that is, while maintaining the input power factor of 1.0. Inverter INv, 11 and IN
V.
13は同じ電流指令を与えて制1111されるので、入
力電流のバランスは自1I13的にとられる。13 are controlled by giving the same current command 1111, so that the input currents are balanced in the same way.
インバー タINV、 12トINV、14I:i、i
rj流全交流ニ変換して誘導電IIIIJ機を駆動する
ための2県1インバータである。制御回路は第6図に示
づ−ように基本的には第3図と同じで、1つの?llr
、動イ幾の回転数をパルス発生器PGによって検出し速
度制御される。Inverter INV, 12t INV, 14I:i,i
This is a two-way one inverter for converting all AC to RJ flow and driving an induction electric IIIJ machine. The control circuit is shown in Fig. 6 and is basically the same as that in Fig. 3, with one ? llr
, the rotational speed of the motor is detected by the pulse generator PG, and the speed is controlled.
カ行か回生かについてはスリップ周波数全変化させるこ
とによって決別される。iWMインバータINV、12
とINV、j4のゲート回路は、共通であって、第6図
に示すよりに、U相、■相、W相の各(6号を分割し、
一方全インバータrNV、12−\他方な・インバータ
INV、14というように与える。1疋米の装僧第3図
と異なるところは、三角波発生器TRG2の構成である
、従来は三角波の周波数は一定か、または1周期内の変
A1・1パルス数ヲーzげにするように回転数とともに
三角波の周波数を旨くする方式がとられていた。この様
なPwM制御方式ではスイッチング損失が極めて大きく
、システムとしての効率向上が望めない。電動機制御に
おいては、トルクリップルなど電流波形の歪みによる悪
影響は、低速領域が顕著であって、高速領域になると慣
性(=よって吸収される傾向になるので、本発明の実施
例(=おいては、低速域で高く、高速域で低くなるよう
な生角波の搬送波を導入して効率向上をはかつている。Whether it is power or regeneration is determined by completely changing the slip frequency. iWM inverter INV, 12
The gate circuits of INV and j4 are common, and as shown in FIG.
On the one hand, all inverters rNV, 12-\On the other hand, all inverters INV, 14 are given. 1 The difference from Figure 3 is the configuration of the triangular wave generator TRG2. Conventionally, the frequency of the triangular wave was constant, or it rotated to vary the number of pulses in one cycle. In addition to the number, a method was used to improve the frequency of the triangular wave. In such a PwM control method, switching loss is extremely large, and no improvement in system efficiency can be expected. In electric motor control, the negative effects caused by current waveform distortion such as torque ripple are noticeable in the low speed range, and tend to be absorbed by the inertia in the high speed range. , the efficiency is improved by introducing a carrier wave that is a raw angle wave that is high in the low speed range and low in the high speed range.
第7図(a)に概略のブロック図金示している。三角波
の各個は、メモリROMにディジタル値として記憶され
ている。パルス発生器PGによって検出された電動機の
回転周波数fmは周波数変換器によって(b)に示すよ
うにほぼf−二反比例するような周波数に変換される。A schematic block diagram is shown in FIG. 7(a). Each triangular wave is stored as a digital value in memory ROM. The rotational frequency fm of the electric motor detected by the pulse generator PG is converted by a frequency converter into a frequency approximately inversely proportional to f-2, as shown in FIG.
この周波数変換器出力fcZ全クロック周波数としてメ
モリROMに与え、その出力をD −+ A変換すると
回転周波数fmに反比例するような三角波がイηられる
。このように電動機の回転速度に従って可変周波数の搬
送波を用いることによってシステムの動部向上をはかつ
ている。 。This frequency converter output fcZ is given to the memory ROM as the total clock frequency, and when the output is converted into D-+A, a triangular wave that is inversely proportional to the rotational frequency fm is generated. In this way, by using a variable frequency carrier wave according to the rotational speed of the electric motor, the moving parts of the system are improved. .
本発明の実施例の他の特長は、制御の冗長度である。詳
細なシーケンスは省略しているが、直流回路を共通にし
電源側には複数のコンノ(−夕を並列にもっており、9
荷側にも複数のインノ(−夕と複数の電動機をもつ構成
である。電源側インノクータINV、11とINV、1
3のうち1方が故障した時、そのインバータを除去する
と、例え1/2の電力であっても電動機を駆動すること
が出来るし、電力の回生もできる。電動機側インバータ
INV 、 12とINV。Another feature of embodiments of the invention is control redundancy. Although the detailed sequence is omitted, the DC circuit is common and the power supply side has multiple controllers (- and 9) in parallel.
The load side also has multiple innocutors (-1) and multiple electric motors.The power supply side innocutors (INV, 11 and INV, 1)
When one of the three inverters breaks down, if that inverter is removed, the motor can be driven even with half the power, and the power can also be regenerated. Motor side inverter INV, 12 and INV.
14のいずれか1万が故障した場合も同様であって、故
障したインバータを除去しさえすれば、不完全であって
も最低限度の運転は保証される。公共の輸送機関などへ
適用する場合、この様な冗長度は重要なことである。The same is true if any one of the 14 inverters fails, and as long as the failed inverter is removed, the minimum level of operation is guaranteed even if it is incomplete. Such redundancy is important in applications such as public transportation.
