JPS609384A - インバ−タの電力回生制御回路 - Google Patents

インバ−タの電力回生制御回路

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JPS609384A
JPS609384A JP58116593A JP11659383A JPS609384A JP S609384 A JPS609384 A JP S609384A JP 58116593 A JP58116593 A JP 58116593A JP 11659383 A JP11659383 A JP 11659383A JP S609384 A JPS609384 A JP S609384A
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power
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inverter
phase
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JP58116593A
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Toshio Matsumoto
敏雄 松本
Yasuyuki Inoue
康之 井上
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】 本発明は、直流電圧中間回路をもつ電力変換器、つまり
電圧形インバータにおける電力回生7行なう制御回路に
関する。
電磁接触器等による極性切り換え7除いて直流電圧中間
回路をもつ電力変換器では、直流電流中間回路形の電力
変換器(電流形インバータ)のように電力回生が簡単に
行なえない。
しかしながら、従来、5OKVA位までの直流および交
流電動機の電力変換器には、パワートランジスタ7使っ
たPWM制御方式またはその変形で直流電圧中1#J1
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器では、前
述の回生電力は直流電圧中間回路に設けた抵抗によって
熱として消費させているのが大部分である。
この成力は大きなドライブシステムまたは頻繁に可逆や
カf減速運転をするもの程無視し得なくなると同時に、
電力を消費させろ抵抗部も大きくなり発熱に対する考慮
が必要になる。
丁なわち、従来から直流電圧中間回路乞もつば力変換器
での電動機の可変速ドライブは非常に多く、特に、50
KvA以下のサーボドライブではハ調インバータが主流
となっており、この電力変換器では、直流電圧中間回路
と電源との間は、ダイオードがブリッジ接続された全波
整流回路で連携されているために電源への回生ができず
、電動機の回生運転時の′電力の処理が不具合である。
また、ダブルコンバータ方式も存在でるが、大がかりな
装置となり用いられていない。
ここにおいて本発明は、従来装置の難点を克服し、イン
バータ部に整流器と逆並列に自己消弧可能な半導体スイ
ッチング素子を接続しこの半導体スイッチング素子の点
弧位相を制御fることにより、コンパクトで経済的にか
つシンプルな制御で市、力の回生ができろインバータの
′重力回生制御回路?提供すること?、その目的とfる
本発明の一実施例の回路構成乞示すブロック図を第1図
に示で。
U、V、Wは3相交流電源、CTR1〜CTR6は整流
器と逆並列に自己消弧可能な半導体スイッチング素子乞
接続した素子でたとえばダイオードに逆並列接続された
パワートランジスタ(以下「ダイオード複合トランジス
タ」という)からなるコンバータ部、Dはダイオード、
Lはリアクトル、Cはコンデで直流電圧中間回路部ケ構
成し、ITRI〜ITR&はダイオード複合トランジス
タからなるインバータ部、Mは負荷電動機である。
3相交流電源から負荷側に電力が供給されている場合を
考えろ。
先ず、ダイオード複合トランジスタCTRI〜CTR6
がブリッジ状に接続されたコンバータ部において、3相
交流が全波整流され、コンデンサCからなる直流電圧中
間回路に電力が貯えられろ。
直流電圧中間回路Cに貯えられた電力がインバータ部の
ダイオード複合トランジスタI TRI〜■TR6によ
り任意の3相交流に変換され、負荷である電動機Mに給
電される。
次に、負荷側の電動機Mから3相交流電源へ電力が回生
されろ場合を考える。
このとき、ダイオード複合トランジスタCTRI〜CT
R6のベースのドライブのタイミングはこうである。第
2図に表わ丁ように、(a)は3相交流電源の各相藏圧
eU+ ey + ewと時点t s Y 3CP(電
気角)としたときt2〜を丁はそれぞれ300,900
,1500゜210°、2η0.3’30°、390°
 乞示し、(b)はダイオード腹合トランジスタCTR
Lのダイオード部CTRIDとし、以下同様に表わされ
たこれらダイオードの導通いタイミング7示し、(C)
はダイオード複合トランジスタCTRI〜CTR6のお
のおのトランジスタへのベースドライブ信号のベースド
ライブ期間を示で。
これは、3相交流電源から負荷の方向へ電力が送られて
いる期間もベースがドライブされているが、′電力の流
