JPS6231337A - サイクロコンバ−タの並列運転装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は循環電流式サイクロコンバータの並列運転装置
蛎二関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

サイクロコンバータは一定周波数の交流電力を別の周波
数の交流電力Ｃ二直接変換する電力変換装置で、　５０
Ｈｚ／６０Ｈｚの周波数変換器、あるいは交流可変速電
動機の駆動電源など番二使われでいる。交流電源の電圧
を利用して素子（サイリスタ等）を転流させるため信頼
性が高く、大容量化が容易である等の利点を有する。反
面、電源から多くの無効電力をとり、しかもその無効電
力は負荷側の周波数に同期して常に変動する欠点がある
。このため、電源系統設備の容量を増大させたり、電源
電圧の変動を招き同一系統に接続された電気機器に種々
の悪影響を及ぼす等の問題があった。

これ５二対し、サイクロコンバータの受電端にアクティ
ブフィルタや無効電力補償装置などを設置し、サイクロ
コンバータが発生する高周波や無効電力を補償する方法
が採用されている。しかし、上記アクティブフィルタや
無効電力補償装置にはサイクロコンバータと同程度の大
容量機が必要（二なり、設備が高価となり、しかも装置
が大形になり設置面積不足などの問題が新た１：現われ
てきた。

さらに、上記問題点を解決するため、無効電力補償形サ
イクロコンバータ装置（特公昭５９−１４９８８号公報
）が提案されている。この装置はサイクロコンバータの
循環電流を積極的に利用するもので、サイクロコンバー
タの受電端に接続された進相コンデンサの進み無効電力
と当該サイクコンバータのとる遅れ無効電力とがちょう
ど等しくなるようにサイクロコンバータの循環電流を制
御するもので、受電端の基本波力率は常にＩに保持され
、電源系統への悪影響をなくすものである。また、従来
必要とされた無効電力補償装置等はいらなくなり、装置
の小形軽量化が図られ、・コストの低減にもつながって
いる。

第５図は無効電力補償形サイクロコンバータを数台並列
運転する従来のシステム構成図を示すものである。

図中、ＢＵＳは３相交流電源の電線路、ＣＡＰ、。

ＣＡＰ、　、　−・−、ＣＡＰｎは進相コンデンサ、Ｔ
ｒ　Ｉｔ　Ｔｒ２　、”’Ｔｒｎは電源トランス、ＣＣ
，、ＣＣ，、−、ＣＣｎ　　ハ循環電流式サイクロコン
バータ、Ｍｌ、鳩、・・・、Ｍｎ　は交流電動機負荷で
ある。また、制御回路として、ＣＴ、　。

ＣＴ、　、　、、、、ｃ’ｒｎは１３相交流電流検出器
、ＰＴ、　、　ＰＴ、　。

−−・、ＰＴｎは３相交流電圧検出器、ＶＡＲｌ、　Ｖ
ＡＲ２，、、、。

ＶＡＲｎ　は無効電力演算回路、ＡＱＲＩ　Ｉ　ＡＱＲ
，ｌ　”・。

ＡＱＲｎは無効電力制卸回路、工ｏＣ１ｒ　ｌ０ＣＩ　
＋　”’＋　工０”は循環電流制御回路、ＩＬＣｌ　ｆ
ｆ　ＩＬＣｌ　ｌ　”’ｌ　ＩＬＣｎは負荷電流制御回
路、ＰＨＣ，、ＰＨＣ，、−・、　ＰＨＣｎは位相制御
回路である。

循環電流式サイクロコンバータＣＣ１は３相電動機Ｍ１
．：可変電圧可変周波数の交流電力を供給するもので、
負荷電流制御回路工ＬＣ＋によって上記電動機Ｍ８１：
供給する３相負荷電流を制御している。

一方、サイクロコンバータＣＣ１の受電端には３相電流
検出器ＣＴ、及び３相電圧検出器ＰＴ１が設置され、次
の無効電力演算回路Ｖ　Ａ　ＲＣ電圧電流検出値を送っ
ている。ＶＡ几にて受電端の無効電力Ｑ、を演算し、無
効電力演算回路人ＱＦＬ１に当該演算値Ｑ□を送る。

無効電力制御回路ＡＱ鳥は上記受電端の無効電力Ｑ□が
零になるよう：ニサイクロコンバータＣＣ８の循環電流
を制卸する循環電流制御回路工。Ｃ１は上記無効電力制
卸回路ＡＱＲ，からの信号（循環電流指令値）に従って
、ＣＣ１の循環電流を制御するものである。

位相制御回路ＰＨＣ，は上記負荷電流制御回路ＩＬＣ１
及び循環電流制御回路工。Ｃ１の出力信号１：従ってサ
イクロコンバータの点弧位相を制卸するものである。以
上の動作は特開昭５６−１３３９８２等に詳しく述べら
れている。

