JP3650566B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換した後に交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給する電力変換装置に係り、特に再起動時に発生する出力電流が過電流になるのを防止するようにした電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電力変換装置においては、瞬停又は制御切替による再起動時にインバータ回路の出力電流が過電流レベルに達して運転を停止する虞がある。そのため、従来から出力電流が過電流レベルに達しないようにさまざまな手法がとられている。
【０００３】
図１０を参照して従来から採用されている代表的な方法を説明する。すなわち、図１において、電力変換装置は、主回路部１０と制御部とから構成され、負荷として三相交流電動機が適用されている。
【０００４】
ここに、主回路部１０は、直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成されている。
【０００５】
先ず、瞬停又は制御切替時には、整流回路１１、インバータ回路１３を停止させるが、インバータ回路１３が停止すると、負荷である交流電動機３０からの残留磁束による残留電圧が誘起される。位相検出装置４３が、検出した残留電圧を基に交流電動機３０の位相を検出し、それに基づいて再起動時のインバータ回路１３の周波数指令値とする。
【０００６】
一方、インバータ回路１３が再起動すると、電流監視部の電流監視レベル５０を過電流検出レベル４９から電流制限レベル４７に下げて、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７と比較を行い、電流制限レベル４７を超えた場合はインバータ回路１３へのゲートパルスを一定期間ブロックして、再起動時の出力電流が過電流レベルに達することを防ぐ。そして、再起動してから一定時間経過後、電流監視レベル５０を電流制限レベル４７から過電流検出レベル４９に上げる。
【０００７】
しかし、電流制限レベル４７から過電流検出レベル４９に上げた直後、インバータ回路１３の出力電流は、過電流検出レベル４９に達するまで流れる場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の瞬停又は制御切替による再起動時における出力電流が過大に流れることを防止する方法では、電流監視レベルが電流制限レベルのときは出力電流が過電流になることを制御することができるが、電流監視レベルを電流制限レベルから過電流検出レベルに上げたときに、過電流を検出する虞がある。
【０００９】
この原因は電流制限レベルで抑制しているとき、インバータの位相指令値と交流電動機３０のモータ位相とが大きくずれ、かかる状態で電流制限レベルから過電流検出レベルにあげると、そのずれを補正するために電流が流れ込むために生じる。
【００１０】
したがって、この現象を防ぐためには、電流制限レベルで抑制している場合も交流電動機３０のモータ位相を演算して、位相指令値を補正しなければならない。
【００１１】
しかし、従来のインバータ回路を停止させて抑制する方法は、出力電圧が大きく変動するため、交流電動機３０のモータ位相を正確に検出することはできない。
【００１２】
本発明の目的は、瞬停又は制御切替による再起動時にあっても、インバータ回路の出力電流が過電流レベルに達しないようにし、運転停止を回避するようにした電力変換装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、 この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出す位相検出手段と、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段と
を具備することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために請求項３に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項３における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項５に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために請求項６に係る発明は、請求項５における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために請求項７に係る発明は、請求項２における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して一定期間零電圧を出力するようにゲート信号を制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために請求項８に係る発明は、請求項１又は２における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対してゲートブロックする時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときにゲートブロックを解除するように制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために請求項９に係る発明は、請求項３における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルより小さい制限解除レベルに達したときゲートブロックを解除するように制御する手段を具備する。
【００２２】
上記目的を達成するために請求項１０に係る発明は、請求項５における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときに零電圧出力を解除するように制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２３】