本発明は実施例を用いて説明したように、交流電源より
複数のPWMインノ(−タ;二よって共通の直流電圧を
確立させ、複数のPWMインノく一タ(=よって電動P
A全駆動する構成としているため冗長度?有し、更;二
′亀源側PWMインノく一夕に一定周波数の搬送辣で変
調し、電動機側PWMインバータは可変周波数の搬送波
で変調することによって、スイッチン冬損失を低減出来
るものであって、電源が3相であっても適用できるのは
当然のことである。As explained using the embodiments, the present invention establishes a common DC voltage from a plurality of PWM inverters (-ta;2) from an AC power supply, and
A: Is there redundancy because the configuration is fully driven? In addition, the PWM inverter on the motor side can be modulated with a carrier wave of a constant frequency, and the switching loss can be reduced by modulating the PWM inverter on the motor side with a carrier wave of a variable frequency. Therefore, it is natural that the method can be applied even if the power supply is three-phase.
第1図は従来の電力変換装置の構成図、第2図、第3図
は、同装置の動作を説明するための制御ブロック図、第
4図は、本発明の1実施例を示す電力変換装置の構成図
、第5図、第6図、第7図は本発明の実施例を実現する
ための制御ブロック図である。
Vs ・・・交流電源 TR・・・電源トランスL8.
Ls工、Ls□ ・・・交流リアクトルINV、l、I
NV、2.INV、1l−INV、14 ・=−PWM
インバータM・・・誘導電動機 PG・・・パルス発生
器C0NTl 、C0NT2−INV、 1 、 IN
V、 2 〕制御回路co+Col+Co11 ’・・
コンデンサTRG1.TRGzl TRG 11.TR
G 12・・・三角波発生器(7317) 代趣人弁理
士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第4図
第7図
(0,)FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional power conversion device, FIGS. 2 and 3 are control block diagrams for explaining the operation of the device, and FIG. 4 is a power conversion device showing one embodiment of the present invention. The configuration diagrams of the apparatus, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are control block diagrams for realizing an embodiment of the present invention. Vs...AC power supply TR...Power transformer L8.
Ls engineering, Ls□ ... AC reactor INV, l, I
NV, 2. INV, 1l-INV, 14 ・=-PWM
Inverter M...Induction motor PG...Pulse generator C0NTl, C0NT2-INV, 1, IN
V, 2] Control circuit co+Col+Co11'...
Capacitor TRG1. TRGzl TRG 11. T.R.
G 12...Triangular wave generator (7317) Representative patent attorney Kensuke Chika (and 1 other person) Figure 4 Figure 7 (0,)
Claims (1)
された第1のパルス幅変調インバータと、このパルス幅
変調インバータの直流側に接続されたコンデンサと、こ
のコンデンサを電圧源とする第2のパルス幅変調インバ
ータからなる電力変換装置において、前記第1のパルス
幅変調インバータを少なくとも2台設けて、一定周波数
の搬送波で変調制御し、前記第2のパルス幅変調インバ
ータを少なくとも2台設は可変周波数の搬送波で変調制
御すること全特長とする電力変換装置。an AC power supply, a first pulse width modulation inverter connected to the AC power supply via an AC reactor, a capacitor connected to the DC side of the pulse width modulation inverter, and a second pulse width modulation inverter that uses this capacitor as a voltage source. In a power conversion device comprising a pulse width modulation inverter, at least two of the first pulse width modulation inverters are provided and modulation is controlled using a carrier wave of a constant frequency, and at least two of the second pulse width modulation inverters are provided and the number of the second pulse width modulation inverters is variable. A power conversion device whose entire feature is modulation control using frequency carrier waves.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58206871A JPS60102879A (en) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58206871A JPS60102879A (en) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102879A true JPS60102879A (en) | 1985-06-07 |
| JPH0527344B2 JPH0527344B2 (en) | 1993-04-20 |
Family
ID=16530415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58206871A Granted JPS60102879A (en) | 1983-11-05 | 1983-11-05 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102879A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217808A (en) * | 1986-03-17 | 1987-09-25 | Hitachi Ltd | Monophase ac electric rolling stock |
| JPH02164201A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Toshiba Corp | Power converter |
| JPH02184203A (en) * | 1989-01-05 | 1990-07-18 | Toshiba Corp | Driver for electric vehicle |
| JPH0851703A (en) * | 1995-08-07 | 1996-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | PWM converter control method |
Citations (2)
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| JPS5594583A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-18 | Hitachi Ltd | Frequency converter and its controlling method |
| JPS57133239U (en) * | 1981-02-16 | 1982-08-19 |
-
1983
- 1983-11-05 JP JP58206871A patent/JPS60102879A/en active Granted
Patent Citations (2)
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| JPS5594583A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-18 | Hitachi Ltd | Frequency converter and its controlling method |
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| JPH0851703A (en) * | 1995-08-07 | 1996-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | PWM converter control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527344B2 (en) | 1993-04-20 |
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