他のサイクロコンバータＣＣ，，・・・、ｃａｎの動作
も同様もニして行なわれる。

以上のように従来のサイクロコンバータの並列運転装置
では、各サイクロコンバータ毎Ｃ；その受電端の無効電
力を制御し、入力力率を１１ニしており、全体としても
常に入力力率を１に保つことができる。しかし、次のよ
うな問題点が残る。

■　各サイクロコンバータの受電端の入力力率が１に保
持されても、補機等が接続されることにより全体として
の入力力率が常１：１１：１．なるとは限らない。

■　特？二事故等によりサイクロコンバータの中の１台
ないしは数台がゲートしゃ断された場合、当該サイクロ
コンバータの受電端に接続されている進相コンデンサに
よって全体の無効電力は進みとなり電源電圧の上昇を招
く危険がある。

■　各サイクロコンバータの受電端の無効電力制卸：：
は通常積分要素等が用いられ、あまり速い制御応答は期
待できない。このため、出力周波数に同期した無効電力
変動を抑えることができなくなり入力電流に基本波まわ
りの側帯波が残り、他の電気機器に種々の悪影響を及ぼ
す。

■　■ｆ二ついては、各サイクロコンバータの循環電流
を出力電流値及びコンバータの点弧位相角から演算によ
って求めた指令値に基づいて制卸し無効電力制御の応答
を高める方法も提案されているが（特開昭５７−９１６
７０号公報）この場合演算条件等の変化により■の欠点
がさらに深まるきらいがある。

■　各サイクロコンバータの受電端１：接続される進相
コンデンサの容量は各サイクロコンバータが最大負荷を
取ったとき（遅れ無効電力が最大になったとき）１：受
電端の力率が１（：なるように設計される。すなわち、
他のサイクロコンバータの運転モードに関係なく自己の
サイクロコンバータの遅れ無効電力の最大値を打ち消す
だけの進み無効電力をとるように進相コンデンサ容量を
決定しでしまうため全体から見た場合むだな容量の進相
コンデンサまでも用意してしまう欠点があった。

■　進相コンデンサの容量が増大するということは、電
源トランスや変換器（コンバータ）等の容量も増大する
ということで、むだな循環電流を流すことにより効率の
悪い運転をよぎなくされでいた。

〔発明の目的〕

本発明は以上に鑑みｒなされたもので、各サイクロコン
バータの受電端の無効電力制御の応答を改善するととも
に、交流電源の受電端の全体の無効電力を確実（二制御
し、事故等によって、１台ないしは数台のサイクロコン
バータがゲートしゃ断された場合でも、電源電圧の上昇
が発生しないようにしたサイクロコンバータ並列運転装
置を提供することを目的とする。

本発明はまた、受電端に接続される進相コンデンサの一
括化を図り、当該コンデンサ及び電源トランス等の容量
を低減させ、かつ装置全体として効率の良い運転ができ
るサイクロコンバータの並列運転装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、複数台の循環電
流式サイクロコンバータの共通の受磁端Ｃニ一括して進
相コンデンサを接続し、各サイクロコンバータの出力電
流値及び点弧位相角から第１の循環電流指令値を演算し
、かつ装置全体の無効電力を検出し、それが零になるよ
うに各サイクロコンバータに与える第２の循環電流指令
値を求め、当該２つの指令値の和（：よって各サイクロ
コンバータの循環ｔｉｉ流を制御しでいる。

進相コンデンサはシステム全体の運転モードを考慮し最
適値を用意する。

これによって各サイクロコンバータの無効電力制御の応
答が改善され、出力周波数に同期した無効電力変動がな
くなり、入力電流に含まれていた基本波まわりの側帯波
を除去することができる。

また事故等によっていずれかのサイクロコンバータがゲ
ートしゃ断されでも装置全体の無効電力制御を残った正
常動作のサイクロコンバータにより、継続することが可
能となり、受電端の基本波力率を常に１に保つことがで
きるようになる。また進相コンデンサの容量も低減され
、システム全体として無駄な循環電流を流すことがなく
なり効率の良い運転が可能となる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明のサイクロコンバータ並列運転装置の実
施例の構成を示すブロック図である。

図中、ＢＵＳは３相交流電源の電線路、ＣＡＰは進相コ
ンデンサ、Ｔｒ　Ｌ　’ｒｒ　２＋　＋＋＋、　Ｔｒｎ
ｌ；！’Ｅｌ源トランス、ＣＣ１＋　ＣＣ１ｓ・・・Ｃ
Ｃｎは循環電流式サイクロコンバータ、　Ｊ　ＨＭ２１
・・・Ｍｎは交流電動機負荷である。

