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JPS5947553B2 - サイクロコンバ−タにおける電流制御装置 - Google Patents
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JPS5947553B2 - サイクロコンバ−タにおける電流制御装置 - Google Patents

サイクロコンバ−タにおける電流制御装置

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JPS5947553B2
JPS5947553B2 JP15822080A JP15822080A JPS5947553B2 JP S5947553 B2 JPS5947553 B2 JP S5947553B2 JP 15822080 A JP15822080 A JP 15822080A JP 15822080 A JP15822080 A JP 15822080A JP S5947553 B2 JPS5947553 B2 JP S5947553B2
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JP15822080A
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博 大沢
和弥 遠藤
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M5/02Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、負荷の中性点とサイクロコンバータの中性
点とを接続しない状態で該負荷へ多相負荷電流を供給す
るサイクロコンバータにおいて、負荷電流の実際値を指
令値に一致させるための電流制御装置に関するものであ
る。
以下、多相交流の一例として3相交流を例にとり説明す
る。サイクロコンバータから3相交流機に負荷電流を供
給するとき、負荷の中性点とコンバータの中性点とを接
続しないで供給する場合がある。例えば負荷の中性点を
外部に引き出すことが不可能な場合や、零相電流を流し
たくない場合がこれにあたる。零相電流を流さないため
に負荷側中性点とサイクロコンバータ側中性点とを非接
続にする実例としては、コンバータの出力電圧波形が台
形波状の時間推移特性をもつように制御することにより
、コンバータの出力電圧波形が正弦波状の時間推移特性
をもつように制御した場合よりも、コンバータの出力電
圧基本波実効値の出力電圧最大値に対する比を大きくす
る場合が挙げられる。この場合、コンバータの3相出力
電圧に零相分が含まれ、負荷側中性点とコンバータ側中
性点が接続されていると、負荷の抵抗分によつて決まる
大きな零相電流が流れるため、一般には負荷側中性点と
コンバータ側中性点とは接続しない。なお、この場合、
コンバータの出力電圧は台形波状をなしていても負荷の
線間電圧はほゞ正弦波状に保たれ、各相電流もほゞ正弦
波状になるものであることも、すでに知られた事実であ
る。さて、このように負荷側中性点とコンバータ側中性
点を接続しない状態で負荷へ負荷電流を供給しているサ
イクロコンバータにおいて、負荷電流の実際値を指令値
に一致させるための電流制御を行なうと一つの問題点が
生じる。
かかる問題点について第1図を参照して次に説明する。
第1図は、サイクロコンバータにおける従来の電流制御
装置の構成例を示すプロツク線図である。
同図において、1a〜1cはそれぞれ各相毎の電流調節
器であり、2は電圧成形回路である。電流調節計1a〜
1cは、それぞれ各相に対応して設けられたもので、図
示せざるサイクロコンバータから負荷へ供給される電流
の実際値1a,ib,i0と指令値1a*,Ib来,I
O米(米は指令値であることを示す)との差の量を入力
され、それが零となる方向で調節出力Ea*,Eb米,
Ec米を出力して電圧成形回路2へ供給している。電圧
成形回路2は、出力電圧を台形波状のものにする場合、
必要に応じて設けられるものである。ここで電流調節器
1a〜1cは、制御系の応答を速め、また特に低周波時
における制御量の定常偏差をなくするために、一般に、
比例動作(P動作)のほかに積分動作(I動作)もする
ように機能をもたせてある。今、電流指令値1a米,I
biO米に、演算誤差等により非理論的に零相分が含ま
れ 闘ていたとすると、負荷側中性点とコンバータ側中
性点とが接続されていない場合、中性点同士を結ぶ線路