れの方向が逆の回生時のみドライブされてもよい。回生
時だけベース乞ドライブする場合には、そのためのモー
ド切換7行なう検出が必要となる。しかしながらベース
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となる
が。
′電力の流れの方向には何ら注意7払うことはない。
いま、負荷側の電動機が回生モードで運転されれば、直
流電圧中間回路のコンデンサCの重圧上昇が起る。第3
図に負荷駆動および回生時における筐流電圧中間回路電
圧”DCとコンバータ部出力″離圧■。。の電圧レベル
を表わて。31は最大負荷時ノV。。、32はその平均
値、33は無負荷ピーク電圧、34は回生時のE。。の
電圧レベルであり、Eo。>Vocpのとき゛電力の流
れは負荷→電源への回生を表わし、Eo。≦voCPの
とき電力の流れは電源→負荷への駆動である。このコン
デンサ電圧E0゜が3相交流電源の整流電圧光。より大
きくなれば、第2図(C)のようにダイオード複合トラ
ンジスタCTR1〜CTR6のベースがドデプされるの
で、ダイオード複合トランジスタのトランジスタを通し
て直流電圧中間回路の′電力が3相交流電源へ送られる
。つまり、負荷側より′電源へ電力が回生される。
直流電圧中間回路にあるリアクトルL、それに付随でろ
ダイオードDは、電力が急激に回生されろ場合にダイオ
ード複合トランジスタCTRI〜CTR6のトランジス
タに回生時の過電流が流れるの乞抑制する目的で挿入さ
れている。回生回路のループにリアクタLと等価な働き
?fるリアクタンスがあるか、回生電力が過大でなけれ
ば、特に挿入の必要はない。
しかして第2iJ(C)に示したダイオード複合トラン
ジスタCTRI〜CTR6に与えろベースドライブ信号
を作る制御回路のブロック図を第4図(a)に表わ丁。
AC,Lは交流用リアクトル、屯は3相電圧変成器から
なろ電圧検出回路、42は波形整形及びフィルター機能
2具えた波形整形回路、43は交流電源電圧6.Sと通
電幅制御回路先とケ入カしベースドライブ用120°通
電波形?発生する導通幅制御回路及びロジック回路、4
4はダイオード複合トランジスタCTRI〜CTR6へ
のベースドライフブ信号B、、、13Ni発生fろベー
スドライブ回路である。
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手段2示す説明図である。
第4図(b)は交流電源電圧epが正極性零レベル検出
点t、o’zt径て正極性となり通電幅制御電圧V′。
とダ叉する時点t1から時点t3までがCTRIベース
ドライブ信号が生起する。そのベースドライブ信号”C
TRIを第4図(c)に表わし、通電幅制御電圧V。に
より信号”4TRIの立上り位相を調整しており、その
ハード構成は第4図(d)に示で比較器45により行え
る。
つまり、電圧検出回路41により3相電源の電圧eU、
ev、ewが検出され、これカー波形整形回路心により
波形が整形されろ。さらに導通幅制御回路43に入力さ
れ、比較器45およびディジタルI(4Fにより第2図
(C)の波形が作られ、ベースドライブ回路44ケ通し
てダイオード複合トランジスタCTR1〜CTR6がド
ライブされろ。なお電圧e、J1eV、eWは全て検出
されろ必要はなく、交流入力電源の周波数(50Hz7
60比)は一定であるので、1相の電圧が検出されれば
第4図(bl 、 (c)におけるv(ITRIの信号
は発生できろ。例えば図示しない零点検出手段によりt
o点が検出されれば、(およびvoTR1力時間幅カー
人力周波数より演算できる。ダイオード複合トランジス
タCTR2,CTR3へのベースドライブ信号veTR
21vCTR3は信号vCTRlの時間幅と同じ信号ケ
シ−ケンス的に順次出力させればよい。
′$5図は、本発明の他の実施例の回路構成乞示すブロ
ック図である。
DCMは直流電動の、51は単相ブリッジパワースイッ
チング回路である。
直f&ポ1動を畿の運転状態(4象現運転)により、直
流電圧中間回路の雷、圧E0゜が3相全波整流電圧より
高くなれば、ダイオード複合トランジスタCTRI〜C
TR6はすでに説明したように〔筑2図(C)〕ドライ
ブされているため、電源側へ電力が帰されろ。逆に電圧
E。Cが低くなれば、ダイオード複合トランジスタCT
RI〜CTR6のダイオード動作により、゛電源から直
流電圧中間回路の方へ電流カー流れ、電圧ED0は凡そ
一定に保たれる。
これら実施例におげろCTRI〜CTR6はダイオード
複合トランジスタとしたが、ダイオードに逆並列接続す
る自己消弧可能な半導体スイッチング素子はトランジス
タに限るものではなく、例えばGTO,SITなどでも
よく、それらの複合素子であれば動作の本質は同じであ
る。また、これが同一バゲージに収納されようとも、さ
れなくても、複合素子として同じ機能乞保持てればよい
ことは明白である。
さらに、電源の相敬は3相に限定されるものではなく、
単相あるいは3相以外の多相であっても、これら実施例
に基づいて構成が可能である。
また、ダイオード複合トランジスタCTRI〜CTR6
のベースドライブ信号は単一方形波信号でなくてもよい
。第6図(a) l (b)はたとえばインバータIT
RI〜lTR6のキャリア周波数fc乞制御信号として
