(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせる手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項２】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせ、他の片方向半導体スイッチは全てオフさせる手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項３】
三相交流電源の最大電圧相または最小電圧相が変われば、該変化に応じてオンさせる片方向半導体スイッチを切り替えていく手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項４】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、出力相の負荷電流が前記出力相から入力相へと流れる場合には該出力相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチをオンさせ、前記負荷電流が入力相から前記出力相へと流れる場合には三相交流電源の最小電圧相から前記出力相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチをオンさせる手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項５】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチを全てオンさせる手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項６】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチのうち、各出力相を流れる負荷電流と同方向の該各相の片方向半導体スイッチを全てオンさせる手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項７】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチを全てオンさせる動作と、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチを全てオンさせる動作とを切り替える手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【請求項８】
三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、
Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせた状態で通常運転を行う手段を備えたことを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電圧を任意の交流電圧あるいは直流電圧に変換するＰＷＭサイクロコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＰＷＭサイクロコンバータの出力側のサージ電圧を抑制する保護回路を図８に示す。図８中符号１は三相交流電源、１００は通常のＰＷＭサイクロコンバータ、２１は三相交流電動機、１１０は整流スナバ回路、１２０は出力短絡回路、１１１、１１２、１２１は三相整流ブリッジ、１１３、１２２は片方向半導体スイッチ(片方向スイッチと略す)、１１４、１１５は抵抗、１１６はコンデンサ、１１７は電圧検出回路、１１８はゲートドライバである。
ＰＷＭサイクロコンバータでは、電流が両方向に流せる双方向半導体スイッチ(双方向スイッチと略す)で入力側と出力側を直接に接続するため、転流の際に、同出力相に接続される三つの双方向スイッチの中に二つ以上の双方向スイッチが同時にオンになると、入力側が短絡となり、三つの双方向スイッチが同時にオフになると、出力側が開放となる。これを防止する手段として負荷電流方向を検出し、その情報を利用して、出力側が開放とならず、かつ入力短絡を生じる事なく転流させることができる。しかし、転流中に負荷電流方向の検出を間違えると(特に負荷電流がゼロ付近で間違いやすい)、出力側が開放となる可能性がある。また、入力側および負荷側の過電流や過電圧、モータ巻線や主回路半導体素子の過熱など（以下運転異常と略す）が発生した時、ＰＷＭサイクロコンバータの電流を遮断する、すなわち急に運転を中止する必要がある。同時に全部の双方向スイッチをオフすると、出力側が開放となる。インダクションモータを駆動する場合には、運転中にＰＷＭサイクロコンバータの出力側が開放となると、ＰＷＭサイクロコンバータの出力側に大きなサージ電圧が発生する。