によつては零相電流が流れ得ないために、3相の電流調
節器1a〜1cのうち、少なくとも或る1相の電流調節
器が零相電流指令値を積分し、2そのため該調節器が飽
和状態となり、制御不能になることがあるという問題点
があつた。この発明は、上述のような従来技術における
問題点を解決するためになされたものであり、従つてこ
の発明の目的は、負荷側中性点とコンバータ 3側中性
点とを接続しない状態で負荷電流を供給するサイクロコ
ンバータにおいて、多相の電流調節器の各々が、零相電
流指令値を積分することなく、従つて飽和状態になるこ
ともなく、常に各相の電流を制御することを可能にした
電流制御装置を提 3。
供することにある。従来技術における上述の問題点は、
I動作付きの3相電流調節器を用いて零相電流を含む負
荷電流を制御することに起因している。
ところで3相交流量は、座標変換することにより、例え
ばa相 4((3相のうちの1相)と同じ軸に立つたα
軸成分、それに直交したβ軸成分、および零相分に分解
することができる。これら諸量のベクトル関係を第2図
のベクトル図に示してあるので参照されたい。従つて3
相交流量を座標変換することにより得られるα軸成分電
流β軸成分電流のみを、動作付き電流調節器により制御
するようにすれば、零相電流が積分されることはなく、
従来技術における前述の問題点を解決することができる
。この発明の構成の要点は、上記のような点にある。次
に図を参照してこの発明の実施例を説明する。
第3図は、この発明の一実施例を示すプロツク線図であ
る。同図において、11a〜11cはP動作付き調節器
である電流調節器であり、12a,12bはそれぞれI
動作付き調節器である電流調節器である。13a,13
bはそれぞれ3相/2相座標変換器であり、13aは3
相電流指令値(Ia*〜Ic来)を2相の電流指令値(
Iaiβ来)に、13bは3相電流実際値(Ia−10
)を2相の電流実際値(Ia,lβ)に変換している。
その変換のための演算式は次式で与えられる。なお零相
電流は次式で与えられる。14は2相/3相座標変換器
であり、3相/2相座標変換器13aあるいは13bの
逆の演算を行ない、その演算式は次式で与えられる。
15は電圧成形回路で、台形波状電圧を得る場合に、必
要に応じて設けられ、所望する台形波状電圧指令値Ea
*5〜EO米5を得ている。
この発明の特徴は3相の各電流調節器にP動作付き調節
器11a〜11cを用い、これらにより3相電流を制御
するとともに、3相量の電流指令値および実際値を座標
変換器13a,13bで演算して零相分を含まないα軸
、β軸電流成分を算出し、これらに対してはI動作付き
調節器12a,12bを用いて、2相の電流制御を行な
う点である。各I動作付き調節器12a,12bの出力
Ea米,eβ米を2相/3相座標変換器14により逆変
換し、その結果得られた出力Ea,来〜EctとP動作
付き調節器Ila〜Ilcの各出力警Al。〜ECl。
とを各々加算して電圧指令値Ea来〜Ec来を得ている
。この実施例においては、正弦波状の電流指令値Ia来
〜1c米に非理論的な零相分が含まれていても、3相電
流調節器Ila〜IlcはP動作付き調節器である為、
零相電流指令値が積分されることがなく、従つて、調節
器が飽和することはない。更に制御系の応答を速め、特
に低周波時における制御量の定常偏差を無くす為に、3
相電流を零相分を含まないαβ2相量に変換し、この2
相量に対してI動作付き調節器を設けており、この場合
、零相電流には何ら制御をほどこしていない為、非理論
的な零相電流指令値の積分による調節器の飽和は起こら
ない。
第4図は、この発明の他の実施例を示すプロツク線図で
ある。
同図においては、電流指令値は極座標形式で与えられて
いる。すなわち電流レベル設定器10によつて電流の大
きさKが与えられ、周波数はピーク値が1なる互いに直
交した信号SinωT,cOsO)t(ω;角周波数、
t;時刻)で与えられている。電流指令演算器16は、
上述したK,sinωT,cOsωtより3相電流指令
値を演算して出力する。
これは2相/3相座標変換器を基本構成とするものであ
り、その演算式は次式によつて与えられる。ここで3相
電流指令値が求まれば、以後の回路は第3図のそれと同
様な回路構成とすることができるが、ここではそれとは
別の方式を示す。すなわち2相電流Ia,iβがαβ/
Dq座標変換器ITによつて座標変換されて得られる電
流をd軸電流(Id),q軸電流(1q)としたとき、
Id,iqがI動作付き調雫器12a,12bによつて
制御される構成となつている。次にこのαβ/Dq座標