以上によれば、出力電流が電流制限レベルに達した場合にインバータ回路を停止するのではなく、電流制限レベルに達した相のみをゲートブロックする。これにより、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流になることが防止することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力変換装置の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。本発明に係る電力変換装置は、図１に示すように、整流回路１１、コンデンサ６０（図３，図６，図８においては直流コンデンサ１２であり、図５，図７，図９においては正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６である）、インバータ回路１３，１４を有する主回路部１０と、この主回路部１０を制御する一系統の制御装置１００とからなる構成と、図２に示すように制御装置２００が、第１制御部２０１と、第２制御部２０２と、制御部２０１，２０２が運転中であるか又は待機中であるかを切り替える、つまり第１制御部２０１と第２制御部２０２とを切り替える切替器２０３とから構成されるものとがある。ここに、第１制御部２０１及び第２制御部２０２それぞれは、制御装置１００と等価な働きをするものであり、一般には、電圧検出装置４２、電流検出装置４５、位相検出装置４３とは共通とすることができる。
【００２５】
図３は、本発明に係る電力変換装置の請求項１と請求項３に対応する実施形態を示している。図１において、主回路部１０は、直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成される。
【００２６】
制御装置は、図１に示す制御装置１００と、図２に示す第１制御部２０１又は第２制御部２０２とのいずれかであり、瞬停に対する措置だけが行われる場合は図１に示す制御装置１００であり、運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合は図２に示す制御装置２００である。ここでは、運転中の第１制御部２０１が故障して、待機中の第２制御部２０２に切り替わるものとする。
【００２７】
ここでは、図１に示す制御装置１００を例示して説明する。すなわち、制御装置１００は、インバータ回路１３から出力される交流電圧を検出する電圧検出装置４２と、電流検出装置４５と、位相検出装置４３の他に、ゲート制御装置４１０、インバータ回路制御手段としてゲート制御装置４４０及び比較装置４６，４６Ａを有する。
【００２８】
ゲート制御装置４１０は、整流回路１１に与える制御信号を生成するものであり、この他に交流電源２０が瞬停等により主回路部１０の運転を継続できないレベルまで低下した場合に整流回路１１を停止制御する。
【００２９】
インバータ回路制御手段としてゲート制御装置４４０及び比較装置４６は、インバータ回路１３に与えるゲートパターンを生成するものであり、このほかに次のように動作する。すなわち、交流電源２０が瞬停等により主回路部１０の運転を継続できないレベルまで低下した場合にインバータ回路１３を停止し、交流電源２０が停電になる前に交流電源２０が主回路部１０の運転を行えるレベルまで復電した場合は位相検出装置４３により検出した交流電動機３０の位相に基づいた周波数指令値でインバータ回路１３を起動し、電圧検出装置４２、電流検出装置４５及び位相検出装置４３の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまでインバータ回路１３の周波数指令値を補正しながらインバータ回路１３の各相の出力電流を過電流検出レベル４９より低い電流制限レベル４７と比較を行い該電流制限レベル４７に達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックする。
【００３０】
ここで、図４を用いて図３に示す電力変換装置の動作例を説明する。すなわち、瞬停又は図２において運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に制御切替が起きると、ゲート制御装置４１が整流回路１１を、ゲート制御装置４４がインバータ回路１３をそれぞれ停止させる。瞬停中はインバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１とインバータ回路１３を起動させる。
【００３１】
このとき、インバータ回路１３の出力電力と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみゲート制御装置４４で一定期間ゲートブロックをして、出力電流を抑制する。
【００３２】
以上のように本実施形態においては、出力電流が電流制限レベルに達した場合にインバータ回路１３を停止するのではなく、電流制限レベルに達した相のみをゲートブロックする。
【００３３】
これにより、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流になることが防止することが可能となる。
【００３４】
図５は、本発明に係る電力変換装置の請求項２，４，７に対応する実施形態を示しており、図３と同一部分には同一符号を付している。
【００３５】
図５において、主回路部１０は正側直流コンデンサ１５と負側直流コンデンサ１６により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００３６】
図５の構成においても、図３の実施形態と同様に、瞬停又は制御切替が起きると、ゲート制御装置４１０が整流回路１１を、ゲート制御装置４４０が中性点クランプ型インバータ回路１４をそれぞれ停止させる。瞬停中は中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１と中性点クランプ型インバータ回路１４を起動させる。このとき、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４０で一定期間ゲートブロック又は零電圧出力をして、出力電流を抑制する。
【００３７】
これにより、図３の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００３８】
図６は、本発明に係る電力変換装置の請求項５に対応する実施形態を示している。図６において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００３９】
直流コンデンサ１２の電圧レベルが運転を継続できない停止レベル５３に充電された状態で、図２に示す制御装置２００が、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わるときに、ゲート制御装置４１１が整流回路１１を停止させ、ゲート制御装置４４１がインバータ回路１３を停止させる。そして、インバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。