通常運転中に転流ミスでＰＷＭサイクロコンバータの出力側が開放となった時、負荷電流は三相整流ブリッジ１１２を経由してコンデンサ１１６に流れ続き、大きなサージ電圧は発生しない。電圧検出回路１１７はコンデンサ１１６の電圧レベルを検出して、コンデンサ１１６の電圧がある程度以上になったら、過電圧信号OVを出力する。過電圧信号OVにより片方向スイッチ１１３をオンしてコンデンサ１１６を放電させる。運転異常が発生した時、まずＰＷＭサイクロコンバータの片方向スイッチを全部オフする。これから一定の間隔(Δｔと略す)後に片方向スイッチ１２２をオンする。Δｔは半導体スイッチのオン時間あるいはオフ時間より長いこと。負荷電流はΔｔの間に三相整流ブリッジ１１２を経由してコンデンサ１１６に流れ続き、片方向スイッチ１２２がオンとなるから三相整流ブリッジ１２１と片方向スイッチ１２２を経由して流れ続いてゼロまで減る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のＰＷＭサイクロコンバータの保護方法では、運転中に片方向スイッチ１２２をオンして出力三相を長い期間（例えば、遮断の終了まで）短絡すると、過大なモータ固定子電流が流れ、設備を壊す可能性があった。
次に整流スナバの作用は出力側が開放となる期間に発生するサージ電圧を吸収する。以下の二つの場合には出力側が開放となる。一つは転流の時負荷電流方向の検出が間違った場合、もう一つは遮断の時片方向スイッチが全部オフとなり片方向スイッチ１２２がオンとなるまでΔｔの間である。両者では出力側が開放となる期間はほぼ同じであるが、負荷電流方向の検出ミスは負荷電流のゼロ付近だけ発生するのに、比べ故障等で遮断する場合は定格電流あるいは過電流の時遮断することが多い、したがって後者の場合のサージ電圧は前者よりずっと大きく、その対策としての整流スナバのコンデンサ容量が大きいという問題もあった。
さらに通常転流のミスより発生したサージ電圧が整流スナバのコンデンサ１１６によって吸収され、整流スナバのコンデンサ１１６に溜まっている電力が回生できないという問題もあった。
そこで、本発明はＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時に出力側にサージ電圧も出さず、モータ固定子の過電流も出さずに出力短絡回路が不要でしかも整流スナバ回路なし、または整流スナバのコンデンサを容量を格段に小さくできるＰＷＭサイクロコンバータの保護装置とその保護方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせる手段を備えたものである。また、請求項２の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせ、他の片方向半導体スイッチは全てオフさせる手段とからなるものである。また、請求項３の発明は三相交流電源の最大電圧相または最小電圧相が変われば、該変化に応じてオンさせる片方向半導体スイッチを切り替えていく手段とからなるものである。また、請求項４の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、出力相の負荷電流が前記出力相から入力相へと流れる場合には該出力相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチをオンさせ、前記負荷電流が入力相から前記出力相へと流れる場合には三相交流電源の最小電圧相から前記出力相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチをオンさせる手段とからなるものである。また、請求項５の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチを全てオンさせる手段を備えたものである。また、請求項６の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチのうち、各出力相を流れる負荷電流と同方向の該各��の片方向半導体スイッチを全てオンさせる手段を備えたものである。また、請求項７の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断時に、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチを全てオンさせる動作と、三相交流電源の任意の１相に接続された片方向半導体スイッチを全てオンさせる動作とを切り替える手段を備えたものである。また、請求項８の発明は三相交流電源の各相とＭ(Ｍは２以上の整数)相出力の電力変換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチを２個組み合わせた構成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおいて、Ｍ相出力の各相から三相交流電源の最大電圧相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチ、及び三相交流電源の最小電圧相からＭ相出力の各相の方向に電流を流す片方向半導体スイッチの全てをオンさせた状態で通常運転を行う手段を備えたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施例１のＰＷＭサイクロコンバータの構成(例１では相数Ｍ＝３)を示すブロック構成図である。図１中符号１は三相交流電源、２は交流ラインフィルタ、６１、６２、６３はリアクトル、６４、６５、６６はコンデンサである。３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０は電流が一方向だけ流せ、自己消弧能力をもつ片方向半導体スイッチ(片方向スイッチと略す)で、それぞれSru、 Sur、 Ssu、 Sus、 Stu、 Sut、 Srv、 Svr、 Ssv、 Svs、 Stv、 Svt、 Srw、 Swr、 Ssw、 Sws、 Stw、 Swtで表す。この片方向スイッチは例えばＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴなどである。Sxyは入力のx相から出力のy相へ、Syxは出力のy相から入力のx相への片方向スイッチ(x=r、s、t; y=u、v、w)である。２１は三相交流電動機、２２は電源電圧検出回路、２３はコントローラ、２４はゲート信号合成部、２５はゲートドライバ、３０は入力電圧情報検出部。この入力電圧情報検出部３０は各片方向スイッチの入力側の三端子の電圧(入力電圧と略す)を入力して、三相入力電圧の大小関係の情報(入力電圧情報と略す)を作成して出力する。５０は保護ゲート信号発生部である。
