JPH0669316B2 - Power regeneration control circuit for power converter - Google Patents

Power regeneration control circuit for power converter

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JPH0669316B2
JPH0669316B2 JP58116593A JP11659383A JPH0669316B2 JP H0669316 B2 JPH0669316 B2 JP H0669316B2 JP 58116593 A JP58116593 A JP 58116593A JP 11659383 A JP11659383 A JP 11659383A JP H0669316 B2 JPH0669316 B2 JP H0669316B2
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power
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power supply
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敏雄 松本
康之 井上
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Yaskawa Electric Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流電圧中間回路を有する電力変換装置、つ
まり電圧形インバータにおいて、電力回生を行う制御回
路に関する。
The present invention relates to a power converter having a DC voltage intermediate circuit, that is, a control circuit for performing power regeneration in a voltage source inverter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電磁接触器等による極性切換方式を除いて、直流電圧中
間回路を有する電圧形インバータにおいては、直流電流
中間回路を有する電力変換装置つまり電流形インバータ
とは異なり、電力回生を容易に行うことはできない。
With the exception of the polarity switching method using an electromagnetic contactor, etc., in a voltage source inverter having a DC voltage intermediate circuit, unlike a power converter having a DC current intermediate circuit, that is, a current source inverter, power regeneration cannot be performed easily. .

しかしながら、従来、50KVA程度までの直流および交流
電動機用の電力変換装置には、パワートランジスタを用
いたPWM制御方式またはその変形で直流電圧中間回路形
のものが特にサーボドライブの領域において多く用いら
れている。従来のこの形式の電力変換装置では、前述の
回生電力は直流電圧中間回路のコンデンサに並列に、回
生運転時に閉じられるスイッチを介して接続される抵抗
器によってジュール熱として消費させるのが大部分であ
る。
However, conventionally, as a power converter for DC and AC motors up to about 50 KVA, a DC voltage intermediate circuit type is often used in a servo drive area by a PWM control method using a power transistor or a modification thereof. There is. In the conventional power converter of this type, most of the regenerative power is consumed as Joule heat by a resistor connected in parallel with the capacitor of the DC voltage intermediate circuit via a switch closed during regenerative operation. is there.

この回生電力は大容量のドライブシステムまたは頻繁に
正逆運転や加減速運転を繰返すものほど無視し得なくな
るとともに、回生電力を消費させる抵抗器も大型にな
り、発熱に対する考慮が必要になってくる。
This regenerative power cannot be ignored as large-capacity drive systems or those that frequently repeat forward / reverse operation and acceleration / deceleration operation, and the resistor that consumes the regenerative power also becomes large and it is necessary to consider heat generation. .

従来から直流電圧中間回路を有する電力変換装置では、
交流電源と直流電圧中間回路との間に設けられるコンバ
ータは純ダイオードブリッジとして構成されているた
め、負荷電動機から交流電源への電力回生が不可能であ
り、負荷電動機の回生運転時の電力の処理が不具合であ
った。
Conventionally, in a power conversion device having a DC voltage intermediate circuit,
Since the converter provided between the AC power supply and the DC voltage intermediate circuit is configured as a pure diode bridge, it is not possible to regenerate power from the load motor to the AC power supply, and the processing of power during regenerative operation of the load motor is not possible. Was a problem.

このような不具合を解消させるために2組のコンバータ
を逆並列に接続するダブルコンバータ方式も存在する
が、装置が大がかりになってしまうので、あまり実用さ
れていない。
There is also a double converter system in which two sets of converters are connected in anti-parallel in order to solve such a problem, but it is not practically used because the device becomes bulky.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

従って本発明は、コンパクトで経済的に、かつシンプル
な制御で電力を良好に回生しうる電力変換装置の電力回
生制御回路を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a power regeneration control circuit of a power conversion device which is compact, economical, and can satisfactorily regenerate power with simple control.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

上記目的を達成するために本発明は、コンバータの各ア
ーム素子のダイオードにそれぞれ自己消弧可能な半導体
スイッチング素子を逆並列に接続し、この半導体スイッ
チング素子を交流電源電圧の検出結果に基づいて制御す
ることにより回生制御を行い、直流電圧中間回路の電圧
をほぼ一定に制御するようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention connects a diode of each arm element of a converter with a semiconductor switching element capable of self-extinguishing in anti-parallel, and controls the semiconductor switching element based on the detection result of the AC power supply voltage. By doing so, regenerative control is performed, and the voltage of the DC voltage intermediate circuit is controlled to be substantially constant.

