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JPH053603B2 - - Google Patents
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JPH053603B2 - - Google Patents

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JPH053603B2
JPH053603B2 JP58100831A JP10083183A JPH053603B2 JP H053603 B2 JPH053603 B2 JP H053603B2 JP 58100831 A JP58100831 A JP 58100831A JP 10083183 A JP10083183 A JP 10083183A JP H053603 B2 JPH053603 B2 JP H053603B2
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JP
Japan
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counter
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JP58100831A
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Satoru Ozaki
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/12Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
    • G05F1/40Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
    • G05F1/455Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、サイリスタレオナード制御装置の
如く、直流電動機の運転制御を行なう場合等にお
いて使用される他励変換装置の位相検出装置、特
に相間の不平衡に起因する誤差の補正が可能な位
相角検出装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、この種の位相検出装置としては、アナロ
グ式およびデイジタル式のものが知られている
が、それぞれ以下の如き欠点を有している。
(1) アナログ式のものは、一般に電源の相数また
は点弧相毎に入力電圧波形の零クロス検出回路
や位相角相当量を積算する積分器等で構成され
ているため、3相純ブリツジ結線の静止電力変
換装置では、かかる回路が3ないし6組必要で
あり、したがつて、零クロスの検出レベル、積
分器の積分時間およびオフセツトの調整等をそ
の回路数に応じて行なわねばならず、その作業
は煩雑かつ困難であり、しかも6相間を厳密に
バランスさせることは極めて難かしい。
(2) 回路構成を工夫し調整要素を無くしたものに
おいても、回路を構成する素子の定数にバラツ
キがあること等の理由から、6相間のバランス
を厳密には保ち得ない。
(3) 何らかの方法によつて6相の検出回路間を平
衡に保ち得たとしても、3相に対する負荷バラ
ンスの不平衡によつて相電圧が互いに異なつて
いたり、または降圧、絶縁および相電圧から線
間電圧への変換等の目的で位相検出器の前段に
設けられる同期トランスに巻線のバラツキがあ
つたり等すると、検出値にアンバランスが生じ
る。
(4) その結果、他励変換装置において一定の点弧
制御角で点弧している場合でも、相毎の位相角
検出値にバラツキがあるため、実際には相毎に
異なる制御角で点弧したことになり、そのた
め、点弧相によつて電流のアンバランスが生じ
る。なお、第1図はかかる事情を説明するため
の電流波形図である。同図において、θU〜θZ
U〜Z相の位相角検出値を、θ^U〜θ^Zはその実際
値を、またαは点弧制御角指令値をそれぞれ表
わすもので、V,Z相における検出値のバラツ
キによつて、電流波形にアンバランスが生じる
様子が示されている。
(5) また、積分器の積分時間等の電源周波数に対
応する要素が固定の定数であるため、その周波
数変動に対して追従することができず、その結
果、位相検出値と実際値との間に誤差が生じ、
極端な場合は、位相制御角の限界での運転中に
転流失敗等の障害に陥るおそれがある。
〔発明の目的〕