【００４０】
運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わり、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、インバータ回路１３を起動する。ただし、整流回路１１は直流コンデンサ１２の電圧が運転が可能な復帰レベル５４まで低下するまで、ゲート制御装置４１１でゲートブロックを行う。そして、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４１で一定期間ゲートブロックをして出力電流を抑制する。
【００４１】
これにより、図３，図５の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００４２】
図７は、本発明に係る電力変換装置の請求項６に対応する実施形態を示している。図７において、主回路部１０は正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００４３】
正側直流コンデンサ１５又は負側直流コンデンサ１６の電圧が運転を継続できない停止レベル５３に充電された状態で、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わるときに、ゲート制御装置４１２が整流回路１１を停止させ、ゲート制御装置４４２がイ中性点クランプ型インバータ回路１４を停止させる。そして、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わり、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、中性点クランプ型インバータ回路１４を起動する。
【００４４】
ただし、整流回路１１は正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６の電圧が運転可能な復帰レベル５４まで低下するまで、ゲート制御装置４１２でゲートブロックを行う。そして、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４２で一定期間ゲートブロックをして、の出力電流を抑制する。
【００４５】
これにより、図３，図５，図６の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００４６】
図８は、本発明に係る電力変換装置の請求項８に対応する実施形態を示している。図８において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００４７】
瞬停又は制御切替、つまり、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わりが起きると、ゲート制御装置４１３が整流回路１１を、ゲート制御装置４４３がインバータ回路１３をそれぞれ停止させる。瞬停中はインバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。
【００４８】
復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１とインバータ回路１３を起動させる。このとき、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４３でゲートブロックし、ゲートブロックしていない残り２相の電流の和が電流制限レベル４７よりも小さい制限解除レベル４８に達したときにゲートブロックを解除するように制御して、インバータ回路１３の出力電流を抑制する。
【００４９】
これにより、図３，図５〜図７の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００５０】
図９は、本発明に係る電力変換装置の請求項９と請求項１０に対応する実施形態を示している。図９において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００５１】
瞬停又は制御切替、つまり、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わりが起きると、ゲート制御装置４１４が整流回路１１を、ゲート制御装置４４４が中性点クランプ型インバータ回路１４をそれぞれ停止させる。瞬停中は中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１と中性点クランプ型インバータ回路１４を起動させる。
【００５２】
このとき、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４でゲートブロック又は零電圧出力し、ゲートブロック又は零電圧出力していない残り２相の電流の和が電流制限レベル４７よりも小さい制限解除レベル４８に達したときにゲートブロック又は零電圧出力を解除するように制御して、インバータ回路１４の出力電流を抑制する。
【００５３】
これにより、図３，図５〜図８の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、瞬停及び制御切替が発生して再起動する場合、インバータ回路の出力電流を抑制することにより、装置を停止することなく、運転が継続され得る電力変換装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力変換装置の制御装置の一例を示す図。
【図２】本発明に係る電力変換装置の制御装置の他例を示す図。
【図３】本発明の請求項１，３に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図４】同実施形態の作用を説明するための波形図。
【図５】本発明の請求項２，４，７に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図６】本発明の請求項５に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図７】本発明の請求項６に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図８】本発明の請求項８に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図９】本発明の請求項９，１０に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図１０】従来の電力変換装置の一例の構成図。