また制御回路として、３相電流検出器ＣＴｓ、３相電王
検出器ＰＴｓ　、無効電力演算回路ＶへＲ１比較器Ｃｑ
、無効電力設定器ＶＲＱ、制間補償回路ＨＱ（Ｓ）、フ
ィードフォワード制御回路ＦＦ’１．ＦＦ、、・・・Ｆ
Ｆｎ　、加算器ＡＤＤ、、ＡＤＤ、、、、、人ＤＤｎ、
循環電流制卸回路■。Ｃ，、Ｉ。に，・・・、工。Ｃｎ
、出力電流側他回路■ＬＣ１＋　Ｉｆ、に＋　”・＋　
ＩＩ、Ｃｎ及び位相制御回路ＰＨＣ，。

Ｐ）ＩＣ，、・・・、ＰＨＣｎ　　が用意されている。

まず、サイクロコンバータＣＣＩの通常の動作を説明す
る。第２図Ｃ二３相出力サイクロコンバータの実施例を
示す。図中ＴｒＵ　、　ＴｒＶ　、　ＴｒＷは電源トラ
ンス、ＣＣ−Ｕ、ＣＣ−Ｖ、ＣＣ−Ｗは各々Ｕ相、Ｖ相
。

Ｗ相の循環電流式サイクロコンバータ、ＬＯＡＤＩＪ。

ＬＯＡＤ、　、　ＬＯＡＤ、は第１図の電動機Ｍ１の電
機子巻線である。

Ｕ相すイクロコンバータＣＣ−Ｕの中は、正群コンバー
タｓｓｐ、負群コンバータＳＳＮ、中間タップ付直流リ
アクトルＬＱＩ　Ｉ　Ｌｏｔ　　から構成されでいる。

また、その制御回路、Ｃ０ＮＴ−Ｕ　　として、負荷電
流検出器ＣＴＬ、、正群コンバータの出力電流検出器Ｃ
Ｔ、口、負群コンバータの出力電流検出器ＣＴＮυ、加
算罪人１〜人４、比較器Ｃ，、Ｃ，、演算増幅器に０゜
Ｋ、、に、および位相制卸回路ＰＨＰ、ＰＨＮ　が用い
られる。

Ｖ相、Ｗ相のサイクロコンバータも同様に構成されでお
り、１点鎖線で囲まれた制御回路Ｃ０ＮＴ−Ｖ及びＣ０
ＮＴ−Ｗ　）−！　Ｕ相の制御回路Ｃ０ＮＴ−Ｕと同様
に構成されている。

まず、循環電流式サイクロコンバータの負荷電流制御の
動作をＵ相を例にとって説明する。

負荷電流指令ＩＬ［Ｊと実際に流れる負荷電流ＩＬＵの
検出値を比較し、その偏差ε２　”　ＩＬ　Ｕ　−Ｉ　
Ｌ　Ｕに比例した電圧をサイクロコンバータＣＣ−Ｕか
ら発生するよう（二位相制卸回路ＰＨＰ、ＰＨＮ　　を
制御する。

ＰＨＰの出力位相αＰＵに対してＰＨＮの出力位相αＮ
υは、αＮυ＝１８０°−αＰＵの関係を保つように、
増幅器に、から反転回路ＩＮＶを介しで、ＰＨＮ＋二人
力される。すなわち、正群コンバータＳＳＰの出力電圧
、Ｖデυ＝にマ・ＶＳ−αＰｔｌ　と負群コンバータＳ
ＳＮの出力電圧ｖｓｏ＝−１（ｖ’ｖａ−■αＰυは負
荷端子でつり合った状態で通常の運転が行なわれる。電
流指令傘 ＩＬｔｌを正弦波状に変化させるとそれに応じて偏差ε
３も変化し、負荷（３相交流電動機Ｍ、の電機子巻線）
に正弦波電流ＩＬＵが流れるよう（：前記αＰＵ及びα
、４Ｕが制卸される。この通常運転はＳＳＰの出力電圧
ＶＰＵとＳＳＮの出力電圧”ＮＵは等しくつり合ってい
るため、循環電流工。はほとんど流れない。

Ｖ相、Ｗ相の負荷電流検出器＋ＩＬＷも同様に制卸され
る。

次に、循環電流工。の制御動作を説明する。ここでも、
Ｕ相のサイクロコンバータを例喀二とって説明する。

循環電流Ｉｏｎは次のように検出する。すなわち、正群
コンバータＳＳＰの出力電流ＩＰＨの検出値と負群コン
バータＳＳＮの出力電流ＩＮＵの検出値の和をとり、そ
れから負荷電流ＩＬＵの検出値の絶対値を差し引いて（
１／２’）倍したものが循環電流ｌ０ｔｌである。その
関係式は次のようになる。

