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JPS6355293B2 - - Google Patents
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JPS6355293B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6355293B2
JPS6355293B2 JP56052456A JP5245681A JPS6355293B2 JP S6355293 B2 JPS6355293 B2 JP S6355293B2 JP 56052456 A JP56052456 A JP 56052456A JP 5245681 A JP5245681 A JP 5245681A JP S6355293 B2 JPS6355293 B2 JP S6355293B2
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JP
Japan
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current
transformer
commutator
converter
motor
Prior art date
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Expired
Application number
JP56052456A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57170034A (en
Inventor
Sukeo Saito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は可変周波数の交流電力を発生できる
電力変換装置の制御方式に係り、特にこの電力変
換装置と駆動される無整流子電動機の間に変圧器
及びしや断器を設けた構成において、この変圧器
の残留磁束により生じるシステムの不具合を防止
するための改良された無整流子電動機駆動用変換
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control system for a power converter capable of generating variable frequency alternating current power. The present invention relates to an improved converter for driving a commutatorless motor in order to prevent system malfunctions caused by residual magnetic flux of the transformer.

従来商用電源により一定の速度で運転されてた
無整流子電動機を、その時々の状況にあわせて速
度を可変するため可変周波数可能な電力変換装置
を用いたり、或いは大形無整流子電動機をスムー
ズに起動、加速するために電力変換装置を用いる
場合には種々のシステムが考えられている。
Conventionally, non-commutator motors were operated at a constant speed using commercial power, but in order to vary the speed according to the situation at the time, a variable frequency power converter can be used, or large non-commutator motors can be operated smoothly. Various systems have been considered when using a power conversion device to start and accelerate a vehicle.