【０００６】
図１の電源電圧検出回路２２は電源電圧を入力して電源電圧の位相と電源電圧の瞬時値を出力する。コントローラ２３は出力電圧指令と電源電圧の位相と電源電圧の瞬時値と負荷電流方向より１８個の片方向スイッチのゲート信号G1xy、G1yx(x=r、s、t; y=u、v、w)(G1と略す)を作成して出力する。例１では、Sxyをオンする時 G1xy=1とし、Sxyをオフする時 G1xy=0とし、Syxをオンする時 G1yx=1とし、Syxをオフする時 G1yx=0とする(x=r、s、t; y=u、v、w)。
【０００７】
図２は入力電圧情報検出部３０の構成図である。図２中符号３１、３２、３３、３４、３５、３６は同一構成で、電流検出回路である。図２中符号３７は抵抗である。電流検出回路３１を例として説明する。４１、４２はダイオード、４３はフォトカプラ、４４は抵抗、４５は出力端子、Vccは直流電源の正極である。
ダイオード４１に電流が流れると、出力端子４５の電圧はLowになる。ダイオード４１に電流が流れない場合には、出力端子４５の電圧はHighである。例えば、ｒ相の電圧が最大の時、/Rmax=0となり、最小の時、/Rmin=0となる。ｓ、ｔ相も同様である。
【０００８】
図１の保護ゲート信号発生部５０は例えば入力電圧情報検出部３０からの入力電圧情報によってゲート信号G2xy、G2yx(x=r、s、t; y=u、v、w) (G2と略す)を作成して出力する。図３は保護ゲート信号発生部５０の構成図である。５１、５２、５３、５４、５５、５６はインバータである。G2xy=1の時、Sxyをオンし、G2yx=1の時Syxをオンする(x=r、s、t; y=u、v、w)。
G2yx(x=r、s、t)によって出力y相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相(入力最大電圧相と略す)への片方向スイッチ(Sypと表す)をオンする(y=u、v、w)。
G2xy(x=r、s、t)によって三相入力電圧の中に最小電圧となる入力相(入力最小電圧相と略す)から出力y相への片方向スイッチ(Snyと表す)をオンする(y=u、v、w)。
入力の三相の中で入力最大電圧相と入力最小電圧相以外の入力相を入力中間電圧相と表す。
【０００９】
図１のゲート信号合成部２４は(1)式によりG1xy、G1yxとG2xy、G2yxの論理和をそれぞれGxy、Gyx(x=r、s、t; y=u、v、w)として出力する。
Gxy=G1xy+G2xy、 Gyx=G1yx+G2yx    (x=r、s、t; y=u、v、w)            (1)
【００１０】
図１のゲートドライバ２５はゲート信号合成部２４からの１８個の半導体スイッチのゲート信号(Gxy、Gyx)(x=r、s、t; y=u、v、w)(Gと略す)によってそれぞれ１８個の半導体スイッチ３〜２０(Sxy、Syx)をオンオフ制御する(x=r、s、t; y=u、v、w)。１の時オフし、０の時オフする。
【００１１】
上述の実施例１によれば、G2によって図４に示すように出力各相から入力最大電圧相への片方向スイッチSup、Svp、Swpと、入力最小電圧相から出力各相への片方向スイッチSnu、Snv、Snwは常にオンさせる。図４中のVp、Vm、Vnはそれぞれ三相入力電圧の中に最大電圧、中間電圧、最小電圧である。
通常運転の場合には、G1によってSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwをオフする時、G2によってSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwをオンしても、Sup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwには逆バイアスが加わっているため導通しない。すなわち、Sup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwを常にオンしても、通常運転に影響を及ぼさない。
他方、Syp、Sny(y=u、v、w)を常にオンすれば、転流中に負荷電流方向の検出が間違った場合には、通常のコントローラ２３からのG1によってＰＷＭサイクロコンバータ制御して出力が開放となる時に、出力y相(y=u、v、w)にサージ電圧が発生するが、Syp、Snyの中の一つが導通になるため、サージ電圧は入力側のコンデンサによって吸入される。