■。。＝（ＩＰ＋ｌＮ−ｌ１１．ＤＩ）／２このように
しで求めた循環電流ＩＯＵは、その指令値Ｉｏυと比較
される。偏差ε、＝Ｉｏυ−ＩＯｔｌ　は増幅器に１を
介して加算器Ａ、及びに４＋二人力される。

従って、位相制卸回路ＰＨＰ及びＰＨＮへの入力ε４及
びε、は各４次のようになる。

ε４＝に、・ε３＋に１φε。

ε、＝−に、・ε、十に、・ε。

故ｆ二α、υ＝１８０°−αＰυの関係はくずれ、Ｋ１
・ε鵞に比例した分だけ正群コンバータＳＳＰの出力電
圧ｖｐｔ＋と負群コンバータＳＳＮの出力電圧ｖＮυと
が不平衡４二なる。その差電圧が直流リアクトルＬＯ８
゜Ｌｏ、ｌ二印加され、循環電流ＩＯＵが流れる。循環
電流工。。が指令値工。ぴより流れすぎれば、偏差ε！
が負の値になり、ｖＰυ＜ｖＮυとなっで工ｏｔ１を減
少させる。結果的（二は循環電流ｌ０１Ｊはその指令値
■。υに等しくなるように制御される。

Ｖ＠、Ｗ相のサイクロコンバータの循環電流ＺＯＶ及び
■。Ｗもその指令値工ｏマ及びＩＯＮに従って同様に制
御される。

通常、上記循環電流指令値工。０．工０マ、工。Ｗは同
一値で与える。しかし、サイクロコンバータの電流容量
増大を抑制するために各相負荷電流の大きさに応じて配
分させる方法（特開昭５６−１３３９８２　）も提案さ
れている。

以上、第１図のサイクロコンバータＣＣ凰の基本動作を
説明した。他のサイクロコンバータＣＣ，。

・・・ＣＣｎも同様に動作する。

次に、各サイクロコンバータＣＣ１，ＣＣ，、・・・Ｃ
Ｃｎの受電端の無効電力を制御するフィードフォワード
制御回路ＦＦ、　、　ＦＦ１．・・・ＦＦｎの動作説明
を行う。

第３図は、サイクロコンバータＣＣ１の受電端の無効電
力を制卸するフィードフォワード制御回路の実施例を示
す構成図である。

図中ｓ　ＫｆｆＵ＋Ｋｆｆ’ｌ’＋に４Ｗ及びＫａ　　
は演算増幅器、Ｌλ（０゜ＬＭｖ、ＬＭｗはリミッタ回
路、ＳＱＵ、ＳＱｖ、ＳＱｗは２乗演算回路、ＳＱ几ｕ
　、５ＱＲｖ　、ＳＱＲｗは平方根演算回路、ＭｙｐＭ
ｙ　、Ｍｙは乗算器、ＤＩＶは割算器、ＡＤ１〜ＡＤ８
は加算器、ＶＲはＣＣ，の受電端の無効電力設定器であ
る。

まず、第２図に示し九〇〇、の制御回路から位相制卸入
力電圧Ｖα１１　＋”ａｙ　＋ｖｆｆＷを取出し、第３
図のフィードフォワード制御回路ＦＦ、ｌ二人力する。

Ｖασは第２図の増幅器Ｋｔの出力信号を取出したもの
で、に）αＰＵと−に）αＮｕの平均値に比例した値を
とる。

故にＶαＵを増幅器にαυによって定数倍することによ
り点弧制御角αＵの余弦値に）αＵが求められる。次（
ニリミツタ回路ＬＭυは一１≦１αＵ≦１の条件を満足
させるために、増幅器にαυの信号の上限及び下限を決
定するものである。この信号を２乗演算回路ＳＱｏで２
乗し、加算器ＡＤ、ｌ二人力する。ＡＤ、では単位電圧
１から前記ＳＱυの出力信号を差し引き、その結果、１
−に）９αＵが求められる。これを次の平方根演算回路
ＳＱ几Ｕを通してｓｉｎαｕ＝ＪＴフ基ｌＣが求まる。