変換について説明する。d−q座標軸はα一β座標軸に
対して電流の角周波数と同一なωなる角周波数で回転し
ている座標系とする。該座標系のベクトル図を第5図に
示したので参照されたい。したがつて新たに仮定された
d−h軸から観測した電流Id,iqは公知の座標変換
によつて次式で与えられる。(5)式に…式および(4
成を代入するとすなわちId,iqは直流量になる。
またψは任意の値に選定できるので、ψ=0とするとI
,d二K,iq=0となり次の(8)式に従つてαβ/
Dq座標変換が行なわれる。またこのときd軸およびq
軸電流指令値はそれぞれK,Oとなる。
以上の様に第4図の構成例ではId,iqは直流量にな
るので、2軸電流調節器である12a,12bの積分動
作によつて定常偏差は完全に除去されるという長所を第
2図の実施例はあわせもつていることになる。
そのほかの動作説明は第3図のそれと変わるところがな
いので、これ以上説明しない。以上説明した通りである
から、この発明によれば、負荷側中性点とサイクロコン
バータ側中性点を接続しない状態でサイクロコンバータ
から負荷へ多相負荷電流を供給する場合において、多相
負荷電流に現われる零相電流にわずられされることなく
、安定した負荷電流のPI動作による調節・制御を実現
できるという利点がある。
またこの発明において負荷電流である多相交流を相数変
換して得られる2相電流を更に直流量に変換して用いた
場合には、I動作付き調節器により制御量の定常偏差を
除去できるという利点があり、この場合には、負荷側中
性点とサイクロコンバータ側中性点とが接続されている
場合にも、これを用いて有効な手段となし得るものであ
る。なお、この発明は、交流機に限らず、例えばL一R
負荷(但しLはインダクタンス、Rは抵抗を表わす)等
の一般的な負荷に対しても、負荷側中性点とサイクロコ
ンバータ側中性点とが接続されていない場合に適用でき
ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、サイクロコンバータにおける従来の電流制御
装置の構成例を示すプロツク線図、第2図は、3相交流
量を2相交流量に変換する場合の各交流量のベクトル関
係を示すベクトル図、第3図はこの発明の一実施例を示
すプロツク線図、第4図はこの発明の他の実施例を示す
プロツク線図、第5図は、d−q座標系のα−β座標軸
に対する位相関係を示すベクトル図、である。 符号説明、1・・・・・・電流調節器、2・・・・・・
電圧成形回路、10・・・・・・電流レベル設定器、1
1・・・・・・P動作付き電流調節器、12・・・・・
・I動作付き電流調節器、13・・・・・・3相/2相
座標変換器、14・・・・・・2相/3相座標変換器、
15冑・・・電圧成形回路、16・・・・・・電流指令
演算器、17・・・・・・αβ/Dq座標変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 負荷の中性点とサイクロコンバータの中性点とを接
    続しない状態で該負荷へ多相負荷電流を供給するサイク
    ロコンバータにおいて、前記負荷電流を電流指令値に一
    致させるよう制御する電流制御装置であつて、多相負荷
    電流の実際値と指令値との差を入力されてその差が零と
    なる方向で調節出力を生じる比例動作付き電流調節器(
    以下、第1の調節器という)と、実際値および指令値を
    それぞれ表わす多相負荷電流をそれぞれ2相電流に変換
    する相数変換器と、2相に相数変換された負荷電流の実
    際値と指令値との差を入力されてその差が零となる方向
    で調節出力を生じる積分動作付き電流調節器(以下、第
    2の調節器という)と、前記第1および第2の各調節器
    の調節出力を加算し、加算結果を改めて調節出力として
    サイクロコンバータへ供給する加算器とを有して成るこ
    とを特徴とするサイクロコンバータにおける電流制御装
    置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の電流制御装置におい
    て、2相に相数変換された前記負荷電流の実際値と指令
    値を直流量に変換する手段をさらに備えたことを特徴と
    するサイクロコンバータにおける電流制御装置。
JP15822080A 1980-11-12 1980-11-12 サイクロコンバ−タにおける電流制御装置 Expired JPS5947553B2 (ja)

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