すなわち本発明は、ダイオードとそれに逆並列に接続さ
れた自己消弧可能な半導体スイッチング素子からなるア
ーム素子をブリッジ結線してなり、交流端子が交流電源
に接続されるコンバータと、このコンバータの直流出力
端子間に接続されたコンデンサを有する電流電圧中間回
路と、自己消弧可能な半導体スイッチング素子とそれに
逆並列に接続された還流ダイオードからなるアーム素子
をブリッジ結線してなり、直流端子が直流電圧中間回路
に接続され、交流端子が負荷電動機に接続されるインバ
ータとにより構成された電力変換装置の電力回生制御回
路であって、コンバータに入力される交流電源電圧を検
出する電圧検出回路と、この電圧検出回路によって検出
された交流電源電圧と通電幅制御電圧との比較結果に基
づいて、交流電源電圧に位相同期した通電幅制御信号を
得る通電幅演算手段と、この通電幅演算手段によって得
られた通電幅制御信号に基づいてドライブ制御信号を形
成しコンバータの半導体スイッチング素子に力行運転時
を含めて常時供給するドライブ回路とを具備したもので
ある。
That is, the present invention comprises a diode and an arm element composed of a semiconductor switching element which is connected in anti-parallel to the diode and which is capable of self-extinguishing, and is bridge-connected, and a converter whose AC terminal is connected to an AC power supply, and a DC output of this converter A current-voltage intermediate circuit having a capacitor connected between terminals, a semiconductor switching element capable of self-extinguishing, and an arm element consisting of a freewheeling diode connected in anti-parallel with it are bridge-connected, and the DC terminal has a DC voltage intermediate A power regeneration control circuit of a power conversion device configured by an inverter connected to a circuit and having an AC terminal connected to a load motor, the voltage detection circuit detecting an AC power supply voltage input to the converter, and this voltage. Based on the comparison result of the AC power supply voltage detected by the detection circuit and the conduction width control voltage, the AC power supply An energization width calculation means for obtaining an energization width control signal phase-synchronized with the pressure, and a drive control signal is formed based on the energization width control signal obtained by the energization width calculation means to include in the semiconductor switching element of the converter during power running operation. And a drive circuit that constantly supplies the power.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示すものである。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

第1図において、U,V,Wは3相交流電源、CONは基本素子
としてのダイオードとそれに逆並列に接続された自己消
弧可能な半導体スイッチング素子としてのパワートラン
ジスタからなるアーム素子CTR1〜CTR6をブリッジ結線し
てなるコンバータ、DはコンバータCONの出力直流電流
に対して順方向となる極性で設けられたダイオード、L
はダイオードDに並列に接続された直流リアクトル、C
はダイオードDの出力側において直流回路に並列接続さ
れた平滑コンデンサである。直流リアクトルL、ダイオ
ードDおよびコンデンサCによって直流電圧中間回路DC
Cを構成する。INVは基本素子としての自己消弧可能な半
導体スイッチング素子たるパワートランジスタとそれに
逆並列に接続された還流ダイオードからなるアーム素子
ITR1〜ITR6をブリッジ結線してなるインバータであり、
Mは負荷電動機である。
In FIG. 1, U, V, and W are three-phase AC power supplies, CON is a diode as a basic element, and arm elements CTR1 to CTR6 each of which is a power transistor as a semiconductor switching element connected in antiparallel to the diode and capable of self-extinguishing. Is a bridge-connected converter, D is a diode provided with a polarity that is forward to the output DC current of the converter CON, and L
Is a DC reactor connected in parallel with diode D, C
Is a smoothing capacitor connected in parallel to the DC circuit on the output side of the diode D. DC voltage intermediate circuit DC with DC reactor L, diode D and capacitor C
Configure C. INV is an arm element consisting of a power transistor, which is a semiconductor switching element capable of self-extinguishing as a basic element, and a freewheeling diode connected in antiparallel to it.
It is an inverter that connects ITR1 to ITR6 in a bridge connection.
M is a load motor.