同様（二ＶｅｔｖからｓｉｎαＶがまたＶＩｘ、からｓ
ｉｎαＷが求められる。

次（二、第２図の各相サイクロコンバータの負荷電流の
絶対値ＩＩＬＩＪＩ　、ｌ■Ｌｖｌ　、ｌｘＬｗｌを取
り出し第３図のフィードフォワード制御回路ＦＦ、の乗
算器、ＭＯ，Ｍｙ、　Ｍ、　　Ｃ入力する。乗算器Ｍυ
は上記負荷電流の絶対値ＩＩＬＯＩ　＋＝前記５ｉｎａ
υを乗じで、１ＩＬｏｌ・ｓｉｎαＵを求めるもので、
同様１：ＭマＣ二よっでｌｘｔ、ｖｌ・ｓｉｎαマが、
またＭｗｌ二よって、ＩＩＬＷＩ・ｓｉｎαＷが求めら
れる。これらの信号を加算器ＡＤ、及びＡＤ、−二よっ
て加え合わせ、次の加算尋人Ｄ６に入力する。無効電力
設定器ＶＲは、仮想の進相コンデンサ（＝流れる進み電
流Ｉｃａｐｔ　に対応して、信号Ｉｃａｐ１　を発生す
るもので、サイクロコンバータＣＣ，の受電端の基本波
力率を１にする場合、Ｉｃａｐｔ　＝　Ｉｃａｐｔ／に
１ に、は変換定数 に設定される。ただし本発明装置では、進相コンデンサ
ＣＡＰはサイクロコンバータ全体の受電端に一括して接
続されているので、Ｉｃａｐｔは実在しない。サイクロ
コンバータＣＣ８，ＣＣ，、・・・ＣＣｎの容量が同一
の場合、上記仮想の進み電流Ｉｃａｐ１は進相コンデン
サＣＡＰに流れる電流Ｉｃａｐの（１／ｎ　）とすれば
よい。各サイクロコンバータの容量が異なる場合ｆ二は
、その容ｊｌに比例させてＩｃａｐｘ　を仮定すること
ができる。

上記のことを言いなおすと、Ｉｃａｐ　＝　１ｃａｐｘ
　／に重に設定した場合、サイクロコンバータＣＣ，は
仮想の進み電流１．ｃａｐｌを打ち消すだけの遅れ電流
Ｉａｌム０？−１をとることになる。

加算器ＡＤ、はＶＲの出力信号Ｉｃａｐから加算器ＡＤ
。

の出力信号 ｌＩＬｏｌ−ｓｉｎＣｔｇ＋１１１ｙｌ−ｓｉｎαＶ→
刊ＩＬ、　ｌ　−ｓｉｎαＷを差し引くもので、次の増
幅器Ｋａ　によって１／２倍される。一方、加算器り、
とＡＤ、によって、５ｉｎａロ十ｓｉｎαマ十ｓｉｎα
Ｗを求め、割算器ＤＩＶｃ入力する。

ＤＩＶの出力信号工０１は次のように与えられる。

各相サイクロコンバータの循環電流工。。、工。。、工
。１は上記指令値ｒ：＋　＝Ｉ：ｏ　”Ｉ：マ＝ＩＯＷ
に等しくなるようｉ二制卸される。

第４図は、サイクロコンバータＣＣ１の入力側の１相分
の電圧電流ベクトルを示すもので、ｖ８Ｉは電源電圧、
■ａＩは電源電流（仮想）　、Ｉｃａｐｚは進相コンデ
ンサの進み電流（仮想）、工。。Ｏ）Ｉ。。Ｖ＋Ｉ。。

７は各相サイクロコンバータの入力電流、ｌ８ｆａＰは
Ｕ相すイクロコンバータの正群コンバータＳＳＰの入力
電流％　工ｓｓｓは同じく負群コンバータＳＳＮの入力
電流、Ｉｎム０！−２はサイクロコンバータＣＣ，全体
の遅れ無効電流を各々表わしている。

Ｕ相すイクロコンバータの場合、ある瞬時、正群コンバ
ータｓｓｐは点弧制御角αＰυで循環電流Ｉｏｎと負荷
電流Ｉ、υが流れる。故に変換定数をに１とすれば、ｓ
ｓｐの入力電流ｘｓｓｐの大きさは、ｋｓ　（ＩＯ，＋
ｌＩＬ、ｌ　） となる。また、負群コンバータは点弧制御角αＮＵＳ１
８０°−αｐｕで、循環電流ＩＯＵが流れる。故にｘｓ
ｓｓの大きさは、ｋＩ・ｌ０ｔｌである。従って、Ｕ相
すイクロコンバータの入力電流Ｉ００υは図示のように
なり、その無効電流成分、ｌ１ｌｌ！ＡＯ？−０は１Ｉ
ＲＩＩＡ□？　−ｕ　＝　ｌ５Ｐ５ｊｎαｐｏ＋ｌ５ｓ
Ｈ０ｓｉｎαＮ。

＝に１にＩｏｔ＋＋１ＩＬｕｌ）ｓｉｎα０となる。

同様に、Ｖ相及びＷ相のサイクロコンバータの無効電流
成分ＩＲＩムＯ？−Ｖ存びＩＲＩＩムＯ？−Ｗは次のよ
うに与えられる。

ＩＲｍａａチーｖ　＝　ｋｌ　に°Ｉｏｖ＋　ｌ　ＩＬ
Ｖ　ｌ）’ＳｊｎαマＩＲＩＩ□。Ｔ−Ｗ　＝　ｋｌ・
に・ＩＯＷ＋１ＩＩｉＷＩ）・ｓｉｎ（Ｅｗサイクロコ
ンバータＣＣ，の全体の遅れ無効電流ＩＲＩＡＯ？−１
はこれらを合成したもので、次式のようになる。