運転異常の時ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する場合には、G1の信号を全部０にして、G2の信号によってSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwだけがオンのままとなる。その時、主回路は図４の回路と等価である。この回路はDC-ACインバータが遮断された時の回路と近似している。出力各相にサージ電圧が出て、モータの固定子に残っている電流はSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwの中の三つを経由して入力側に流れ続けた後にゼロになる。負荷電流がゼロになってから、全部の片方向スイッチをオフし、ＰＷＭサイクロコンバータの遮断を終える。
上述のＰＷＭサイクロコンバータの遮断過程はDC-ACインバータの遮断過程と同様、出力側に、短絡モードも開放モードもないので、負荷電流も増えず、大きなサージ電圧も出ない。
【００１２】
図５は本発明の実施例２のＰＷＭサイクロコンバータの構成(例２では相数Ｍ＝３)を示すブロック構成図である。図において同じ名称にはできる限り同一符号を付け重複説明を省略する。図５中符号１〜２２と２５は図１との同様、１１０〜１１８は図８との同様である。
通常運転の場合には、コントローラ２６は図１コントローラ２３との同様に18個の片方向スイッチを制御する。転流ミスより発生した出力サージ電圧は整流スナバ１１０によって吸収される。
運転異常があってＰＷＭサイクロコンバータを遮断する場合には、コントローラ２６によってまず同出力相に接続される片方向スイッチの中に負荷電流の方向と同方向でオンの状態の片方向スイッチをオンのまま、その以外の片方向スイッチを全部オフする。これからΔｔ後に電源電圧検出回路から出力した電源電圧の位相に基づいて入力電圧情報を推算して、Sup、Svp、Swpと、Snu、Snv、Snwとをオンする。これからΔｔ後にSup、Svp、Swp、 Snu、Snv、Snw以外の片方向スイッチを全部オフする。次の過程は実施例１の遮断過程と同様である。
Sup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwがオンとなるから負荷電流がゼロとなるまでの間に、入力最大電圧相あるいは入力最小電圧相が変わる時、片方向スイッチの転流を行う必要がある。その場合には、まず転流先の片方向スイッチをオンして、Δｔ後に転流元の片方向スイッチをオフする。
【００１３】
上述の実施例１および実施例2では、従来の出力短絡回路１２０を設ける必要がなく、ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時、負荷電流は大きくならない。
実施例１では、整流スナバ回路１１０は必要ない。しかし、通常運転中に入力電圧情報が間違うと、入力側が短絡となる可能性があるので、精度の高い入力電圧情報の検出回路が必要である。
実施例２では、入力最大電圧相と入力最小電圧相さえ間違えなければ、入力最大電圧相または入力最小電圧相と入力中間電圧相を間違えても入力短絡が起こらないので、入力電圧情報の精度は低くてもよい、したがって例えば電源電圧の位相に基づいて入力電圧情報を推算してもよい。そのため実施例２では入力電圧情報検出部３０を設ける必要がない。また、整流スナバ回路１１０が必要であるが、整流スナバの作用は負荷電流方向検出のミスにより発生した出力サージ電圧を吸収だけでよいので、整流スナバのコンデンサの容量は従来と比べてかなり小さくできる。
【００１４】
上述の実施例１および実施例2では、ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時、SxpとSnxを両方同時にオンせず、出力x相の負荷電流が出力相から入力相へ流れる時Sxpのみを、出力x相の負荷電流が入力相から出力相へ流れる時Snxのみをオンしても良い(x=u、v、w)。
【００１５】
上述の実施例１および実施例2では、ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時、モータ21の固定子に残っているエネルギー(残エネと略す)がSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwを経由してＰＷＭサイクロコンバータの入力側に急に回生される。ＰＷＭサイクロコンバータの入力側に交流ラインフィルタ2のリアクトル61、62、63のリアクタンスがコンデンサ64、65、66のキャパシタンスより相対的に大きい場合には、遮断時モータ21の残エネが三相交流電源1に急に回生できないので、コンデンサ64、65、66の電圧が高くなり、整流スナバのコンデンサの電圧も一緒に高くなり、半導体スイッチ３〜２０を壊す可能性がある。この場合には、大きな整流スナバのコンデンサを利用しなければならない。
この問題の対策は遮断時Sup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwだけをオンする回生モードと、入力の同一相と出力三相の間の片方向スイッチだけをオンする短絡モードを切り替えて使用することである。図６に短絡モードの等価回路を示す。回生モードの時電力が出力側から入力側に流れ、短絡モードの時出力側と入力側の間に電力の交換がない。すなわち、モータ21の残エネは断続的に交流ラインフィルタ2を経由して三相交流電源1にゆっくり回生される。
図６に示す短絡モードでは、入力最小電圧相ではなく任意の入力相と出力三相の間の片方向スイッチだけをオンしてもよい。また短絡モードでは、入力の同一相と出力三相の間の片方向スイッチを全部オンせずに、出力相の負荷電流の方向と同方向の片方向スイッチだけをオンしてもよい。