電動機MがインバータINVから交流電力の供給を受けて
電動機運転(力行運転)する場合(力行運転モード)
は、交流電源U,V,Wからの交流電力をコンバータCONによ
り直流電力に変換し、それを直流電圧中間回路DCCを介
してインバータINVに導入し、そこで任意周波数・任意
電圧の交流電力に変換し電動機Mに供給してこれを駆動
する。なお、力行運転時のインバータINVの制御すなわ
ち各トランジスタのインバータ制御は周知技術に従って
行われるので、ここでは詳述しない。
When the electric motor M receives AC power from the inverter INV and operates the electric motor (power running operation) (power running mode)
Converts the AC power from the AC power supplies U, V, W into DC power by the converter CON, introduces it into the inverter INV via the DC voltage intermediate circuit DCC, and converts it into AC power of arbitrary frequency and voltage. The electric motor M is supplied to drive the electric motor M. Note that the control of the inverter INV during the power running, that is, the inverter control of each transistor is performed according to a known technique, and thus will not be described in detail here.

次に電動機Mが回生運転を行う場合(回生運転モード)
について説明する。この場合は、電動機Mの保有エネル
ギーに対応する交流発生電力がインバータINVの各還流
ダイオードによって構成されるコンバータ回路によって
直流電力に変換され、その直流電力は直流リアクトルL
を介してコンバータCONの各パワートランジスタによっ
て構成されるインバータ回路により直流電力に変換され
交流電源U,V,Wに回生される。
Next, when the electric motor M performs regenerative operation (regenerative operation mode)
Will be described. In this case, the alternating-current generated power corresponding to the energy held by the electric motor M is converted into direct-current power by the converter circuit configured by each return diode of the inverter INV, and the direct-current power is converted into the direct-current reactor L.
Is converted into DC power by the inverter circuit configured by each power transistor of the converter CON via the converter and regenerated into AC power supplies U, V, W.

第2図は回生運転モードにおけるコンバータCONの各パ
ワートランジスタによって構成されるインバータ回路の
作用を説明するためのタイムチャートである。第2図
(a)は3相交流電源の各相電圧e,e,e、および
U相電圧eを基準としてその位相30゜,90゜,150゜,21
0゜,270゜,330゜,390゜に相当する。各時点t1,t2,t3,
t4,t5,t6,t7を示すものである。同図(b)はコンバー
タCONの各アーム素子CTR1〜CTR6のダイオードをそれぞ
れCTR1D〜CTR6Dとして各ダイオードの導通タイミングを
示している。同図(c)はコンバータCONの各アーム素
子CTR1〜CTR6のパワートランジスタのベースドライブ信
号期間を示している。ベースが常時第2図(c)に示す
タイミングでドライブされていれば、ベースドライブの
パワーはそれだけ必要になるが、電力の流れの方向には
何ら注意を払う必要が必要がなく、力行運転と回生運転
との切換が自動的かつ連続的に行われる。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the inverter circuit configured by each power transistor of the converter CON in the regenerative operation mode. Figure 2 (a) is phase voltages e u of the three-phase AC power source, e v, e w, and U-phase voltage e u the phase 30 ° relative to the 90 °, 150 °, 21
Corresponds to 0 °, 270 °, 330 °, 390 °. Each time point t 1 , t 2 , t 3 ,
It shows t 4 , t 5 , t 6 , and t 7 . FIG. 3B shows the conduction timing of each diode, assuming that the diodes of the arm elements CTR1 to CTR6 of the converter CON are CTR1D to CTR6D, respectively. FIG. 6C shows the base drive signal period of the power transistors of the arm elements CTR1 to CTR6 of the converter CON. If the base is always driven at the timing shown in Fig. 2 (c), that much power is needed for the base drive, but there is no need to pay any attention to the direction of the power flow, and it is not necessary to perform powering operation. Switching to regenerative operation is performed automatically and continuously.