Ｉ、諺Ａ（１？−１”ＩＲＩＡＯチーσ＋ＩＲｊＡＯ丁
−Ｖ＋ＩＲｍＡＯチーＷ＝に、　に・ＩｏＵ＋ｌＩｒ、
ｏｆ）・ｓｉｎαＵ＋に、　に−Ｉｏｖ＋１１１．Ｙｌ
）−ｓｉｎｃｔｖ＋に、に・Ｉｏｗ＋ＩＩＬｗｌ）ｓｉ
ｎαＷここで、前述のように循環電流ｌ０ＩＪＩＩＯＶ
＋ＩＯＷをフィードフォワード制御回路ＦＦ１からの循
環電流指令値ＩＯ，ｒ２従って制御すると、上記工ａｇ
ム０ｉ−１は次のようＩ：なる。

ＩＲＩＡＱ？−１＝に＋　　に＠Ｉｏｔ　　＋　　ｌＩ
　Ｌｔ＋　１）−ｓｉｎαＵ＋に、　に・Ｉｏｌ　＋ｌ
Ｌ、ｖｌ）・５ｉｎｃｔｙ十に、　に・工。１　＋ＩＩ
ＬＩＦ＋）・５ｉｎｃ！ｙ＝２ｋｌ　Ｉｏｌ　（ｓｉｎ
α（１−４−ｓｉｎαｖ＋５ｉｎｃｔ、）＋　ｋｔ　（
Ｉ　ＩＬｏ　１ｓｉｎαｇ＋　ＩＩｔ、ｖｌ−”　ｓｉ
ｎαｖ＋１ＩＬＩｙｌｓ＋ｎαい＝　ｋｌ−Ｉｃａｐ Ｉｃａｐｓ＝Ｉｃａｐｘ　／に、　ｌ：設定すれば、サ
イクロコンバータＣＣ，の遅れ無効電流Ｉ、■ＡＯ？−
１は、仮想の進み電流Ｉｃａｐｔ　＋＝等しくなり、そ
の結果、仮想の電源電流Ｉｓ＋　＝　Ｉａｉムｏｔ−ｔ
　＋Ｉｃａｐｔは電源電圧Ｖ８．と同相成分だけとなる
。すなわち、ＣＣ，の受電端の基本波力率は１寵＝制御
されること（；なる。

実際には、Ｉｃａｐｘ　は存在しないので、ＣＣＩに遅
れ無効電流”ｎＭＡＱＴ−１”一定が流れた結果、ＣＣ
１の電源電流としでは、工１１とＩＲＩＩＡＱ？−のベ
クトル和の電流が流れ、全体のサイクロコンバータの受
電端に接続された進相コンデンサＣＡＰの進み電流Ｉｃ
ａｐの一部Ｉｃａｐｘ　と上記遅れ電流１１１１ｊＡＯ
？−１が打ち消し合うこと」；なる。

他ノサイクロコンバータＣＣ，，・・・ＣＣｎも同様に
制御され Ｉ風ｍムｏｔ−ｔ　　＝　　Ｊ　　＊　　ＩｃａｐｚＩ
ｉｍＡａｙ−ｓ　＝　ｋｌ　＠　Ｉｃａｐ３工１ｌＡＯ
？−ｎ　＝　ｋｌ　Ｉｃａｐｎとなる。これらのサイク
ロコンバータの遅れ電流の和、ＩＲＩＡ（＋？−１＋Ｉ
ｙｖＡｏチーｔ　＋−＋Ｉｘｍｉｏ？−ｎが第１図の進
相コンデンサＣＡＰに流れる進み電流Ｉｃａｐに等しく
なるよう（二上記指令値Ｉｃａｐ１．　Ｉｃａｐｚ、−
・Ｉｃａｐｎ　　を与えでやれば、全体の受電端の無効
電力は零となり、力率＝１の運転ができる。

このよう（二、フィードフォワード制御Ｃ二よれば、サ
イクロコンバータに流すべき循環電流の値を位相制御信
号と負荷電流（出力電流）の値から演算しで与えでいる
ため、従来の無効電力検出に伴なう検出遅れや、むだ時
間が問題にならなくなり、追従性の良い制御系を構成す
ることができる。

しかし、事故等の原因（二より、サイクロコンバータＣ
Ｃ，、ＣＣ，、・・・ＣＣｎの中の１台又は数台がゲー
トしゃ断された場合、 Ｉｃａｐ　＝　ＩａｓＡａ〒−＋　＋　Ｉａｉｉｏ′ｆ
−ｔ　＋　−−−…＋ＩＦＩＩＩλ０？−ｎの関係が成
り立たなくなり、受電端の力率は進みとなり、系統の電
圧を上昇させる等の悪い影響を与える。