【符号の説明】
１０…主回路部 １１…整流回路
１２…直流コンデンサ １３…インバータ回路
１４…中性点クランプ型インバータ回路
１５…正側直流コンデンサ １６…負側直流コンデンサ
２０…三相交流電源 ３０…三相交流電動機
４１…ゲート制御装置 ４２…電圧検出装置
４３…位相検出装置 ４４…ゲート制御装置
４５…電流検出装置 ４６，４６Ａ…比較装置
４７…電流制限レベル ４８…制限解除レベル
４９…過電流検出レベル ５０…電流監視レベル
５１…電圧検出装置 ５２…比較装置
５３…停止レベル ５４…復帰レベル
１００，２００…制御装置 ２０１，２０２…制御部
４１０，４１１，４１２，４１３，４１４…ゲート制御装置
４４０，４４１，４４２，４４３，４４４…ゲート制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換した後に交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給する電力変換装置に係り、特に再起動時に発生する出力電流が過電流になるのを防止するようにした電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電力変換装置においては、瞬停又は制御切替による再起動時にインバータ回路の出力電流が過電流レベルに達して運転を停止する虞がある。そのため、従来から出力電流が過電流レベルに達しないようにさまざまな手法がとられている。
【０００３】
図１０を参照して従来から採用されている代表的な方法を説明する。すなわち、図１において、電力変換装置は、主回路部１０と制御部とから構成され、負荷として三相交流電動機が適用されている。
【０００４】
ここに、主回路部１０は、直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成されている。
【０００５】
先ず、瞬停又は制御切替時には、整流回路１１、インバータ回路１３を停止させるが、インバータ回路１３が停止すると、負荷である交流電動機３０からの残留磁束による残留電圧が誘起される。位相検出装置４３が、検出した残留電圧を基に交流電動機３０の位相を検出し、それに基づいて再起動時のインバータ回路１３の周波数指令値とする。
【０００６】
一方、インバータ回路１３が再起動すると、電流監視部の電流監視レベル５０を過電流検出レベル４９から電流制限レベル４７に下げて、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７と比較を行い、電流制限レベル４７を超えた場合はインバータ回路１３へのゲートパルスを一定期間ブロックして、再起動時の出力電流が過電流レベルに達することを防ぐ。そして、再起動してから一定時間経過後、電流監視レベル５０を電流制限レベル４７から過電流検出レベル４９に上げる。
【０００７】
しかし、電流制限レベル４７から過電流検出レベル４９に上げた直後、インバータ回路１３の出力電流は、過電流検出レベル４９に達するまで流れる場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の瞬停又は制御切替による再起動時における出力電流が過大に流れることを防止する方法では、電流監視レベルが電流制限レベルのときは出力電流が過電流になることを制御することができるが、電流監視レベルを電流制限レベルから過電流検出レベルに上げたときに、過電流を検出する虞がある。
【０００９】
この原因は電流制限レベルで抑制しているとき、インバータの位相指令値と交流電動機３０のモータ位相とが大きくずれ、かかる状態で電流制限レベルから過電流検出レベルにあげると、そのずれを補正するために電流が流れ込むために生じる。
【００１０】
したがって、この現象を防ぐためには、電流制限レベルで抑制している場合も交流電動機３０のモータ位相を演算して、位相指令値を補正しなければならない。
【００１１】
しかし、従来のインバータ回路を停止させて抑制する方法は、出力電圧が大きく変動するため、交流電動機３０のモータ位相を正確に検出することはできない。
【００１２】
本発明の目的は、瞬停又は制御切替による再起動時にあっても、インバータ回路の出力電流が過電流レベルに達しないようにし、運転停止を回避するようにした電力変換装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、 この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出す位相検出手段と、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段と
を具備することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために請求項３に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項３における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項５に係る発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために請求項６に係る発明は、請求項５における前記インバータ回路が、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために請求項７に係る発明は、請求項２における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して一定期間零電圧を出力するようにゲート信号を制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために請求項８に係る発明は、請求項１又は２における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対してゲートブロックする時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときにゲートブロックを解除するように制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために請求項９に係る発明は、請求項３における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルより小さい制限解除レベルに達したときゲートブロックを解除するように制御する手段を具備する。
【００２２】