この発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
で、入力電圧波形の相間のバラツキ、または素子
定数のバラツキ等による検出位相角相互間の誤差
を補正するとともに、電源周波数の変動による検
出誤差を補正することが可能な位相検出装置を提
供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明の要点は、デイジタル式位相検出装置に
おいて、電源から他励変換装置に供給される3相
の電源電圧を検出する検出手段と、前記3相電圧
の各相に同期して前記各相の位相角相当量をそれ
ぞれ計数するカウンタと、これらカウンタのうち
基準となるカウンタと他のカウンタとの各位相差
の実際値とその論理値との差で表される補正量を
演算するデイジタル演算手段と、を有し、このデ
イジタル演算手段は、カウンタ相互の位相差の和
から電源周期(360゜)の実際値を演算し、この電
源周期実際値に基づいて前記補正量を演算し、こ
れら補正量を対応するカウンタ計数値に加算する
ことにより検出位相角相互間の誤差を補正し、前
記電源周期実際値と電源周期論理値との比によつ
て前記の補正されたカウンタ計数値を更に補正す
ることにより、電源周波数の変動による検出位相
角の誤差を補正するものであるようにした点にあ
る。
〔発明の実施例〕
第2図はこの発明の実施例を示す構成図、第3
図はその動作を説明するための各部波形図であ
る。第2図において、1,3,5は位相角積算用
カウンタ、7はマイクロコンピユータの如きデイ
ジタル処理装置、8はバス、9は同期信号回路、
10は信号変換回路である。
以下、第2図の動作につき、第3図も参照して
説明する。
第3図イに示される如き、図示されない他励変
換装置に入力される入力線間電圧Vuv,Vvwおよ
びVwuは信号変換回路10に与えられるので、信
号変換回路10では、電圧Vuv,Vvw,Vwuが、例
えば正のとき“1”、負のとき“0”となるよう
な論理信号Vuv′,Vwv′およびVwu′にそれぞれ変
換する。なお、これらの信号は、第3図ロの如く
表わされる。同期信号回路9は、論理信号Vuv′,
Vvw′,Vwu′がそれぞれ0→1に変化するときに、
所定のパルス幅をもつカウンタ同期信号S1,S3
よびS5をそれぞれ第3図ハの如く出力する。位相
角積算用カウンタ1,3,5は別途与えられる周
波数f0の基準クロツクFを計数し、それぞれ同期
信号S1,S3,S5によつて初期セツト(リセツト)
される。したがつて、第3図ニに示される如きカ
ウンタ1,3,5の積算値θ1,θ3,θ5は、それぞ
れ同期信号S1,S3,S5の発生時点からの経過時
間、すなわち所定の相からの位相差を表わすこと
になる。デイジタル処理装置7は、バス8を介し
てカウンタ1,3,5より積算値θ1,θ3,θ5を読
み出し、以下の如き補正演算を行なう。
いま、点弧相U,V,W,X,Y,Zに対する
位相角をそれぞれθU,θV,θW,θX,θY,θZとすれ
ば、この場合における各相の位相角は、カウンタ
計数値(θ1〜θ3)とオフセツト角(−60゜)との
組み合わせにより、次の(1)式の如く表わすことが
できる。
θU=θ1−60゜ θZ=θ3 θV=θ3−60゜ θX=θ5 θW=θ5−60゜ θY=θ1 ……(1) ここで、何らかの原因により3相の平衡が破
れ、その結果、第3図ニの実線で示されるカウン
タ3,5の計数値θ3,θ5がそれぞれ破線で表わさ
れる状態に変化したとすると(なお、θ1は基準相
として変化しないものとする。)上記(1)式で算出
されるθU〜θZも誤差を含むことになり、6相間の
平衡を保つことができない。
ところで、 θ360=θ13+θ35+θ51 〔ただし、θno=θn−θo、θn>θo〕 ……(2) とおけば、θ360は1周期、すなわち360゜に相当す
るカウンタの計数値である。また、理想状態にお
いて、カウンタ計数値θ1,θ3,θ5はそれぞれ互い
に120゜の位相差をもつていることから、3相間の
バラツキを補正したカウンタ計数値θ^1,θ^3,θ^5
それぞれ、次の(3)式の如く表わされる。
したがつて、(3)式を用いて上記(1)式を書き換え
ることにより、3相間のバラツキを考慮した点弧
相6相の各位相角を、次の(4)式の如く求めること
ができる。
θU=θ1−1/6×θ360 θZ=θ3+(θ13−1/3×θ360) θV=θ3+(θ13−1/3×θ360)−1/6×θ360 θX=θ5+(θ15−2/3×θ360) θW=θ5+(θ15−2/3×θ360)−1/6×θ360 θY=θ1 ……(4) ところで、上記(4)式のそれぞれは、全てθ1に関