そこで、本発明装置では、全体の受電端の無効電力を監
視し、それが指令値（ニ一致するように制御している。

以下、その動作説明を行なう。

第１図において、装置全体の受電端の無効電力Ｑｙを検
出する。第１図の３相電流検出器ＣＴｓ及び３相電圧検
出器ＰＴ、　ｌ二よって受電端の電流、電圧を検出し、
無効電力演算回路ＶＡＲ（二人力する。

ＶＡＲでは、３相検出電圧を９０’だけ位相をずらし、
その値に各相検出電流を乗する。そして、３相分加えた
ものが、受電端の無効電力検出値（瞬時値）Ｑ？となる
。

当該無効電力検出値Ｑｖ　とその指令値Ｑ？　　を比較
器Ｃｑｌ二人力し、その偏差εｑ＝Ｑ↑−Ｑ？を求める
。

当該偏差εｑ　を次の制卸補償回路ＨＱ（に）に入力し
、比例増幅あるいは積分増幅を行う。）Ｉ、（Ｓ）の出
カニ。↑がサイクロコンバータの第２の循環電流指令値
となるもので、加算器ＡＤＤ、　ｌ二よって、フイード
フオワード制御回路ＦＦ１からの出力信号、すなわち第
１の循環電流指令値Ｉｏ１と加え合わせられ、ＣＣ。

の循環電流指令値、工。、＋Ｉ。１が与えられる。サイ
クロコンバータＣＣ３の各相の循ＢＲＱ　ａ　Ｉ。ＵＪ
Ｑマ。

Ｉｏｙは上記指令値ＩＯ＋＋ＩＯ？（ニ一致するように
制御されることは前に説明した。

他のサイクロコンバータＣＣ，，・・・ＣＣｎ　モ同様
に制御される。

各サイクロコンバータＣＣ，，ＣＣ，、−０，ＣＣｎが
正常に動作しでいるときは、フィードフォワード制御に
よって、 ｌＣａ１）”　Ｉｎｍｈｏ！−＋　＋Ｉｎｘｈｏｔ−ｔ
−＋　“−−−＝　＋　　Ｉｎ＊ｈａｔ−。

が満足され、第１図の無効電力指令値Ｑ？＝Ｏとした場
合、Ｑｖ’＝　ＱＴ　＝　０となって、偏差εｑはほと
んど零となっている。故に、Ｈ４５）からの出力信号ｒ
ｏｔも大略零となる。

ここで、ＣＣ，が事故により、ゲートしゃ断されたと仮
定すると、工ＩＬＩＡＯチーｒ　＝　０となり、受電端
の無効電力Ｑ！は進みとなって負の値になる。故に偏差
、εＱ＝Ｑ？−Ｑ〒は正の値となって、第２の循環電流
指令値１０Ｔを増大させる。従−って、他のサイクロコ
ンバータの循環電流はＩＯ？が増加した分だけ増大し、
遅れ無効電力をふやす。その結果Ｑｔ　は進みからに４
＋ニなって、Ｑｔ＝（ｈ　＝　Ｏとなって落ち着く。

次（ニサイクロコンバータＣＣ１，ＣＣ，、−０，ＣＣ
ｎの中の１台もしくは複数台が過負運転されたときの制
御動作を説明する。

第１図の装置においで、加算器ＡＤＤ１．人ＤＤ、。

・・・、ＡＤＤｎの出力は、リミッタ回路を介して、最
小の循環電流は常時流れるよう（二指令値を与えるよう
１ニしている。すなわち、ＣＣ，の循環電流指令値＊　
　　　　＊ ■引＋ＩＯ？がΔ工ｏより太きければＩＯ１＋ＩＯ？を
そのまま与え％　　工０１＋”。ＴくΔＩ、となった場
合１；は、ΔＩ。

を与、えるようにしている。

ＣＣ□が過負荷運転された場合、前喚；述べた式で、Ｉ
ｃａｐ１＝一定で与えでおり、■。１く０　となってし
まう。Ｉｏｙ”ｗＯとすれば、ＩＣ１ｌ＋ＩＯ？　＜　
０　　となり、”ｏ１＋工ａｔ　＜ΔＩｏとなる。故１
ニ一定の循環電流指令値ΔＩｏが与えられ、 Ｉｃａｐ　＜　ｒｎｍムｏｔ−ｒ　＋ＩｘｍＡｏｙ−ｔ
　＋−曲＋Ｉｍｍｈｏｔ−ａとなって、ＱＴ　は遅れと
なる。