上記目的を達成するために請求項１０に係る発明は、請求項５における前記インバータ回路制御手段が、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときに零電圧出力を解除するように制御する手段を具備することを特徴とする。
【００２３】
以上によれば、出力電流が電流制限レベルに達した場合にインバータ回路を停止するのではなく、電流制限レベルに達した相のみをゲートブロックする。これにより、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流になることが防止することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力変換装置の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。本発明に係る電力変換装置は、図１に示すように、整流回路１１、コンデンサ６０（図３，図６，図８においては直流コンデンサ１２であり、図５，図７，図９においては正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６である）、インバータ回路１３，１４を有する主回路部１０と、この主回路部１０を制御する一系統の制御装置１００とからなる構成と、図２に示すように制御装置２００が、第１制御部２０１と、第２制御部２０２と、制御部２０１，２０２が運転中であるか又は待機中であるかを切り替える、つまり第１制御部２０１と第２制御部２０２とを切り替える切替器２０３とから構成されるものとがある。ここに、第１制御部２０１及び第２制御部２０２それぞれは、制御装置１００と等価な働きをするものであり、一般には、電圧検出装置４２、電流検出装置４５、位相検出装置４３とは共通とすることができる。
【００２５】
図３は、本発明に係る電力変換装置の請求項１と請求項３に対応する実施形態を示している。図１において、主回路部１０は、直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成される。
【００２６】
制御装置は、図１に示す制御装置１００と、図２に示す第１制御部２０１又は第２制御部２０２とのいずれかであり、瞬停に対する措置だけが行われる場合は図１に示す制御装置１００であり、運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合は図２に示す制御装置２００である。ここでは、運転中の第１制御部２０１が故障して、待機中の第２制御部２０２に切り替わるものとする。
【００２７】
ここでは、図１に示す制御装置１００を例示して説明する。すなわち、制御装置１００は、インバータ回路１３から出力される交流電圧を検出する電圧検出装置４２と、電流検出装置４５と、位相検出装置４３の他に、ゲート制御装置４１０、インバータ回路制御手段としてゲート制御装置４４０及び比較装置４６，４６Ａを有する。
【００２８】
ゲート制御装置４１０は、整流回路１１に与える制御信号を生成するものであり、この他に交流電源２０が瞬停等により主回路部１０の運転を継続できないレベルまで低下した場合に整流回路１１を停止制御する。
【００２９】
インバータ回路制御手段としてゲート制御装置４４０及び比較装置４６は、インバータ回路１３に与えるゲートパターンを生成するものであり、このほかに次のように動作する。すなわち、交流電源２０が瞬停等により主回路部１０の運転を継続できないレベルまで低下した場合にインバータ回路１３を停止し、交流電源２０が停電になる前に交流電源２０が主回路部１０の運転を行えるレベルまで復電した場合は位相検出装置４３により検出した交流電動機３０の位相に基づいた周波数指令値でインバータ回路１３を起動し、電圧検出装置４２、電流検出装置４５及び位相検出装置４３の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまでインバータ回路１３の周波数指令値を補正しながらインバータ回路１３の各相の出力電流を過電流検出レベル４９より低い電流制限レベル４７と比較を行い該電流制限レベル４７に達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックする。
【００３０】
ここで、図４を用いて図３に示す電力変換装置の動作例を説明する。すなわち、瞬停又は図２において運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に制御切替が起きると、ゲート制御装置４１が整流回路１１を、ゲート制御装置４４がインバータ回路１３をそれぞれ停止させる。瞬停中はインバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１とインバータ回路１３を起動させる。
【００３１】
このとき、インバータ回路１３の出力電力と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみゲート制御装置４４で一定期間ゲートブロックをして、出力電流を抑制する。
【００３２】
以上のように本実施形態においては、出力電流が電流制限レベルに達した場合にインバータ回路１３を停止するのではなく、電流制限レベルに達した相のみをゲートブロックする。
【００３３】
これにより、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流になることが防止することが可能となる。
【００３４】
図５は、本発明に係る電力変換装置の請求項２，４，７に対応する実施形態を示しており、図３と同一部分には同一符号を付している。
【００３５】
図５において、主回路部１０は正側直流コンデンサ１５と負側直流コンデンサ１６により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００３６】
図５の構成においても、図３の実施形態と同様に、瞬停又は制御切替が起きると、ゲート制御装置４１０が整流回路１１を、ゲート制御装置４４０が中性点クランプ型インバータ回路１４をそれぞれ停止させる。瞬停中は中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１と中性点クランプ型インバータ回路１４を起動させる。このとき、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４０で一定期間ゲートブロック又は零電圧出力をして、出力電流を抑制する。
【００３７】
これにより、図３の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００３８】
