JPS6166567A - 周波数変換装置の制御方法 - Google Patents

周波数変換装置の制御方法

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JPS6166567A
JPS6166567A JP59184523A JP18452384A JPS6166567A JP S6166567 A JPS6166567 A JP S6166567A JP 59184523 A JP59184523 A JP 59184523A JP 18452384 A JP18452384 A JP 18452384A JP S6166567 A JPS6166567 A JP S6166567A
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Ryoichi Kurosawa
黒沢 良一
Takeo Shimamura
嶋村 武夫
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は交流電動機を可変速制御するための可変電圧、
可変周波数電源として多く用いられる多相出力直接形の
周波数変換装置の制御方法に関するO 〔発明の技術的背景とその問題点〕 最近・交流!!動機金可変電圧、可変周波数tむで駆動
することにより可変速制御し、直流KIt機に存在する
整流子とブラシによって生ずる種々の欠点を除き高性能
な電動機の速度制御を行うことがさかんになっている。
小容量の電動機には交流電源を直流電源に変換した後、
トランジスタやゲートターンオフサイリスタなどの電力
用半導体素子を強制的にスイッチングさせて任意の電圧
1周波数の交流出力を得るインバータが用いられる。
しかし大容量の電動機に対しては大容量の半導体素子を
強制的にスイッチングすることが難しくなるため、′i
IE湯電圧全電圧した半導体素子のスイッチング、いわ
ゆる電動転流を行なって交流電源から直接任意の電圧1
周波数の交流出力を得る一般にサイクロコンバータと呼
ばれる直接形周波数変換装置が用いられる。
しかしこの直接形周波数変換装置は交流電源に高調波、
特に出力周波数によって周波数が変わる高調波である負
荷周波数依存高調波を発生する欠点を持つ。
一般に大出力の直接形周波数変換装置は多相入力、多相
出力であり、第3図に交流電動機を駆動する3相入力、
3相出力直接形周波数変換装置の主回路構成を示す。図
において、1は3相交流寛源、2,3.4は変圧器、5
,6.7は直接形層波数変換器、8は負荷としての交流
電動機である。直接形層波数変換器は3相ブリツジ結線
の制御整流器が逆並列に接続され、負荷に交流電流とし
て正負両方向の電流を流すことができるようになってい
る。
3相ブリツジ制御整流器は直流電動機の制御のためにも
使用され、このような場合のように負荷電流が直流電流
の場合、電源側には基本波の他、電源周波数の5倍、7
倍、U倍、13倍・・・(nを整数として(6n±1)
倍)の整数矢高調波を発生することが知られている。
直接形層波数変換器も基本的な動作は同じであるが、逆
並列の3相ブリツジ制御整流器が負荷電流の極性に応じ
て交互に切換って動作すること、負荷電流及び電圧が交
流で一定値とはならず正弦波状に変化する点が直流電動
機の制御に使用される3相ブリツジ制御整流器と異なる
。その結果、電源側には整数矢高調波の他、負荷周波数
に依存する負荷周波数依存高調波を発生する。電訃周波
数k ’IN s負荷周波数をfou1丁とし、n、m
を整数とすれば負荷周波数依存高調波の周波数f、は(
1)式の関係となる。
fH=(6n±1 ) frNfm−fouy    
 ・・++(1)3相出力の直接形層波数変換装置では
整数mの一部に対応する負荷周波数位在高調波は打消し
合って発生しなくなるが基本的に同様な周波数である。
整数矢高調波は一定の周波数であるのでフィルタにより
比較的容易に除去可能であるが、負荷周波数位在高調波
は負荷周波数の変化に伴って周波数が変動するためその
対策が難しい。特に力比改善のために進相用コンデンサ
を使用しているt源系統の場合はこれに直列に挿入され