いま、電動機Mが回生運転モードで運転されると、直流
電圧中間回路DCCのコンデンサCの電圧が上昇する。第
3図に力行運転モードおよび回生運転モードにおける直
流電圧中間回路DCCの電圧EDCおよびコンバータCON出力
電圧VDCの電圧レベルを示す。図中、31は最大負荷時の
電圧EDCの値、32はその平均値、33は無負荷ピーク電圧
値(VDCP)、34は回生運転時の電圧EDCのレベルをそ
れぞれ示すものである。VDC<EDCのときは電力の流れ
が自動的に負荷電動機M→直流電源の回生運転となり、
DC≧EDCのときは電力の流れが交流電源→負荷電動機
Mの力行運転となる。かくして、特別な回路を設けるこ
となく、また電流検出や直流電圧中間回路電圧の検出を
行ったりすることなく、交流電源電圧検出のみに従って
直流電圧中間回路の電圧をほとんど一定に保つことがで
きる。その場合の電力伝送方向の切換すなわち運転モー
ドの切換は自動的かつ連続的に行われる。
Now, when the electric motor M is operated in the regenerative operation mode, the voltage of the capacitor C of the DC voltage intermediate circuit DCC increases. Indicating the voltage level of the voltage E DC and converter CON output voltage V DC of the DC voltage intermediate circuit DCC in power running mode and the regenerative operation mode in Figure 3. In the figure, 31 is the value of the voltage E DC at maximum load, 32 is its average value, 33 is the no-load peak voltage value (V DCP ), and 34 is the level of the voltage E DC during regenerative operation. . When V DC <E DC , the flow of electric power is automatically changed from the load motor M to the DC power supply,
When V DC ≧ E DC , the flow of electric power is AC power supply → power running of the load motor M. Thus, it is possible to keep the voltage of the DC voltage intermediate circuit almost constant only by detecting the AC power supply voltage, without providing a special circuit, or detecting the current or the DC voltage intermediate circuit voltage. In that case, the switching of the power transmission direction, that is, the switching of the operation mode is automatically and continuously performed.

直流電圧中間回路DCCの電圧EDCが3相交流電源を整流
して得られるコンバータ出力電圧VDCより高くなれば、
第2図(c)に示すようにコンバータCONの各アーム素
子CTR1〜CTR6のパワートランジスタがベースドライブさ
れるので、負荷電動機Mからの電力が直流電圧中間回路
DCCおよび各アーム素子CTR1〜CTR6のトランジスタを通
して3相交流電源へと回生される。
If the voltage E DC of the DC voltage intermediate circuit DCC becomes higher than the converter output voltage V DC obtained by rectifying the three-phase AC power supply,
As shown in FIG. 2 (c), since the power transistors of the arm elements CTR1 to CTR6 of the converter CON are base-driven, the power from the load motor M is fed to the DC voltage intermediate circuit.
It is regenerated into a three-phase AC power supply through the DCC and the transistors of each arm element CTR1 to CTR6.

直流電圧中間回路DCCに存在する直流リアクトルLおよ
びダイオードDであるが、回生運転モードにおいて電力
が急激に回生される場合にコンバータCONの各アーム素
子のトランジスタに過大な回生電流が流れるのを直流リ
アクトルLが抑制するが、力行運転モードにおいては直
流リアクトルLをダイオードDにより短絡してリアクト
ル機能を無効にする目的で挿入されている。従って回生
電流回路内にリアクトルLと等価な作用を果たすリアク
タンスが存在するか、回生電流が過大でなければ、特に
これらの挿入の必要は無い。
The DC reactor L and the diode D that are present in the DC voltage intermediate circuit DCC, but when the power is rapidly regenerated in the regenerative operation mode, an excessive regenerative current flows in the transistor of each arm element of the converter CON. Although L suppresses, in the power running mode, it is inserted for the purpose of short-circuiting the DC reactor L by the diode D to invalidate the reactor function. Therefore, if there is a reactance having an action equivalent to that of the reactor L in the regenerative current circuit or the regenerative current is not too large, it is not necessary to insert these.

第4図(a)は、第2図(c)に示したコンバータCON
の各トランジスタに与えるベースドライブ信号を作る信
号形成回路のブロック図を示すものである。
FIG. 4 (a) shows the converter CON shown in FIG. 2 (c).
3 is a block diagram of a signal forming circuit that creates a base drive signal to be given to each transistor of FIG.