図６は、本発明に係る電力変換装置の請求項５に対応する実施形態を示している。図６において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００３９】
直流コンデンサ１２の電圧レベルが運転を継続できない停止レベル５３に充電された状態で、図２に示す制御装置２００が、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わるときに、ゲート制御装置４１１が整流回路１１を停止させ、ゲート制御装置４４１がインバータ回路１３を停止させる。そして、インバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。
【００４０】
運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わり、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、インバータ回路１３を起動する。ただし、整流回路１１は直流コンデンサ１２の電圧が運転が可能な復帰レベル５４まで低下するまで、ゲート制御装置４１１でゲートブロックを行う。そして、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４１で一定期間ゲートブロックをして出力電流を抑制する。
【００４１】
これにより、図３，図５の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００４２】
図７は、本発明に係る電力変換装置の請求項６に対応する実施形態を示している。図７において、主回路部１０は正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６により平滑した直流電圧を出力する整流回路部１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００４３】
正側直流コンデンサ１５又は負側直流コンデンサ１６の電圧が運転を継続できない停止レベル５３に充電された状態で、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わるときに、ゲート制御装置４１２が整流回路１１を停止させ、ゲート制御装置４４２がイ中性点クランプ型インバータ回路１４を停止させる。そして、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わり、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、中性点クランプ型インバータ回路１４を起動する。
【００４４】
ただし、整流回路１１は正側直流コンデンサ１５及び負側直流コンデンサ１６の電圧が運転可能な復帰レベル５４まで低下するまで、ゲート制御装置４１２でゲートブロックを行う。そして、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４２で一定期間ゲートブロックをして、の出力電流を抑制する。
【００４５】
これにより、図３，図５，図６の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００４６】
図８は、本発明に係る電力変換装置の請求項８に対応する実施形態を示している。図８において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動するインバータ回路１３から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００４７】
瞬停又は制御切替、つまり、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わりが起きると、ゲート制御装置４１３が整流回路１１を、ゲート制御装置４４３がインバータ回路１３をそれぞれ停止させる。瞬停中はインバータ回路１３の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。
【００４８】
復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１とインバータ回路１３を起動させる。このとき、インバータ回路１３の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４３でゲートブロックし、ゲートブロックしていない残り２相の電流の和が電流制限レベル４７よりも小さい制限解除レベル４８に達したときにゲートブロックを解除するように制御して、インバータ回路１３の出力電流を抑制する。
【００４９】
これにより、図３，図５〜図７の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００５０】
図９は、本発明に係る電力変換装置の請求項９と請求項１０に対応する実施形態を示している。図９において、主回路部１０は直流コンデンサ１２により平滑した直流電圧を出力する整流回路１１、この直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換し、交流電動機３０を駆動する中性点クランプ型インバータ回路１４から構成され、再起動時の出力電流を抑制する例である。
【００５１】
瞬停又は制御切替、つまり、運転中の制御部２０１から待機中の制御部２０２に切り替わりが起きると、ゲート制御装置４１４が整流回路１１を、ゲート制御装置４４４が中性点クランプ型インバータ回路１４をそれぞれ停止させる。瞬停中は中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電圧を電圧検出装置４２により検出し、位相検出装置４３で位相を検出して、周波数指令値を補正する。復電し、かつ、位相検出装置４３で検出した位相が収束したことを確認して、整流回路１１と中性点クランプ型インバータ回路１４を起動させる。
【００５２】
このとき、中性点クランプ型インバータ回路１４の出力電流と電流制限レベル４７とを比較装置４６で相毎に比較を行い、電流制限レベル４７に達した相のみをゲート制御装置４４でゲートブロック又は零電圧出力し、ゲートブロック又は零電圧出力していない残り２相の電流の和が電流制限レベル４７よりも小さい制限解除レベル４８に達したときにゲートブロック又は零電圧出力を解除するように制御して、インバータ回路１４の出力電流を抑制する。
【００５３】
