JPS61128792A - 電圧形インバ−タの電源回生方式 - 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〕 この発明は、１甑、逆菅換器からなり循環電流無し方式
で運転されるサイリスタ変換装置を介して直流給電され
る電圧形パルス幅変調（ＰＷＭ）インバータにおける電
源回生方式に関する。

〔従来の技術〕

第２図はかかる電源回生方式の従来例を示す構成図であ
る。

まず、その主回路は、３相交流電源１に逆並列接続の三
相ブリッジ整流回路（サイリスタ変換器２ｊ２’）を接
続し、その直流側に直流リアクトル４および平滑コンデ
ン？５からなるフィルタ回路を介してインバータ３に接
続し、その交流側に誘導機７を接続して構成される。

インバータ３の制御には、例えば公知の周波数速応形ベ
クトル制御方式が採用され、具体的には電流検出用変換
器１０′、速度検出器８．速度設定器３７．速度調節器
（ＡＳＲ）３＜Ｓｊベクトル演算器３４．電流調節器（
ＡＣＦＬ）３３．パルス幅変調器６２およびペース駆動
回路３１等より構成される。

その動作は次のとおりである。速度調節器（Ａ５Ｒ）５
６は、設定器６７を介して与えられる速度設定値ｎ１と
速度検出器８にて検出される速度実徐値ｎとの偏差を零
にすべく所定の演算を行ない、所定の操作出力を出す。

人５Ｒ５６の出力はトルク指令（トルク電流指令ｌＴ＊
）となり、ベクトル演算器３４に与えられる。ベクトル
演算器３４はトルク指令値＜　ｔ？”　）　ｐ検出器８
で検出された速度実際値ｎ、その内部で予め設定された
磁束指令１ｉ！（Φ０）および誘導機７の２次側抵抗値
等から、誘導機７の１次電流指令値（ｉ１＊）をベクト
ル演算し、とれを出力する。この１次電流指令値（１１
”）と変流器１０′にて検出される１次電流指令１ｆ［
（ｔｌ）との偏差は電流調節器３３に与えられ、これに
より電流調節器３６はこの偏差を零にすべく所定の操作
出力を出してパルス幅変調器３２に与える。パルス幅変
調器３２はＡＣＲ３５を介して与えられる変調波制御信
号（Ｍ）と所定搬送波信号（Ｃ）との比較を行ない、そ
の結果に応じた所定のオン、オフ信号（ＰＷＭ信号）を
出力し、ペース駆動回路３１を介してインバータ３の所
定のトランジスタを動作させることにより、所定三相交
流電圧を発生し、負荷７を駆動する。

一方、電源側変換器２，２′はいわゆる循環電流無し方
式で運転さ昨る一方、その制御としては例えば電流マイ
ナループ付電圧制御方式が用いられ、具体的には電流検
出用変流器１０．整流器１１゜電圧設定器２９．変換器
切替回路２８．電圧調節器（人ＶＲ）２７．電流調節器
（ＡＣＲ）２６゜位相角発生器２２．ゲートパルス発生
器２１および２１′等より構成される。

その動作は次のとおりである。電圧調節器（ＡＶＲ）２
７は、電圧設定器２９からの設定値と直流中間電圧検出
値との偏差を零にすべく所定の演算を行ない、その結果
を電流指令値として出力する。電流調節器（ＡＣＦＬ）
２６はこの電流指令値と変流器１０および整流器１１を
介して得られる電流実際値との偏差を受け、この偏差に
応じた出力を位相角発生器２２に与えて位相制御角を調
節する。位相角発生器２２の出力はゲートパルス発生器
２１．２１’に与えられ、それぞれの変換器２゜２′に
ゲートパルスとして与えられる。変換器切替回路２８は
順、逆変換器２，２′の切替えを行なうために設けられ
、例えば電流指令方向（例えば、ＡＶＲ２７の出力が正
であれば駆動、負であれば制動）が切替ると、まず位相
角発生器２２にパルスシフト指令（位相角を最大遅れ位
相角にして電流を零に絞る指令）を与えて電流を減少さ
せ、この電流が零になったことを確認して今まで選択さ
れていたゲートパルス発生器２１または２１′をしゃ断
した後、逆側のゲートパルス発生器２１または２１′を
選択し、その後は位相角発生器２２に与えたパルスシフ
ト指令を解除して変換器２゜２′の切替えを行なう。

かかる構成において、電源側変換器は通常、電源回生無
しの場合はダイオード整流器として運転され、電源回生
を行なう場合は変換器として運転される。このときのそ
れぞれの出力電圧Ｅｄは、次式の如く表わされる。

ダイオード整流器としての場合 Ｅｄ−Ｒｄｎ　　　　　　　　　　　　　・−”　（１
）変換器としての場合 Ｅａ　−Ｅｄｏ　＊　ｃｏｓα　　　　　　　　　−−
−−−−（２）たｙし、Ｅｄｏは無制御時の最大値流中
間電圧、αは位相遅れ角である。つまり、電源回生を行
なう場合は、回生時の転流余裕角βに対応する位相遅れ
角αの余弦値、すなわちｃｏｓａ分だけ直流中間回路電
圧を電源回生無しの場合よりも下げる必要がある。この
ため、従来は電源回生を要するときＫは、回生時に電源
側逆変換器が転流可能となるように直流中間電圧を予め
下げて駆動、制動運転を行なうようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようにすると、電源側変換器の能力が充分に生か
されないばかりでなく、例えば制動トルクの万が駆動ト
ルクよりも小さくて済む負荷（現実には、このようなタ
イプのものが多い。）を駆動するには適さないという問
題がある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明は
、電源回生有りの場合でも、駆動時には直流中間回路電
圧をその最大値で運転できるようにして電源側変換器の
有効利用を図るものである。すなわち、直流中間回路に
は発電制動回路を一般けるとともに、駆動時には順変換
器の位相遅れ角を直流中間回路電圧が最大となるようＫ
その制御を行なう一方インバータもその出力電圧がこの
最犬直に等しくなるように制御し、制動時には上記発電
制動回路により回生エネルギーを消費させて直流中間回
路電圧を逆変換器が転流可能な値に迄下げる一方インバ
ータもその出力電圧をこの直まで下げて電源回生するよ
うにしたものである。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す構成図である。