第4図(a)において、ACLはコンバータCONの交流入力
端子に直列に接続された交流リアクトルであって、その
交流リアクトルACLの電源側から3相交流電源電圧が3
相電圧変成器からなる電圧検出回路41によって検出さ
れ、その検出電圧は波形整形回路42によって波形整形さ
れる。この波形整形回路42を通して得られる交流電源電
圧e′および通電幅制御電圧vを入力として通電幅
制御回路及びロジック回路43によりベースドライブ用12
0゜通電信号が発生される。ここで発生された通電信号
によりベースドライブ回路44によりベースドライブ信号
,Bが形成され、これによりコンバータCONの各ト
ランジスタが導通制御される。
In FIG. 4 (a), ACL is an AC reactor connected in series to the AC input terminal of the converter CON, and the three-phase AC power supply voltage is 3 from the power supply side of the AC reactor ACL.
The voltage is detected by the voltage detection circuit 41 including a phase voltage transformer, and the detected voltage is waveform shaped by the waveform shaping circuit 42. For this waveform shaping circuit 42 obtained through the AC power supply voltage e u 'and base drive by energization width control circuit and the logic circuit 43 the energization width control voltage v c as an input 12
A 0 ° energization signal is generated. The energization signal generated here causes the base drive circuit 44 to form the base drive signals B P and B N , thereby controlling the conduction of each transistor of the converter CON.

第4図(b)〜(d)は、通電幅制御回路43におけるベ
ースドライブ信号の発生方法を説明するための説明図で
ある。
4B to 4D are explanatory views for explaining a method of generating the base drive signal in the conduction width control circuit 43.

第4図(b)は交流電源電圧e′が負極性から正極性
に移行するゼロ点t0を経て正極性となり、その電圧
′が通電幅制御電圧vと交差する時点t1から次に
交差する時点t3までの間にアーム素子CTR1のトランジス
タに対するCTR1ベースドライブ信号vCTR1が第4図
(c)に示すように形成される。このベースドライブ信
号vCTR1の幅すなわちアーム素子CTR1のトランジスタの
通電幅は、通電幅制御電圧vの大きさ(レベル)によ
って調整することができる。
FIG. 4 (b) shows that the AC power supply voltage e u ′ becomes positive after passing the zero point t 0 at which it changes from negative to positive, and the time t 1 at which the voltage eu ′ crosses the conduction width control voltage v c. then transistor for CTR1 base drive signal v CTR1 arm element CTR1 until time t 3 when crossing is formed as shown in FIG. 4 (c) from. The width of the base drive signal v CTR1 , that is, the conduction width of the transistor of the arm element CTR1 can be adjusted by the magnitude (level) of the conduction width control voltage v c .

ベースドライブ信号vCTR1を形成するためのハード構成
を第4図(d)に示す。この回路は比較器45を備えてお
り、交流電源電圧e′および通電幅制御電圧vを入
力とし、e′≧v区間においてベースドライブ信号
CTR1を出力するものとすればよい。信号vCTR1は正側
アーム素子用のベースドライブ信号であるが、例えば負
側ベースドライブ信号vCTR2はe′≦−v区間にお
いて発生するものとすればよい。図中、TdはU相を基準
とした位相ゼロ点から時点t1までの時間を示している。
A hardware configuration for forming the base drive signal v CTR1 is shown in FIG. 4 (d). This circuit comprises a comparator 45, 'as inputs and conducting width control voltage v c, e u' AC power supply voltage e u may be assumed to output the base drive signal v CTR1 in ≧ v c interval. Signal v CTR1 is a base drive signal for the positive-side arm element, for example, negative base drive signal v CTR2 may be assumed to occur in e u '≦ -v c interval. In the figure, Td indicates the time from the phase zero point to the time point t 1 with the U phase as a reference.