第1図に示す単線系統図は従来より用いられて
いる一般的な構成例を示す図であり、交流電源1
1よりしや断器12、変圧器13を介して電力変
換装置14に商用周波数の交流電力を供給する。
電力変換装置14は交流を直流に変換する整流回
路15、直流を平滑化する直流リアクトル16、
直流を任意の周波数の交流に変換するインバータ
回路17より成る。電力変換装置14の出力は変
圧器18を介してしや断器19で無整流子電動機
20に接続される。他方、交流電源11からはバ
イパス回路としてしや断器21を介して無整流子
電動機20に接続され、しや断器19及び21の
切換により電源を選択できる。電力変換装置14
は、速度基準設定器22、運転・停止指令23、
無整流子電動機20に直結された速度検出器24
からの信号を制御回路25が受けて、整流回路1
5、インバータ回路17を構成するスイツチング
素子を制御する信号を発生することにより動作し
ている。整流回路15、インバータ回路17を構
成する主スイツチング素子にサイリスタを用いた
詳細回路を第2図に示す。さて、この構成では、
電力変換装置14の出力が周波数が変化する交流
であるため変圧器18を介して伝達できる交流電
力が問題となる。すなわち低周波数から高周波数
まで変圧器18を飽和させることなく使用するこ
とが必要であるが、変圧器18の残留磁束により
システムに不具合を生じる場合がある。第3図は
変圧器18を構成する1相の鉄心のB―H特性を
描いたものであるが、定格の電圧/周波数比(以
後v/fと呼ぶ)であれば、A→B→C→D→A
の各点を通つて運転され飽和することはない。し
かし、ある状態で無整流子電動機の駆動が停止し
た場合、残留磁束がどの位置にあるかは停止直前
の状態により決まり、制御することは難しい。た
とえばD′の位置に残留磁束があつた場合D′→A
に変化する際電力の伝達が充分に行なわれ、第4
図の電流波形において電力変換器側のR相電流
IR1に対し、無整流子電動機側のR相電流IR2′にな
つたとする。しかし、残留磁束がB′の位置にあ
つたとすれば、B′→Aの変化では電力の伝達が
少なくなり、同じIR1に対し無整流子電動機側の
R相電流IR2″になることがある。この場合時刻t11
に起動指令がはいつたとしても、最初のパルス電
流にて無整流子電動機が回転しなければ起動渋帯
としてシステムに不具合が生じる。これらの欠点
を改良する技術として、しや断器19を投入した
まま変圧器18に励磁電流を流すことが提案され
ているが、0よりD′側に残留磁束がある場合、
既にリセツトされた状態に近くなつているので、
D′までリセツトするためには大きな電流が必要
となる。また、0よりB′側に残留磁束がある場
合リセツトするために不必要な電力が伝達される
ことがあり、無整流子電動機20の状態によつて
は、逆転する恐れがあつた。
The single-line system diagram shown in Figure 1 is a diagram showing a typical configuration example conventionally used.
AC power at a commercial frequency is supplied to a power conversion device 14 via a strand disconnector 12 and a transformer 13.
The power converter 14 includes a rectifier circuit 15 that converts alternating current into direct current, a direct current reactor 16 that smoothes direct current,
It consists of an inverter circuit 17 that converts direct current to alternating current of any frequency. The output of the power converter 14 is connected to a commutatorless motor 20 via a transformer 18 and a shunt breaker 19 . On the other hand, the AC power source 11 is connected to the non-commutator motor 20 via a shield breaker 21 as a bypass circuit, and the power source can be selected by switching the shield switches 19 and 21. Power converter 14
are a speed standard setting device 22, a run/stop command 23,
Speed detector 24 directly connected to commutatorless motor 20
The control circuit 25 receives the signal from the rectifier circuit 1.
5. It operates by generating a signal to control the switching elements constituting the inverter circuit 17. FIG. 2 shows a detailed circuit in which a thyristor is used as the main switching element constituting the rectifier circuit 15 and the inverter circuit 17. Now, with this configuration,
Since the output of the power conversion device 14 is an alternating current whose frequency changes, the problem is the alternating current power that can be transmitted via the transformer 18. That is, it is necessary to use the transformer 18 from low to high frequencies without saturating it, but the residual magnetic flux of the transformer 18 may cause problems in the system. Figure 3 depicts the B-H characteristics of the one-phase iron core that constitutes the transformer 18. If the voltage/frequency ratio (hereinafter referred to as v/f) is the rated value, then A→B→C →D→A
is driven through each point of , and never saturates. However, when the commutatorless motor stops driving in a certain state, the position of the residual magnetic flux is determined by the state immediately before the stop, and is difficult to control. For example, if there is residual magnetic flux at the position D', then D'→A
When changing to
In the current waveform shown in the figure, the R phase current on the power converter side
Assume that the R-phase current on the non-commutator motor side becomes I R2 ' with respect to I R1 . However, if the residual magnetic flux is at the position B', the change from B' to A will result in less power transmission, and for the same I R1 , the R-phase current on the non-commutator motor side I R2 ''. Yes, in this case time t 11
Even if a start command is received, if the commutatorless motor does not rotate with the first pulse current, a start jam will occur and the system will malfunction. As a technique to improve these shortcomings, it has been proposed to flow an exciting current to the transformer 18 with the breaker 19 turned on, but if there is residual magnetic flux on the D' side from 0,
It's already close to being reset, so
A large current is required to reset to D'. Furthermore, if there is residual magnetic flux on the B' side from 0, unnecessary power may be transmitted for resetting, and depending on the state of the commutatorless motor 20, there is a risk of reverse rotation.

この発明の目的は、以上の欠点に対してなされ
たものであり、しや断器を開くかあるいはインピ
ーダンスを挿入して変圧器に励磁電流を流し、極
く少ない電流で残留磁束をリセツトすることによ
り、大容量の機器を追加することなく経済的でし
かも確実に起動できる信頼性の高い無整流子電動
機駆動用変換装置を提供しようとするものであ
る。
The purpose of this invention was to solve the above-mentioned drawbacks, and to reset the residual magnetic flux with an extremely small amount of current by opening the circuit breaker or inserting an impedance to flow an exciting current to the transformer. Therefore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable commutatorless motor drive conversion device that is economical and can be started reliably without adding large-capacity equipment.