ているリアクトルや、等測的に直列に入る変圧器のイン
ピーダンスの影響で電源周波数の3倍〜4倍付近の周波
数で共振を生ずることが多い。このような場合、整数矢
高調波は問題ないが、負荷周波数依存高調波は共振周波
数と一致していちじるしく電源電圧を歪ませ、他の機器
に影響を及ぼすことがある。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みなされ、負荷周波数依存高調波
のうち特にt澱系統に有害なものを除去し、[1電圧の
歪を最少に抑えた周波数変換装置の制御方法を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
多相出力直接形周波数変換装置において各相の直接形層
波数変換器の出力を、目的の交流負荷電圧を得るために
必要とするそれぞれの電圧に周波数f、の同一の正弦波
電圧を重畳した値に制御する。
各相の直接形層波数変換器の出力に同一の・電圧を重畳
しても相間電圧は変化せず、周波数変換器と負荷の中性
点がそれぞれ接続されていなければ電流も変化せず、負
荷には何も影響を与えることがない。しかし、各相の直
接形層波数変換器の出力電圧には新たな周数数foの正
弦波が′M畳されるため、電源側にこの周波数に依存す
る(2)弐に示す新たな負荷周波数依存高調波fHcを
発生する。
fa□==(5n±1)ftN+ノfo  C1は整数
) −・四(2)この新たに発生する負荷周波数依存高
周波の特に大きな高調波(l=1の場合が多い。)と、
もともと発生している有害な特定の負荷依存高調波とが
打消し合うように重畳する正弦波電圧の周波数、大きさ
9位相を決める。
周波数の関係は(1)式、(2)式のfHO”fHとし
、l=1とすれば(3)式として求まる。
fc =m−four           −・・(
3)除去したい負荷周波数依存高調波のmVc合わせて
負荷周波数foυTのm倍にfOの周波数を選ぶ。
大きさと位相は数式で求めることが難しいのであらかじ
めコンピュータ例よるシミュレーション等で負荷電圧の
大きさと負荷力率に対する関係を求・めておき、この関
数を使用する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照して説明する。本発明の一実
施例を第1図に示す。図中1〜8は第3図と同一構成の
主回路構成である。9,10.11は寛流検出器、12
 、13 、14は′紙圧指令とト荷亀流の方向に応じ
て各直接形層波数変換器5,6.7のサイリスタにゲー
トパルスを送出するゲートパルス発生器、15 、16
 、17 、21は加算器、18 、19は電圧入力と
位相入力に応じた正弦波を発生する正弦波発生器で18
は単相、19は3相の正弦波発生器、20は負荷電流の
力率角を検出する力率角検出器、22は乗算器、詔は関
数器、Uはカウンタ、25は電圧周波数変換器、26は
電圧設定器、27は周波数設定器である。9〜27によ
って制御回路が構成されている。
始めに従来の3相出力直接形周波数変換装置の制御を説
明する。周波数設定器27の出力が電圧周波数変換器に
より周波数設定fOUTに比例した周波数を持つパルス
列に変換され、このパルスがカウンタ24により計数さ
れて出力電圧位相θOUTとなる。
3相正弦波発生器19は電圧設定器26の出力である電
圧設定■。υ1と出力電圧位相θOUT ’に入力し、
3相正弦波電圧基準vooy ’ S INθot+t
 l VOUT °5IN(θouT−,”)+■OU
T −8IN (θOtl?−−π)を出力する。従来
例ではこの3相正弦波電圧基準が直接にゲートパルス発
生器12 、13 、14に入力される。ゲートパルス
発生器は3相正弦波電圧基準と′HL流検出器9.II
J、11で検出された負荷′fILI51tの極性とに
応じて各直接形層波数変換器5.6.7に使用されてい
る各サイリスタへ適当なタイミングでゲートパルスを発
生する。これにより各直接形層波数変換器の出力電圧は
3相正弦波電圧基準に比例した値となり、結局、負荷で
ある交流iEwJ機8に電圧設定■0IJTに比例した
大きさで周波数設定fo[ITに比例した周波数の交流