3相交流電源電圧e,e,eの全てを直接検出する必
要はない。すなわち、交流電源U,V,Wが固定周波数・固
定電圧である限り、ある1相の電圧のみを検出し、それ
に基づいて他の相の電圧を120゜ずつシフトすることに
よって得ることができる。同様にして、アーム素子CTR1
に対するベースドライブ信号が得られれば、他のアーム
素子CTR2,CTR3等に対するベースドライブ信号vCTR3,v
CTR5等は信号vCTR1と時間幅のものを120゜ずつ順次シ
フトさせることによって得ることができる。
3-phase AC power supply voltage e u, e v, it is not necessary to detect all e w directly. That is, as long as the AC power supplies U, V, W have a fixed frequency and a fixed voltage, it can be obtained by detecting only one phase voltage and shifting the voltage of the other phase by 120 ° based on that. Similarly, arm element CTR1
As long obtained base drive signal to the base drive signal v CTR3 for CTR2, CTR3 like other arm element, v
CTR5 and the like can be obtained by sequentially shifting the signal having a time width of v CTR1 by 120 °.

第5図は本発明の他の実施例の回路構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of another embodiment of the present invention.

この実施例においては直流電圧中間回路DCCの負荷側に
単相ブリッジパワースイッチング回路51が接続され、そ
の出力端子にパワースイッチング回路51を介して4象限
運転される直流電動機DCMが接続されている。パワース
イッチング回路51は第1図のインバータINVからアーム
素子ITR5およびITR6を省略したものに相当する。そこで
第1図を流用して説明するならば、アーム素子ITR1およ
びITR4の各トランジスタのみの導通制御によって正転力
行運転、アーム素子ITR3およびITR2の各トランジスタの
みの導通制御によって逆転力行運転、アーム素子ITR1お
よびITR4の各ダイオードの導通によって正転回生運転、
アーム素子ITR3およびITR2の各ダイオードの導通によっ
て逆転回生運転の都合4象限の運転が行われる。この場
合パワースイッチング回路51はその出力が交流ではなく
可逆直流であるが、インバータと類似の回路構成を有
し、既に述べた第1図のインバータINVと類似の機能を
果たすことから、便宜上、インバータと称することにす
る。また、パワースイッチング回路51の入出力端子のう
ち、直流電圧中間回路DCCに接続される端子を直流端子
と称し、負荷電動機DCMに接続される端子を便宜上交流
端子と称することにする。
In this embodiment, a single-phase bridge power switching circuit 51 is connected to the load side of the DC voltage intermediate circuit DCC, and a DC motor DCM which is operated in four quadrants is connected to its output terminal via the power switching circuit 51. The power switching circuit 51 corresponds to the inverter INV of FIG. 1 from which the arm elements ITR5 and ITR6 are omitted. Therefore, referring to FIG. 1, the normal rotation power running operation is performed by controlling the conduction of only the transistors of the arm elements ITR1 and ITR4, and the reverse power running operation is performed by the conduction control of only the transistors of the arm elements ITR3 and ITR2. Forward rotation regeneration operation by conduction of each diode of ITR1 and ITR4,
Conduction of each diode of the arm elements ITR3 and ITR2 enables the operation of four quadrants, which is the reverse regeneration operation. In this case, the power switching circuit 51 has reversible direct current instead of alternating current, but has a circuit configuration similar to that of the inverter and performs a function similar to that of the inverter INV shown in FIG. I will call it. Further, among the input / output terminals of the power switching circuit 51, the terminal connected to the DC voltage intermediate circuit DCC is referred to as a DC terminal, and the terminal connected to the load motor DCM is referred to as an AC terminal for convenience.

直流電動機DCMの運転モード(4象限のうちのいずれ
か)に従い、直流電圧中間回路DCCの電圧EDCとコンバ
ータCONの出力電圧VDCとの関係が、VDC<EDCのとき
は電力の流れが負荷電動機DCM→交流電源の回生運転と
なり、VDC≧EDCのときは電力の流れが交流電源→負荷
電動機DCMの力行運転となる。
According to the operation mode (any one of the four quadrants) of the DC motor DCM, when the relationship between the voltage E DC of the DC voltage intermediate circuit DCC and the output voltage V DC of the converter CON is V DC <E DC , the flow of power flows. Is a regenerative operation of the load motor DCM → AC power supply, and when V DC ≧ E DC , the flow of electric power is a power running operation of the AC power supply → the load motor DCM.