する式となることがわかる。例えば、θWについ
て見ると、 θW=θ5+(θ15−2/3×θ360)×1/6×θ360 =θ5+θ1−θ5−5/6×θ360 =θ1−5/6×θ360 ……(5) となる。このことは、見かけ上θ1、すなわちカウ
ンタ1のみで構成できることを意味するが、この
ようにすると、θ1の計数範囲である0〜360゜
(θ360)に対して、θWの計数範囲は、 −300゜θW60゜ または 0゜θW60゜, −300゜θW0゜ ……(6) となり、360゜周期で動作するθ1の不連続点(カウ
ンタ1の初期セツト時点)がθW計測上の不連続
点となる、という不都合が生じる、よつて、本発
明においては、敢えて位相角検出回路をカウンタ
3個で構成し、第(5)式の如く変形せずに、第(4)式
のまゝ取り扱うようにしている。
そして、この(4)式における各式の右辺第2項以
下の項(補正項:例えば、θZの式におけるθ13
1/3×θ360)は、相間のバランスや周波数の急激 な変化を考えないことにすれば、短時間内では定
数とみなすことができる。このことは、第2図に
示される処理装置7において、この補正項算出の
ための演算を時間的な制約が比較的ゆるやかな優
先度の低い(割込み)レベルで行なうことができ
る、ということを意味している。そこで、各式の
補正項をそれぞれ次の(7)式の如く表現すれば、 となるので、先の(4)式を次の(8)式の如く表わすこ
とができる。
θU=θ1+ΔθU θZ=θ3+ΔθZ θV=θ3+ΔθV θX=θ5+ΔθX θW=θ5+ΔθW θY=θ1+ΔθY ……(8) つまり、点弧相各相の位相角は、カウンタ1,
3,5の計数値(瞬時値)と、短期的には定数と
みなせる補正項の和として表わすことができる。
以上は、電源周波数の変動を考慮していない場
合であるが、これを考慮する場合は以下の如くす
る。
すなわち、第3図ニに示されるカウンタ積算値
θ1,θ3,θ5の傾きそのものは、周波数によつては
変化しないから、上記(2)式が成立する。そこで、
電源周波数が公称値fcに等しいときの360゜相当の
カウンタ計数値をθ^360とすれば、 θ^360=f0/fc ……(9) なる関係式が成立する。したがつて、先の(8)式の
各位相角にθ^360/θ360(=k)を乗じることによ
り、公称周波数で正規化した位相角を次の(10)式の
如く求めることができる。
θU=k(θ1+ΔθU) θZ=k(θ3+ΔθZ) θV=k(θ3+ΔθV) θX=k(θ5+ΔθX) θW=k(θ5+ΔθW) θY=k(θ1+ΔθY) ……(10) こうして、位相角積算用カウンタの計数値θ1
θ3,θ5およびその位相差から入力信号や入力回路
定数のバラツキによる相間アンバランスを補正す
ることができるとともに、電源周波数変動による
位相角の検出誤差を補正することができる。
第4図はこの発明の別の実施例を示す構成図、
第5図はその動作を説明するための各部波形図で
ある。
第4図からも明らかなように、この実施例が第
2図に示されるものと異なる点は、カウンタが6
個(カウンタ1〜6)設けられている点であり、
したがつて、同期信号回路9からは第5図ハの如
く6個の同期信号S1〜S6が得られるとともに、位
相角積算用カウンタ1〜6からは、第5図ニの如
く6個の位相角信号θ1〜θ6が得られることにな
る。この場合、先の(1)式に相当する。点弧相U,
V,W,X,Y,Z相に対する位相角θU,θV
θW,θX,θY,θZとカウンタ計数値θ1〜θ6との関係
は、次式の如く表わすことができる。
θU=θ2 θZ=θ3 θV=θ4 θX=θ5 θW=θ6 θY=θ1 ……(11) また、先の実施例における(2)式と同様にして
360゜相当の計数値を次の(12)式の如く算出すること
ができる。
θ360=θ12+θ23+θ34+θ45+θ56+θ61 (ただし、θno=θn−θo、θn>θo) ……(12) したがつて、先の(7)式に相当する各相の補正分
は、 となり、この場合における相間のバラツキを補正
した位相角θU,θV,θW,θX,θY,θ〓は、 θU=θ2+ΔθU θZ=θ3+ΔθX θV=θ4+ΔθV θX=θ5+ΔθX θW=θ6+ΔθW θY=θ1+ΔθY ……(14) と表わすことができる。さらに、電源周波数の変
動分を補正するには、各位相角に前述の如き係数
k(=θ^360/θ360、θ^360=f0/fc)を乗ずればよ
いこ
とから、 θU=k×(θ2+ΔθU) θZ=k×(θ3+ΔθZ) θV=k×(θ4+ΔθV) θX=k×(θ5+ΔθX) θW=k×(θ6+ΔθW) θY=k×(θ1+ΔθY) ……(15) となる。