【００１６】
図７は本発明の実施例３のＰＷＭサイクロコンバータの構成(例３では相数Ｍ＝３)を示すブロック構成図である。実施例３の構成は実施例２と基本的に同じ、違うのは実施例３の電圧検出回路１１７の出力信号OVをコントローラ２７に入力することである。
コントローラ２７は通常運転の場合には、実施例２のコントローラ２６と同様に18個の片方向スイッチを制御し、遮断する場合には、まず実施例２のコントローラ２６と同様にSup、Svp、Swp、Snu、Snv、Snwだけをオンする回生モードとし、整流スナバのコンデンサ１１６の電圧がある程度以上あがったら、図７に示すような短絡モードとし、またコンデンサ１１６の電圧がある程度以下にさがったら、回生モードに戻す。そういうふうに回生モードと短絡モードを切り替えてモータ21の残エネを断続的に三相交流電源1にゆっくり回生する。
遮断の時、どのように回生モードと短絡モードを切り替えるかいろいろな方法があるが、実施例３の方法は交流ラインフィルタ2のコンデンサ64、65、66と整流スナバのコンデンサ１１６を最大限に利用して、モータの固定子の電流も増えず、遮断時間が一番短い方である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、ＰＷＭサイクロコンバータの保護ために、本発明によれば、出力短絡回路１２０が不要で、整流スナバのコンデンサは小さくでき、ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時、出力側にサージ電圧も出なく、モータ電流も増えないという効果がある。または、整流スナバ回路が不要で、転流ミスより生じる電力損失は少ないという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータの構成図である。
【図２】本発明の入力電圧情報の検出部の回路図である。
【図３】本発明の保護ゲート信号発生部の回路図である。
【図４】本発明の三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時の回生モードの等価回路図である。
【図５】本発明の実施例２の三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータの構成図である。
【図６】三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータを遮断する時の短絡モードの等価回路図である。
【図７】本発明の実施例３の三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータの構成図である。
【図８】従来の三相/三相ＰＷＭサイクロコンバータの保護回路図である。
【符号の説明】
１  三相交流電源
２  交流ラインフィルタ
３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０  片方向半導体スイッチ
２１  三相交流電動機
２２  電源電圧検出部
２３  コントローラ
２４  ゲート信号合成部
２５  ゲートドライバ
２６  コントローラ
２７  コントローラ
３０  入力電圧情報検出部
５０  保護ゲート信号発生部
３１、３２、３３、３４、３５、３６  電流検出回路
３７  抵抗
４１、４２  ダイオード
４３  フォトカプラ
４４  抵抗
４５  出力端子
６１、６２、６３  リアクトル
６４、６５、６６  コンデンサ
１００  通常のＰＷＭサイクロコンバータ
１１０  整流スナバ回路
１２０  出力短絡回路
１１１、１１２、１２１  三相整流ブリッジ
１１３、１２２  片方向スイッチ
１１４、１１５  抵抗
１１６  コンデンサ
１１７  電源電圧検出回路
１１８  ゲートドライバ
G  Gxy、Gyx(x=r、s、t; y=u、v、w)
Gxy、Gyx(x=r、s、t; y=u、v、w)  Sxy、Syx(x=r、s、t; y=u、v、w)のゲート信号
G1  G1xy、G1yx(x=r、s、t; y=u、v、w)
G1xy、G1yx(x=r、s、t; y=u、v、w)    コントローラから出力したSxy、Syx(x=r、s、t; y=u、v、w)のゲート信号
G2  G2xy、G2yx(x=r、s、t; y=u、v、w)
G2xy、G2yx(x=r、s、t; y=u、v、w)  保護ゲート信号発生部から出力したSxy、Syx(x=r、s、t; y=u、v、w)のゲート信号
Sxy(x=r、s、t; y=u、v、w)  入力のx相から出力のy相への片方向スイッチ
Syx(x=r、s、t; y=u、v、w)  出力のy相から入力のx相への片方向スイッチ
Syp(y=u、v、w)  出力y(y=u、v、w)相から入力最大電圧相への片方向スイッチ
Sny(y=u、v、w)  入力最小電圧相から出力y(y=u、v、w)相への片方向スイッチ/Rmax、/Rmin、/Smax、/Srmin、/Tmax、/Tmin 入力電圧情報
Vp、Vm、Vn  三相入力電圧の中に最大電圧、中間電圧、最小電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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