上記各実施例においては、各アーム素子に設けられる自
己消弧可能な半導体スイッチング素子としてパワートラ
ンジスタを例示したが、本発明の装置において用いられ
る自己消弧可能な半導体スイッチング素子としては例え
ばGTO(ゲートターンオフサイリスタ)やSIT(静電誘導
形トランジスタ)等であってもよい。また、それのスイ
ッチング素子とそれに逆並列に接続されるダイオードと
は、同一パッケージ内に収納された、いわゆる複合形で
あってもよいし、それぞれ独立した部品を組み合わせた
ものであってもよい。
In each of the above embodiments, the power transistor is illustrated as the self-extinguishing semiconductor switching element provided in each arm element, but the self-extinguishing semiconductor switching element used in the device of the present invention is, for example, GTO (gate It may be a turn-off thyristor) or SIT (static induction transistor). Further, the switching element and the diode connected in anti-parallel thereto may be a so-called composite type housed in the same package, or may be a combination of independent parts.

交流電源の相数は3相に限定されるものではなく、単相
でもよいし、また3相以外の多相であってもよい。
The number of phases of the AC power supply is not limited to three and may be a single phase or a multiphase other than three phases.

また、各アーム素子の自己消弧可能な半導体スイッチン
グ素子に対する駆動信号として上記実施例においては単
一方形波信号を図示したが、それに限られることはな
い。例えば、第6図(a),(b)は例えばインバータ
INVの各アーム素子のスイッチング素子用キャリア周波
数信号fを制御信号として用いる場合の例を示し、同
図(b)において、e′≧fのときに“0"、e
<fのときに“1"とする複数のパルス幅制御されたPW
M信号61〜64を用いて回生電流の波形を制御することも
できる。
Further, although a single square wave signal is shown in the above embodiment as a drive signal for the semiconductor switching element capable of self-extinguishing each arm element, the present invention is not limited to this. For example, FIGS. 6A and 6B show, for example, an inverter.
An example in which the switching element carrier frequency signal f c of each arm element of INV is used as a control signal is shown. In FIG. 6B, when eu ′ ≧ f c , “0”, eu
<Plurality of pulse width controlled PW to "1" when the f c
The waveform of the regenerative current can also be controlled using the M signals 61 to 64.

〔発明の効果〕 かくして本発明によれば、次のような効果を奏すること
ができる。
[Effects of the Invention] Thus, according to the present invention, the following effects can be achieved.

1)直流電圧中間回路の電圧は、電流検出を行ったりす
ることなく、特別な電圧一定化手段を設けたりすること
なく、自動的にほとんど一定に保つことができる。
1) The voltage of the DC voltage intermediate circuit can be automatically kept almost constant without performing current detection or providing any special voltage stabilizing means.

2)電力の双方向伝送を連続的かつ自動的に行うことが
できる。
2) Bidirectional power transmission can be performed continuously and automatically.

