JPS61288778A - 電力変換装置の制御方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＧＴＯサイリスタ（以後、単にＧＴＯ
と呼ぶ。）などの自己消弧可能な可制御電気弁（スイッ
チング素子）と、自己消弧できない通常のサイリスタ（
以後、単にサイリスタと呼ぶ。）とを逆並列に接続した
可逆ブリッジ整流器を複数個備えてなる電力変換装置に
おいて、いかなる点弧位相にてもＧＴＯＯ点弧を可能な
らしめるゲートパルスの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図は出願人が先に提案した（特願昭６０−１４４６
２．１４４（５５号）可逆ブリッジ整流器を示す回路図
、第４Ａ図は第４図における成るＧＴｏＯ印加電圧を示
す波形図である。

これは、第４図の如く、ＧＴＯ整流器１１とサイリスタ
整流器１２とを互いに逆並列接続して可逆ブリッジ整流
器を構成し、ＧＴＯが導通しているときは電源に進み位
相の無効電流が流れる様にその制御角を調整するもので
あり、次の様な特徴を有している。

（１）上記可逆整流器の複数台から構成される多相出力
サイクロコンバータにおいては、サイリスタが発生する
遅れ位相の無効電流とＧＴＯが発生する進み位相の無効
電流とが相殺され、合成された電源の無効電流が低減さ
れる。

（２）上記可逆整流器を例えば２台直列に接続し、一方
でサイリスタが導通しているときは他方ではＧＴＯが導
通する様に構成することにより、（１）項と同様に、合
成された電源の無効電力が低減される。

つまり、ＧＴＯはサイリスタの発生する遅れ位相の無効
電流を相殺するために、進み位相の無効電流が流れる様
に点弧角が制御されるととにその特徴がある。すなわち
、ＧＴＯはその点弧角が、サイリスタの場合は０度から
１８０度の範囲であるのに対し、−１８０度から０度の
範囲（あるいは、１８０度から３６０度とも云える。）
でなければならない。一方、ＧＴＯが点弧できるために
は、オンゲート信号が与えられているときにＧＴＯには
順電圧が印加されていなければならないが、点弧角が一
１８０度から０度の範囲では、起動時の如く負荷電流が
零の状態から始めてＧＴＯにオンゲート信号が与えられ
るような場合には、必ずしも順電圧が印加されていると
は限らない。すなわち、第４図において、例えば出力電
流を示矢の方向に流し、かつ電圧は零から徐々に上昇さ
せるものとすると、ＧＴＯ整流器１１の制御角αは例え
ば−９０度から起動される。いま、Ｕｌにα＝−９０度
でオンゲート信号が与えられるとすると、第４Ａ図（イ
）の実線で示す如く、Ｕｌには逆電圧が印加されており
、Ｕｌは点弧できない。また、電流を流すためには電源
−〇ＴＯ−負荷−〇ＴＯ−電源の閉ループをつくらなけ
ればならないことから、一般にはＹｌにもオンゲート信
号が与えられる。第４Ａ図（０）はＹｌに印加される電
圧波形を示す。Ｕｌがα−−９０度の時点（第４Ａ図■
点参照）では、Ｙｌは負の電圧から正の電圧に移行する
過程であり、Ｙｌは点弧される。Ｙｌが点弧することに
よりＹｌのインピーダンスはほぼ零になり、ＧＴＯに印
加される電圧分担が変わり、Ｕｌには第４Ａ図（〜）の
破綜で示される電圧が印加されるが、やはりＵｌには逆
電圧が印加されているためＵｌは点弧することができな
い。

そこで、本来の所望する点弧角とは異なった位相でＧＴ
Ｏを点弧させ、一旦ＧＴＯを導通した後に所望する位相
でＧＴＯにオンゲート信号を与える方法が容易に考えら
れる。つまり、一旦ＧＴＯが導通すれば、電源のインダ
クタンスに蓄積されたエネルギーによって次に点弧する
ＧＴＯには順電圧が印加されてＧＴＯの転流が可能とな
ることを利用する方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、とのように起動時に所望する点弧角とは
異なった位相でＧＴＯをオンすることは、負荷に好まし
くない電圧あるいは電流を与えることであり、極力避け
なければならないのは当然である。