適用した手段7表わし、(blにおいて61≧f0のと
き(a)では10“とじ、複数のパルス幅利@された信
号61〜64Y使って回生電流の波形ケコントロールす
ることもできろ。
かくして本発明によれば、次のような効果が認められろ
■ 直流電圧中間回路の電圧は、これを一定に保つよウ
フエ特別な回路がなくても本発明の制御でほとんど一定
にすることか可能である。
■ 電力の双方向伝達が連続的に、自然に行なわれろ。
■ ダイオード複合トランジスタのP−Nアーム短絡は
起こらないので、ベースドライブが簡単である。
■ 回生電力のロスがほとんどなく、95%以上の回生
屯カン電源に帰でことができる。
■ ′電源に対する力率が1で回生できる。
■ ダブルコンバータ方式に比べ回路構成が簡単である
の フィードバックダイオード内蔵のパワートランジス
タが汎用されており、これを適用fればコンパクトな装
置が実現すると共に、装置の製造工程数が減少する。主
回路構成上は従来の電源?ダイオードで整流して直流電
間回路電圧乞得る構成の電、力変換器において、本発明
はダイオードがフィードバックダイオード内蔵のパワー
トランジスタに置換されたにてぎずコストも安くできる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成ケ示すブロック図
、第2図(a) 、 (b) 、 ((りは電源電圧波
形、ダイオード複合トランジスタのダイオード導通期間
2示す図、そのトランジスタのベースドライブ期間7表
わて図、第3図は負荷駆動および回生時における直流電
圧中間回路電圧とコンバータ部出力電圧の電圧レベル図
、第4図6i) 、 (b) 、 (e) t (d)
はベースドライブ信号ケつくる制御回路のブロック図。 電源電圧と通電幅制御電圧の関係図、ベースドライブ信
号n説明図、その信号を生成てるハード構成図、第5図
は本発明の他の実施例の回路構成7示てブロック図、第
6図(a) 、 (b)は本発明の別の実施例におけろ
ペースドライブ信号のパルス波形図。 それ乞生成する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 CTRI〜CTR6・・・コンノく一夕部ITRI〜I
 TR6・・・インノく一夕部D・・・ダイオード L・・・リアクトル C・・・コンデンサ M・・パ屯動機 ACL・・・交流用リアクトル D CM・・・@流電動機 :ウト・・最大負荷時のコンノく一タ部出力電圧32・
・・その平均値電圧 33・・・無負荷時ピーク亀圧 34・・・回生時の直流中間回路電圧 41・・・′賦圧検出回路 42・・・波形整形回路 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−単相ブリツジノ(ワースイ・ソチング回路61〜
64・・・ベースドライブ信号)(ルス。 手続補正書 ン 昭和58年8月80日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和お年特許願第116593号 2、発明の名称 インバータの電力回生制御回路 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 (662)株式会社 安用電槍製作所 7、補正の対象 明卸1書の「発明の詳細な説明」の欄、図面3、補正の
内容 (1)門?1lll i!−第5頁8行目に記載した「
輸〜t7−1は、これをrtl−t7Jと改める。 (2)明1YIII得第6頁17行目に記載した「ベー
スがドライブされるので;」を、1′ベースが1゛ライ
ブされているので」に改める。 (3)明細書箱10頁7行目に記載した1同一パゲージ
」は、1′同一パツケージ」と改めろ。 f4) 2+N 3図を本川添刊のように改める。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、整流器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のブリッジ接続
    馨したコンバータ部と、直流電圧中間回路と、インバー
    タ部とから構成されろ電力変換器において、前記整流器
    が導通しているコンバータ動作時に、前記半導体スイッ
    チング素子へ一定幅ないし可変幅の少なくとも1個以上
    のベースドライブ信号を与えることン特徴とでろインバ
    ータの電力回生制御回路。 2、交流電源電圧乞基準にしその相数’Ynとしたとき
    2πA通電幅のベースドライブ信号ケ前記半導体スイッ
    チング素子へ加える特許請求の範囲第1項記載のインバ
    ータの電力回生制御回路。 3、前記インバータ部のパルス幅変調のキャリア信号か
    ら前記半導体スイッチング素子へのベースドライブ信号
    ケ生成する特許請求の範囲第1項記載のインバータの′
    電力回生制御回路。
JP58116593A 1983-06-28 1983-06-28 電力変換装置の電力回生制御回路 Expired - Lifetime JPH0669316B2 (ja)

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