つまり、6つのカウンタで構成される場合にお
いても、簡単な演算を行なうことにより、相間ア
ンバランスの補正および周波数変動にもとづく誤
差の補正が可能となる。
なお、上記ではカウンタを3個用いる場合と、
6個用いる場合について説明したが、これに限ら
ず、2個用いる場合等についても同様にして適用
することができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、以下の如き効果を期待する
ことができる。
(イ) 入力の期間電圧以外は、すべてデイジタル処
理されるため調整箇所がなく、また、温度ドリ
フトや経年変化のない高精度の位相検出が可能
となる。
(ロ) 相間がアンバランスであることを前提として
いるため、相間のバランスを保つための調整要
素とその調整作業が全く不要であり、また、相
間バランスのずれを或る程度許容していること
から、回路構成上の自由度が大きい。
(ハ) 従来の位相検出器では対処し得なかつた入力
電源信号の相間のバラツキをも補正することが
できる。
(ニ) 従来は半固定、または固定のために対処でき
なかつた電源周波数変動に対しても、その補正
をして対処することができる。
(ホ) 位相角カウンタの瞬時値、およびその位相差
を用いて補正演算を行なうために要する時間は
略零であり、したがつて、時間的に変化する相
間のアンバランスや電源周波数変動に対しても
追従することができる。
(ヘ) 位相検出器としての基本的な回路に対してハ
ードウエアを一切追加することなく、上記(イ)〜
(ホ)を実現することができる。
(ト) 加、減、乗、除の四則演算で補正が可能(相
間バランスの補正だけならば加、減算のみで済
む。)であるため、処理装置の負担が軽減され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は位相角検出値の相間アンバランスによ
る電流のバラツキ具合を説明するための波形図、
第2図はこの発明の実施例を示す構成図、第3図
は第2図の動作を説明するための各部波形図、第
4図はこの発明の別の実施例を示す構成図、第5
図は第4図の動作を説明するための各部波形図で
ある。 符号説明、1〜6……位相角積算用カウンタ、
7……デイジタル処理装置(マイクロコンピユー
タ)、8……バス、9……同期信号回路、10…
…信号変換回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電源から他励変換装置に供給される3相の電
    源電圧を検出する検出手段と、 前記3相電圧の各相に同期して前記各相の位相
    角相当量をそれぞれ計数するカウンタと、 これらカウンタのうち基準となるカウンタと他
    のカウンタとの各位相差の実際値とその理論値と
    の差で表される補正量を演算するデイジタル演算
    手段と、を有し、 このデイジタル演算手段は、カウンタ相互の位
    相差の和から電源周期(360゜)の実際値を演算
    し、この電源周期実際値に基づいて前記補正量を
    演算し、これら補正量を対応するカウンタ計数値
    に加算することにより検出位相角相互間の誤差を
    補正し、前記電源周期実際値と電源周期論理値と
    の比によつて前記の補正されたカウンタ計数値を
    更に補正することにより、電源周波数の変動によ
    る検出位相角の誤差を補正するものである、 ことを特徴とするデイジタル式位相検出装置。
JP58100831A 1983-06-08 1983-06-08 デイジタル式位相検出装置 Granted JPS59226912A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2115690A1 (de) * 1971-03-31 1972-06-29 Siemens Ag Schaltungsanordnung zum schutz von schaltorganen in fernmelde-, insbesondere fernsprechanlagen
JPS56155420A (en) * 1980-05-01 1981-12-01 Nagano Aichi Denki Kk Alternating current regulated power supply device
JPS5831418A (ja) * 1981-08-19 1983-02-24 Mitsubishi Electric Corp デイジタル移相回路

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