故１＝偏差εＱ＝Ｑ？　　Ｑｔは負の値となって、第２
の循環電流指令値工ｏｔを負の値Ｉ：する。従って、他
のサイクロコンバータｃｃ、　、　ｃｃ、　、・・・Ｃ
Ｃｎの循環電流指令値も減少し、結果的にＱ？　”ｗ　
Ｑｔ　＝　Ｏｌ二なるように制御される。

すなわち、サイクロコンバータＣＣ，、ＣＣ，、・・・
ＣＣｎの中の１台ないしは数台が過負荷運転となっても
、他のサイクロコンバータが軽負荷であれば、当該軽負
荷運転時のサイクロコンバータの循環電流を小さくし、
全体の受電端の力率は１に保持されるのである。このと
き過負荷運転されているサイクロコンバータにも最小の
循環電流は流れるように制御されるため、各サイクロコ
ンバータとも循環電流式サイクロコンバータの良好な特
性を失うことはない。

さらに、装置の大部分のサイクロコンバータが過負荷運
転された場合、各サイクロコンバータには最小の循環電
流だけは流れるようミニ制御される結果、受電端の無効
電力Ｑ！は遅れとなり、力率＝１は満足されなくなる。

しかし過負荷運転はひんばんに発生するものではなく、
ましで大部分のサイクロコンバータが過負荷になること
はまれである。故に、電源系統へ及ぼす影響も少ないも
のである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明装置によれば、次のような効果が期
待できる。

■　電源系統に非循環電流式サイクロコンバータや補機
等が接続されても、それらを含めた全体としての入力力
率を１に保つことができる。

■　事故等１：より、１台又は数台のサイクロコンバー
タがゲートしゃ断された場合でも、他の正常ナサイクロ
コンバータＣ；よって受電端の無効電力を継続して制御
することができ、電源系統への影響を最小限１：くい止
めることができる。

■　通常の運転では、フィードフォワード制御によって
、追従性の良い無効電力制卸が可能となり、出力周波数
１＝同期した無効電力変動がなくなり、従来、非常に有
害とされていた入力電流の基本波まわりの高調波（側帯
波）を取り除くことができる。

■　受電端に接続される進相コンデンサの容量は、複数
台のサイクロコンバータの運転モードを考慮して最適値
に選ぶことができ、容量を低減させることができる。

■　また、無駄な循環電流を流すことがなくなり、電源
トランスや変換器の容量も低減させることができる。同
時に効率の良い運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のサイクロコンバータ並列運転装置の
実施例を示す構成図、第２図は第１図の装置のサイクロ
コンバータの実施例を示す構成図、第３図は、第１図の
装置のフィードフォワード制卯回路の実施例を示す構成
図、第４図は、第３図の回路の動作を説明するだめの受
電端の電圧、電流ベクトル図、第５図は従来のサイクロ
コンバータの並列運転装置を示す構成図である。 ＢＵＳ・・・３相交流電源の電線路 ＣＡＰ・・・進相コンデンサ Ｔｒｌ　、Ｔｒ２１・−、Ｔｒｎ　、・・電源トランス
ＣＣ，、ＣＣ，、・・・、ＣＣｎ・・・サイクロコンバ
ータＭ１９Ｍ！、・・・Ｍｎ　　・・・交流電動機負荷
ＣＴＩＩ・・・３相電流検出器 ＰＴ、・・・３相電圧検出器 ＶＡＲ・・・無効電力演算回路 ＦＦ、　、　ＦＦ、　、・・・ＦＦｎ・・・フィードフ
ォワード割部回路ＡＤＤ、、　ＡＤＤ、、　、Ｊ）Ｄｎ
　９８．加算器工ｏＣ＋　＋　Ｉｏ”！＋　−＋　Ｉｏ
Ｃｎ　　−循環電流制御回路ＩＬＣ１，ＩＬＣ，、・・
・、　ＩＬＣｎ　　・・・出力電流制御回路ＰＨＣ，，
ＰＨＣ，、−−０，ＰＩ−ＩＣｎ−位相制御回路代理人
　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　王侯弘文 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源と、当該交流電源に並列接続された複数台の循
   環電流式サイクロコンバータと、当該各サイクロコンバ
   ータから電力供給を受ける複数台の負荷と、前記交流電
   源の受電端に接続された進相コンデンサと、前記各サイ
   クロコンバータの出力電流を制御する手段と、前記各サ
   イクロコンバータの循環電流を制御する手段と、当該出
   力電流制御手段及び循環電流制御手段からの出力信号に
   応じて前記各サイクロコンバータの点弧位相角を制御す
   る手段と、前記各サイクロコンバータの出力電流値及び
   点弧位相角に基づいて前記各循環電流制御手段に与える
   第１の循環電流指令値を演算する手段と、前記交流電源
   の受電端の全体の無効電力を制御するため、前記各サイ
   クロコンバータの循環電流制御手段に第２の循環電流指
   令値を与える手段とからなるサイクロコンバータの並列
   運転装置。