第5図にはこの発明の一実施例を示す。同図が
第1図と異なるのは、運転・停止指令23からの
信号S1を受けて、しや断器19の投入を指令する
S2、電力変換装置14の整流回路15、インバー
タ回路17にゲートパルスを与えて励磁電流を流
すことを指令する信号S3及び制御回路25に通常
の運転を指令する信号S4を発生する制御回路26
を設けた点である。信号S1〜S4のタイムチヤート
を第6図に示す。同図において、時刻t21から運
転指令がはいり時刻t22まではしや断器19は開
いて励磁電流を流す期間、時刻t22にて励磁電流
を零にして、時刻t23にてしや断器19を投入し、
時刻t24以降起動運転にはいる。第7図には励磁
電流を流すべき位相を示している。同図におい
て、時刻t21から時刻t22までの期間に微少の励磁
電流を流していることを示しているが、時刻t24
以降の起動運転にはいる際の最初の電流位相に対
して180゜位相を進めて励磁電流を流している。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. The difference between this diagram and Figure 1 is that in response to the signal S1 from the operation/stop command 23, a command is given to close the shield breaker 19.
S 2 , a control that generates a signal S 3 that gives a gate pulse to the rectifier circuit 15 and the inverter circuit 17 of the power converter 14 to instruct the excitation current to flow, and a signal S 4 that instructs the control circuit 25 to perform normal operation. circuit 26
The point is that A time chart of signals S 1 to S 4 is shown in FIG. In the same figure, from time t21 until time t22 when the operation command is issued, the ladder and disconnector 19 are open and excitation current flows, and at time t22 , the excitation current is reduced to zero, and at time t23 , Insert the disconnector 19,
Starting operation begins after time t 24 . FIG. 7 shows the phases in which the excitation current should flow. In the figure, it is shown that a small excitation current is flowing during the period from time t 21 to time t 22 , but at time t 24
In subsequent startup operations, the exciting current is passed with a phase advance of 180° relative to the initial current phase.

ここで、起動運転にはいる際の最初の電流位相
は周知のように速度検出器20の信号から知るこ
とができる。即ち、無整流子電動機の場合は、位
置検出器が速度検出器20として兼用されること
が良く知られていることからして、速度検出器2
0と兼用される位置検出器の信号から、起動運転
にはいる際の最初の電流位相及び相を知ることが
出来る。変圧器の鉄心の構成によりこの励磁電流
の位相をどの位相にすればリセツトが最も効果的
に行なわれるかが決まり、単相変圧器にて構成す
る場合には180゜進み、3相変圧器にて構成する場
合には60゜〜80゜進みが効果的である。第8図はこ
の励磁電流によつて残留磁束がリセツトされる経
路を示したものであり、残留磁束がB′,0,
D′のどの位置にあつても、B′(0,D′)→C′→
D′でリセツトされる。このリセツトが微少の励
磁電流によつて行なわれるのは、しや断器19を
開いて負荷に流れる電流を除くためであり、電力
変換器より変圧器に流れ込む電流が全て励磁電流
となるため、定格のv/fを得る励磁電流に相当
する電流を流すことにより、残留磁束が完全にリ
セツトされ得る。
Here, the initial current phase when entering the starting operation can be known from the signal of the speed detector 20, as is well known. That is, in the case of a non-commutator motor, since it is well known that the position detector is also used as the speed detector 20, the speed detector 2
From the signal of the position detector which also serves as 0, it is possible to know the initial current phase and phase when entering the startup operation. The configuration of the iron core of the transformer determines which phase the excitation current should be in to achieve the most effective reset; in the case of a single-phase transformer, it will advance 180 degrees, and in the case of a three-phase transformer, it will advance 180 degrees. When configuring it with a 60° to 80° advance, it is effective. Figure 8 shows the path through which the residual magnetic flux is reset by this excitation current, and the residual magnetic flux is B', 0,
No matter where it is in D′, B′(0, D′)→C′→
It is reset with D'. The reason why this reset is performed using a small excitation current is to open the shield breaker 19 and remove the current flowing to the load, and all the current flowing from the power converter to the transformer becomes the excitation current. The residual magnetic flux can be completely reset by flowing a current corresponding to the excitation current that obtains the rated v/f.

第9図にはこの発明の他の実施例を示す。同図
が第5図と異なる点は信号S2を運転中は反転する
制御回路27を設けて、この信号S2′によりしや
断器19が開いた時にしや断器28及びインピー
ダンス29によるバイパス回路を設ける点にあ
る。この実施例によれば多少の負荷電流が変圧器
18及びインピーダンス29を介して無整流子電
動機に流れることがあるが、インピーダンスを充
分に大きくとれば第5図の実施例と同様の効果を
得ることができる。
FIG. 9 shows another embodiment of the invention. The difference between this figure and FIG. 5 is that a control circuit 27 is provided that inverts the signal S 2 during operation, and when the shroud breaker 19 opens due to the signal S 2 ′, the breaker 28 and the impedance 29 open. The point is that a bypass circuit is provided. According to this embodiment, some load current may flow to the non-commutator motor via the transformer 18 and the impedance 29, but if the impedance is made large enough, the same effect as the embodiment shown in FIG. 5 can be obtained. be able to.