電力を供給することができる。
これに対し本発明ではゲートパルス発生器12゜13 
、14に入力される電圧基準を3相正弦波発生器19の
出力と単相正弦波発生器18の出力の利としている。単
相正弦波発生器の発生する正弦波の指幅。
周波数1位相は以下に述べるように決定される。
電流検出器9,10.11により検出された負荷1L流
と3相正弦波電′圧基準との関係から力率角検出器20
により珈算された力率角φと、電圧設定器26の出力V
OUTと、周波数設定tF27の出力fOU↑が1数器
詔に入力される。関数器おからはあらかじめ決められて
いる関係に基づいた設定周波数fOUTに応じた除去す
る負荷周波数依存高調波の次数mが出力されるとともに
、設定電圧V。UTと力率角φから目的の負荷周波数依
存高調波を打消すのに必要な重畳電圧振幅Vo及び重畳
位相θOが出力される。次数mは乗算器22にカウンタ
Uの出力θOUTとともに入力されて積m・θOUTが
演算される。加算器21によってm・θOUT と重畳
位相θCが加算された値及び重畳電圧振幅Voとが単相
正弦波発生器18に入力され、発生する正弦波の振幅1
周波数1位相が決まる。
発生する正弦波はVo−8XH(m・θ0(IT+θO
)であり周波数としては設定周波数fOUTのm倍の周
波数となる。
関数器おに設定されている設定周波数fOUTに対する
次数mの関数はfOUTの変化によって共振等を発生す
る有害な負荷周波数依存高調波の次数mが変化するのに
対応するだめのもので、同一の次数のみを除去する場合
は一定値として省略することができる。
第2図に本発明の実施により得られた負荷周波数依存高
調波の除去効果を示す測定値を示す。同一条件で動作し
ている直接形量波数変換装置の電源電流を周波数分析し
た結果で鎖線が従来例、実線が本発明を実施した例であ
る。目的とする有害な高調波が約6分の1以下に減少し
ている。
〔発明の効果〕
以上述べた本発明によれば直接形周波数夏換装置が電源
側に発生する高調波のうち、負荷周波数の変化に伴なっ
て周波数が変化し、1JLs系統に共振等を発生し、電
源電圧の歪を増大させる有害な負荷周波数依存高調波を
主回路の変更をすることなしに制御回路の変更のみで除
去することができる。
このように本発明は直接形周波数変換装匝が発生する高
調波によって電源系秋や他の機器に及ぼす悪影響を防止
し、より大容量の交流電動機制御等への直接形量波数変
換装置の適用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による直接形量波数変換装置の一実施例
を示すブロック図、第2図は本発明の動床を示す特性図
、第3図は直接形周波数変換装置の主回路構成を示す図
である。 1;3相′成諒     2,3,4 ;変圧器5.6
,7 ;直接形層波数変換器 8;交流亀動機    9,10,11 ;電流検出器
12.13.14 ;ゲートパルス発生器15.16,
17,21 ;加算器   18;単相正弦波発生器1
9;3相正弦波発生器 2o;力率角検出器22;見算
器      23;〜数器24;カウンタ     
25 ; k互層波数変換器26;電圧設定器    
27;周波数設定器(7317)  代理人 弁理士 
則 近 憲 佑 (はが1名)悼 °癖 宝 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電源から給電される複数の可逆制御整流器の一方の
    出力端子が共通に接続され、他方の端子が多相交流負荷
    に接続される多相出力直接形の周波数変換装置において
    、前記各可逆制御整流器の出力に、周波数は負荷周波に
    比例し、電圧と位相は負荷電圧の大きさと負荷力率とに
    応じて定められる共通の正弦波電圧を重畳させることを
    特徴とする周波数変換装置の制御方法。
JP59184523A 1984-09-05 1984-09-05 周波数変換装置の制御方法 Pending JPS6166567A (ja)

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