3)電源に対する力率を1として電力回生をすることが
できる。
3) Electric power can be regenerated with a power factor of 1 for the power source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の主回路構成を示す接続図、
第2図(a),(b),(c)はそれぞれ交流電源電
圧、コンバータのダイオード導通期間、およびコンバー
タトランジスタのベースドライブ期間を示すタイムチャ
ート、第3図は力行運転モードおよび回生運転モードに
おける直流電圧中間回路電圧とコンバータ出力電圧の電
圧レベルを示す図、第4図(a),(b),(c),
(d)はそれぞれコンバータのベースドライブ信号を形
成する回路のブロック図、交流電源電圧と通電幅制御電
圧の関係を示す図、ベースドライブ信号の説明図、同信
号を生成するハード構成を示す図、第5図は本発明の他
の実施例の主回路構成を示す接続図、第6図(a),
(b)は本発明のPWM制御におけるベースドライブ信号
のパルス波形図およびそれを生成するために用いられる
交流電源波形とキャリア制御信号波形の説明図である。 U,V,W……3相交流電源 CON……コンバータ CTR1〜CTR6……コンバータアーム素子 DCC……直流電圧中間回路 INV……インバータ ITR1〜ITR6……インバータアーム素子 M,DCM……負荷電動機 41……電圧検出回路 42……波形成形回路 43……導通幅制御回路及びロジック回路 44……ベースドライブ回路 51……単相ブリッジパワースイッチング回路
FIG. 1 is a connection diagram showing the main circuit configuration of an embodiment of the present invention,
2 (a), (b), and (c) are time charts showing the AC power supply voltage, the diode conduction period of the converter, and the base drive period of the converter transistor, respectively. FIG. 3 shows the power running mode and the regenerative mode. The figure which shows the voltage level of a DC voltage intermediate circuit voltage and a converter output voltage, FIG. 4, (a), (b), (c),
(D) is a block diagram of a circuit that forms a base drive signal of the converter, a diagram showing a relationship between an AC power supply voltage and a conduction width control voltage, an explanatory diagram of the base drive signal, and a diagram showing a hardware configuration for generating the signal, FIG. 5 is a connection diagram showing a main circuit configuration of another embodiment of the present invention, FIG. 6 (a),
(B) is a pulse waveform diagram of the base drive signal in the PWM control of the present invention, and an explanatory diagram of an AC power supply waveform and a carrier control signal waveform used to generate it. U, V, W …… 3-phase AC power supply CON …… Converter CTR1 to CTR6 …… Converter arm element DCC …… DC voltage intermediate circuit INV …… Inverter ITR1 to ITR6 …… Inverter arm element M, DCM …… Load motor 41 ...... Voltage detection circuit 42 ...... Waveform shaping circuit 43 …… Conduction width control circuit and logic circuit 44 …… Base drive circuit 51 …… Single-phase bridge power switching circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−58625(JP,A) 特開 昭55−94583(JP,A) 特開 昭58−151879(JP,A) 特開 昭58−179180(JP,A)Continuation of front page (56) Reference JP-A-51-58625 (JP, A) JP-A-55-94583 (JP, A) JP-A-58-151879 (JP, A) JP-A-58-179180 (JP , A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ダイオードとそれに逆並列に接続された自
己消弧可能な半導体スイッチング素子からなるアーム素
子をブリッジ結線してなり、交流端子が交流電源に接続
されるコンバータと、 このコンバータの直流出力端子間に接続されたコンデン
サを有する電流電圧中間回路と、 自己消弧可能な半導体スイッチング素子とそれに逆並列
に接続された還流ダイオードからなるアーム素子をブリ
ッジ結線してなり、直流端子が前記直流電圧中間回路に
接続され、交流端子が負荷電動機に接続されるインバー
タと により構成された電力変換装置の電力回生制御回路であ
って、 前記コンバータに入力される交流電源電圧を検出する電
圧検出回路と、 この電圧検出回路によって検出された交流電源電圧と通
電幅制御電圧との比較結果に基づいて、前記交流電源電
圧に位相同期した通電幅制御信号を得る通電幅演算手段
と、 この通電幅演算手段によって得られた通電幅制御信号に
基づいてドライブ制御信号を形成し前記コンバータの半
導体スイッチング素子に力行運転時を含めて常時供給す
るドライブ回路と を具備した電力変換装置の電力回生制御回路。
1. A converter in which an arm element composed of a diode and a semiconductor switching element which is connected in antiparallel with the diode and which can be self-extinguished is bridge-connected, and an AC terminal is connected to an AC power supply, and a DC output of this converter. A current-voltage intermediate circuit having a capacitor connected between terminals, an arm element consisting of a semiconductor switching element capable of self-extinguishing and a freewheeling diode connected in antiparallel to it is bridge-connected, and the DC terminal is the DC voltage. A power regeneration control circuit of a power conversion device comprising an inverter connected to an intermediate circuit and having an AC terminal connected to a load motor, the voltage detection circuit detecting an AC power supply voltage input to the converter, Based on the comparison result of the AC power supply voltage detected by this voltage detection circuit and the conduction width control voltage, An energization width calculation means for obtaining an energization width control signal phase-synchronized with the AC power supply voltage, and a drive control signal is formed based on the energization width control signal obtained by the energization width calculation means to perform a power running operation on the semiconductor switching element of the converter. A power regeneration control circuit for a power conversion device that includes a drive circuit that constantly supplies power including time.
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