したがって、この発明は負荷に対して有害な電圧、電流
を与えることなくＧＴＯに順電圧を印加し、あらゆる点
弧位相にてＧＴＯの点弧を可能にすることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

起動時の如く負荷電流が零の状態から始めてＧＴｏにオ
ンゲート信号が与えられるときに、この点弧すべきＧＴ
Ｏと逆並列接続されたサイリスクをも点弧するゲート信
号発生回路を設ける。

〔作用〕

例えば第４図において、起動時の如く負荷電流が零のと
きにＵｌ、Ｙｌを点弧するものとすると、このとき上記
ゲート信号発生回路からＵ１＊Ｙ１と逆並列接続された
サイリスタＸ　２　＊　Ｖ　２にもゲート信号を与えて
これを点弧するようにする。そして、このサイリスタが
消弧するときに発生する電圧を利用してＧＴＯに順電圧
を印加することにより負荷に有害な電圧、電流を与えず
にＧＴＯ整流器を起動し得るようにする。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す構成図である。

これ社ゲート信号発生回路を示すもので、ＧＴＯに与え
るべき点消弧パルスを形成する点消弧パルス発生器１、
サイリスタに与えるべき虞弧パルス−に− を形成する点弧パルス発生器２、オアゲート３゜４，５
およびインバータゲート６等より構成される。信号ａは
所望する電流の正、負に対応してＧＴｏまたはサイリス
タのいずれにゲート信号Ｕ〜Ｚを与えるかを選択するた
めの信号であり、例えばＧＴＯを選択するとき１”、サ
イリスタを選択するとき０”となる。また、信号すはＧ
ＴＯが選択されたときにおいてもサイリスタにゲート信
号を発生させるための信号であり、起動時または電流極
性が反転するときもしくは電流断続が生じているとき”
１”となる。

以下、第２図を参照して第１図の動作を説明する。なお
、第２図はオンゲート信号を示すタイミングチャートで
ある。

いま、起動時の如く負荷電流が零のときに、第２図（イ
）、（へ）の如＜　Ｕｌｅ　Ｙｉを点弧するものとする
と、信号ａが同図（ワ）の如＜　ｔａ　１　ｊｌにされ
るとともに、信号すが同図（力）の如く所定の時間だｌ
”１”となるので、これがオアゲート５を介して点弧パ
ルス発生器２に与えられ、これによってＵ１＊　Ｙｌと
対応するサイリスタＸ２ｓ■２が同図（ヌ）、（す）の
如く点弧される。なお、これはＵｌとＹｌを点弧する場
合だけでなく、他の素子を点弧する場合も同様である。

すなわち、起動時等に例えばＵｌｅＹ１をα−−９０度
で点弧するものとすると、サイリスタ整流器はα−９０
度で点弧される。第３Ａ図はサイリスタＸ２（イ）およ
びＹ２　（μ）Ｋ印加される電圧波形を示したものであ
り、それぞれ第４Ａ図（イ）、（１＝）の波形に対して
逆極性となっている。なお、第４Ａ図の０点と第３Ａ図
の０点とは同一時刻を表わしており、Ｘ２は第３Ａ図（
イ）に示される如くゲート信号が与えられたときに順電
圧が印加されていることから、これが点弧される。また
、Ｘ２が点弧することにより、Ｖ２には第３Ａ図（四）
の破線で示された電圧が印加され、これも点弧する。な
お、Ｘ２とｖ２が点弧するととにより負荷には所望する
電流と逆極性の電流が流れることになるが、これは電流
脈動分だけであり、特に負荷に有害な作用をおよぼすお
それはない。なぜならば、ＵｌとＹｌが点弧してもＸ２
と■２が点弧しても出力電圧波形は同一であり、またそ
の出力電圧平均値は零だからである。