以上の説明から、可変周波数の電力変換装置と
無整流子電動機の間に変圧器としや断器を設けた
構成において、しや断器をしや断して、或いはそ
の時にインピーダンスを挿入してしや断器をバイ
パスしたとしてもそのインピーダンスを充分に高
くして、変圧器の残留磁束をリセツトさせる励磁
電流を流すことにより、以下の特徴を持つた無整
流子電動機駆動用変換装置を提供することができ
る。
From the above explanation, in a configuration in which a transformer and a breaker are installed between a variable frequency power converter and a non-commutator motor, it is possible to disconnect the breaker or insert an impedance at that time. To provide a converter for driving a non-commutated motor having the following features by making the impedance of the transformer sufficiently high even if the transformer bypasses the breaker and passing an excitation current that resets the residual magnetic flux of the transformer. be able to.

(1) 特別な機器を追加することなく、或いは追加
したとしても主回路の容量に比べて充分小さな
容量の機器を追加するだけで、極く少ない励磁
電流で残留磁束がリセツトできるので経済的な
電力変換装置である。
(1) It is economical because the residual magnetic flux can be reset with an extremely small excitation current without adding any special equipment, or even if it is added, just by adding equipment whose capacity is sufficiently small compared to the capacity of the main circuit. It is a power conversion device.

(2) 極く少ない電流でも、そのほとんどが励磁電
流となるため確実に磁束のリセツトができる信
頼性の高い電力変換装置である。
(2) Even if the current is extremely small, most of it becomes excitation current, so it is a highly reliable power conversion device that can reliably reset the magnetic flux.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来装置の構成図、第2図は第1図の
一部詳細図、第3図、第4図は従来装置の動作を
説明するための図、第5図はこの発明の一実施例
を示す構成図、第6図、第7図、第8図は本発明
の動作を説明するための図、第9図は本発明の他
の実施例を示す構成図である。 11…交流電源、12,19,21,28…し
や断器、13,18…変圧器、14…電力変換装
置、15…整流回路、16…直流リアクトル、1
7…インバータ回路、20…無整流子電動機、2
2…速度基準設定器、23…運転・停止指令、2
4…速度検出器、25,26,27…制御回路、
29…インピーダンス。
Fig. 1 is a configuration diagram of a conventional device, Fig. 2 is a detailed view of a part of Fig. 1, Figs. FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are diagrams for explaining the operation of the present invention, and FIG. 9 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention. 11... AC power supply, 12, 19, 21, 28... Line breaker, 13, 18... Transformer, 14... Power converter, 15... Rectifier circuit, 16... DC reactor, 1
7... Inverter circuit, 20... Commutatorless motor, 2
2...Speed standard setter, 23...Run/stop command, 2
4... Speed detector, 25, 26, 27... Control circuit,
29...Impedance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 変圧器及びしや断器を介して無整流子電動機
を駆動する無整流子電動機駆動用変換装置におい
て、前記無整流子電動機の起動に先立つて前記無
整流子電動機の起動開始時に最初に流れる相電流
の位相より60゜〜180゜進んだ励磁電流を所定時間
供給するために前記変換装置を制御する手段と、
前記所定時間経過後に前記しや断器を投入し前記
変換装置を起動運転する手段と、起動完了後前記
無整流子電動機を商用電源側に切換えて運転する
ためのバイパス回路を具備して成る無整流子電動
機駆動用変換装置。
1. In a non-commutator motor drive converter that drives a non-commutator motor via a transformer and a circuit breaker, the first current flows at the start of the commutator-less motor prior to starting the commutator-less motor. means for controlling the converter to supply an excitation current that is 60° to 180° ahead of the phase of the phase current for a predetermined time;
A device comprising: a means for turning on the shield breaker after the predetermined time has elapsed and starting the converter; and a bypass circuit for switching the commutatorless motor to the commercial power supply side and operating the converter after the start is completed. Commutator motor drive conversion device.
JP56052456A 1981-04-09 1981-04-09 Power converter Granted JPS57170034A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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