これは第２図と比較すれば明らかなようく、主回路には
直流中間回路の平滑コンデン？５に発電制動回路６を並
列接続した点、インバータ制御回路にはＡＳＲ３６の出
力すなわちトルク指令をトルク指令切替回路３５ｆ：、
介してベクトル演算器３４に与えるとともに、制動時に
は電動機励磁電流を下げるための所定の指令をベクトル
演算器３４に与えるようにした点、また駆動／制動モー
ドの検出用として変圧器９．整流器１１および電圧比較
器１２を付加した点、さらに駆動／制動モード切替のた
めの制御回路１６を設けた点などが特徴である。なお、
サイリスタ変換器２，２′を、こへでは位相角設定器２
４．２４’にて設定される固定位相角で制御して直流中
間電圧を発生させるようにした点も異なるが、これは本
質的なものではなく、第２図と同じく電流マイナループ
付電圧一定制御を行なうよプにしてもよいものでおる。

また、電流制限調節器２３および電流制限設定器２５は
、種々の原因によって発生する過電流を抑制するために
設けられる。

こ〜で、駆動から制動モードへの切替動作について説明
する。

まず、制御回１ｉ１１３は、Ａｓ　ＦＬ５６の出力であ
るインバータのトルク指令方向と検出器８による電動機
回転方向から制動モードであることを判別すると、トル
ク零指令をベクトル演算器３４に与えるべ（トルク指令
切替回路３５を動作させるとともに、電動機電圧を下げ
るため、すなわち励磁電流を下げるための指令をベクト
ル演算器３４に与える一方、サイリスタ変換器制御回路
の位相角発生器２２．２２’にパルスシフト指令を与え
、変換器電流を零にすべくゲート回路２１．２１’をし
ゃ断するとともに、発電制動回路６を駆動し、コンデン
サ５のエネルギーをこの発電制動回路６内に設けられた
抵抗器で消費させ、コンデンサ電圧を下げる。したがっ
て、発電制動回路６は、少なくとも抵抗とスイッチング
素子との直列回路より構成される。そして、コンデンサ
電圧（直流中間回路電圧）が逆側位相角設定器２４′で
予め設定された位相角に相当する電圧、すなわち転流可
能電圧になったことが電圧比較器１２で検出されると発
電制動回路６をしゃ断し、ゲートパルス発生器２１′へ
のパルスしゃ断信号を解除するとともに、位相角発生器
２２．２２’に対するパルスシフト指令を解除し、電源
回生制動を始める。同時に、トルク指令切替回路５５に
対するトルク零指令も解除してインバータによる回生制
動を行なう。

〔効果〕

この発明によれば、電源回生の有無にかかわらず駆動時
の直流中間電圧ＥｄをＥｄ　＝　Ｅｄａ　、すなわちダ
イオード整流電圧相当としたので、電動機電圧をこれに
対応した電圧にすることができ、電源側変換器の有効利
用を図り得る利点がもたらされる。したがって、この発
明は制動トルクの万が駆動トルクよりも小さな負荷を駆
動する場合に使用して好適である。なお、この発明によ
り新たに設げられる発電制動回路は、コンデンサがもっ
ているエネルギーの高々１０数％分を回生時の短時間内
に消費するだけのものでよいため、これを設けたことに
よる負担増は殆んど無視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は従来
例を示す構成図である。 符号説明 １・・・・・・交流電源、２，２′・・・・・・サイリ
スタ変換器、６・・・・・・インバータ、４・・・・・
・直流リアクトル、５・・・・・・平滑；ンデ／す、６
・・・・・・発電制動回路、７・−・・・・誘導電動機
、８・・・・・・速度検出器、１０，１０′・・・・・
・交流変流器、１１・・・・・・整流器、１２・・・・
・・比較器、１３・・・−・・制御回路、２１．２１’
・・・・・・ゲートパルス発生器、２２，２２’・・・
・・・位相角発生器、２３・・・・・・電流制限調節器
、２４．２４’・・・・・・位相角（α、β）設定器、
２５・・・・・・電流制限値設定器、２６．５５・・・
・・・電流調節器（ＡＣＲ）、２７・・・・・・電圧調
節器（ＡＶＲ）、２８・・・・・・変換器切替回路、２
９・・・・・・電圧設定器、３１・・・・・・ベース駆
動回路、３２・・・・・・ＰＷＭ変調器、３４・・・・
・・ベクトル演算器、３５・・・・・−トルク指令切替
回路、６６・・・・・・速度調節器（人ＳＲ）、３７・
−・・−・速度設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 順、逆変換器からなり循環電流無し方式で運転される変
   換装置を介して直流給電される電圧形インバータにおい
   て、その直流中間回路に発電制動回路を設け、駆動時に
   は前記順変換器の位相遅れ角を直流中間回路電圧が最大
   となるようにその制御を行なう一方前記インバータもそ
   の出力電圧が該最大値に等しくなるように制御し、制動
   時には前記発電制動回路にて回生エネルギーを消費させ
   ることにより直流中間回路電圧を前記逆変換器が転流可
   能な値に迄下げるとともにインバータもその出力電圧を
   該転流可能電圧に迄下げて電源回生を行なうことを特徴
   とする電圧形インバータの電源回生方式。