Ｘ２と■２が点弧して微小電流が流れた後、直ちに電流
は減少する。第３Ｂ図はこのときのＸ２と■２に印加さ
れる電圧を示しているが、電流が零になった後にＸ２と
■２には逆電圧が印加され、Ｘ２と■２は消弧する。す
なわち、ＵｌとＹｌからみればとの消弧によって順電圧
が印加され、したがってＵｌとＹｌにオンゲート信号を
与えるならばＵｌとＹｌが導通し、所望の極性に電流を
流すことが可能となる。第３Ｃ図はこの様にして制御さ
れる電力変換装置の出力電圧、電流波形の一例を示して
いる。

なお、以上ではＵｌとＹｌを点弧する場合について説明
したが、他の素子についても同様であり、また起動時は
α−−９０度からに限らず、あらゆる点弧位相からでも
点弧することができる。また、サイリスタが導通してい
るモードから電流極性を反転するためにＧＴＯを点弧す
るとき、および負荷電流が微少で電流断続が生じたとき
などにＧＴＯにオンゲート信号が与えられる時点におい
て負荷電流が零の場合においても、上述したと同様な制
御が行なわれる。また、断続電流が流れる微小電流時に
おいて、所望する負荷電流の極性にかかわらずＧＴＯと
サイリスタの両方に点弧パルスを与えるようにすれば電
流断続がなくなり、かりＧＴＯからサイリスタへの切換
えあるいはその逆の切換え時における切換むだ時間もな
くなって好都合である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＧＴＯに逆電圧が印加されて一般には
ＧＴＯが点弧できない位相においても、オンゲート信号
が与えられるＧＴＯと互いに逆並列に接続されたサイリ
スタを点弧することにより、サイリスクが消弧するとき
に発生する電圧を利用してＧＴＯに順電圧を印加し、負
荷に有害な電圧。

電流を与えずにＧＴＯ整流器を起動することが可能とな
る利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は第１図
の動作を説明するためのタイムチャート、第３Ａ図はサ
イリスタの印加電圧を示す波形図、第６Ｂ図はサイリス
タの印加電圧と負荷電流の関係を示す波形図、第６Ｃ図
は電力変換装置の出力電圧、電流を示す波形図、第４図
は出願人が先に提案した可逆ブリッジ整流器を示す回路
図、第４Ａ図は第４図における成るＧＴＯＯ印加電圧を
示す波形図でおる。 符号説明 １・・・・・・ＧＴＯ整流器用点消弧パルス発生器、２
・・・・・・サイリスタ整流器用点弧パルス発生器、６
゜４．５・・・・・・オアゲート、６・・・・・・イン
バータゲート、１１・・・・・・ＧＴＯ整流器、１２・
・・・・・サイリスタ整流器、１３・・・・・・負荷。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　　清 第１図 ＠３Ａ図 ■ ： ：Ｘ２ＩＦｌ岬０覧瓦 巧の卯力ロ電圧 第３Ｂ図 ■ ＝ ：Ｘ２の畝叩電ル ＝ ｊ　　　　　Ｖｌの　ｔピ〃Ｄ囁Ｚ７ヒ（ハ）　　　−
一一一一一７，２−−−−−−−−−−−−−−ｍ−−
−頁ｒＴ電汽 第３Ｃ図 出力室、５ｔ（亀符ｉ獣泪→）を動 第４図 第４Ａ図 γ１り卯力Ｏ電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自己消弧可能なスイッチング素子からなる第１の整流器
   と自己消弧不能なスイッチング素子からなる第２の整流
   器とを互いに逆並列接続してなる可逆ブリッジ整流器を
   複数台設け、前記第１の整流器については電源に進み位
   相の無効電流が流れるようにその制御角を調整し、これ
   により前記第２の整流器に発生する遅れ位相の無効電流
   を相殺して電源の無効電力を低減する電力変換装置であ
   つて、少なくとも負荷電流が零の状態で前記第１整流器
   にオンゲート信号が与えられるときは、該オンゲート信
   号が与えられる第１整流器のスイッチング素子と対応し
   これと逆並列に接続される第２整流器のスイッチング素
   子にもオンゲート信号を与えることを特徴とする電力変
   換装置の制御方法。