これにより、図３，図５〜図８の実施形態と同様に、出力電流を電流制限レベルに抑制している場合の出力電圧の変動を抑えることができ、交流電動機３０のモータ位相を検出することができる。そして、検出した交流電動機３０のモータ位相で位相指令値を補正することで、電流制限レベルで制限しているときの位相偏差を小さくして、電流制限レベルから過電流検出レベルにあげたときに、出力電流が過電流となることを防止できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、瞬停及び制御切替が発生して再起動する場合、インバータ回路の出力電流を抑制することにより、装置を停止することなく、運転が継続され得る電力変換装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力変換装置の制御装置の一例を示す図。
【図２】本発明に係る電力変換装置の制御装置の他例を示す図。
【図３】本発明の請求項１，３に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図４】同実施形態の作用を説明するための波形図。
【図５】本発明の請求項２，４，７に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図６】本発明の請求項５に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図７】本発明の請求項６に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図８】本発明の請求項８に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図９】本発明の請求項９，１０に対応する電力変換装置の実施形態の構成図。
【図１０】従来の電力変換装置の一例の構成図。
【符号の説明】
１０…主回路部 １１…整流回路
１２…直流コンデンサ １３…インバータ回路
１４…中性点クランプ型インバータ回路
１５…正側直流コンデンサ １６…負側直流コンデンサ
２０…三相交流電源 ３０…三相交流電動機
４１…ゲート制御装置 ４２…電圧検出装置
４３…位相検出装置 ４４…ゲート制御装置
４５…電流検出装置 ４６，４６Ａ…比較装置
４７…電流制限レベル ４８…制限解除レベル
４９…過電流検出レベル ５０…電流監視レベル
５１…電圧検出装置 ５２…比較装置
５３…停止レベル ５４…復帰レベル
１００，２００…制御装置 ２０１，２０２…制御部
４１０，４１１，４１２，４１３，４１４…ゲート制御装置
４４０，４４１，４４２，４４３，４４４…ゲート制御装置
Claims (10)
- 交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、この整流回路の出力を充電するコンデンサと、前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、
この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、
前記制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、
前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出す
位相検出手段と、
前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、
前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記交流電源が前記主回路部の運転を継続できないレベルまで低下した場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段と
を具備することを特徴とする電力変換装置。 - 前記インバータ回路は、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
- 交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
この整流回路の出力を充電するコンデンサと、
前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、
前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、
これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、
前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合に前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする電力変換装置。 - 前記インバータ回路は、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
- 交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
この整流回路の出力を充電するコンデンサと、
前記整流回路及び前記コンデンサの直流電力を交流電力に変換し該変換電力を交流電動機に供給するインバータ回路とを有する主回路部と、
この主回路部を制御する制御装置とからなる電力変換装置において、
前記制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記インバータ回路から出力される交流電流を各相ごとに検出する電流検出手段と、前記インバータ回路から出力される交流電圧に基づき前記交流電動機の位相を検出する位相検出手段とを備えると共に、
運用と待機とが互いに設定される複数の制御部とからなり、これら複数の制御部は、前記整流回路に与える制御信号を生成すると共に前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記整流回路を停止する整流回路制御手段と、
前記インバータ回路に与えるゲートパターンを生成し、前記運転中の制御部から待機中の制御部に切り替わる場合であって前記コンデンサの電圧が運転を継続できない電圧レベルに充電された状態にあって前記インバータ回路を停止し、前記交流電源が停電になる前に前記交流電源が前記主回路部の運転を行えるレベルまで復電した場合は前記位相検出手段により検出した前記交流電動機の位相に基づいた周波数指令値で前記インバータ回路を起動し、前記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記位相検出手段の出力に基づき速度指令値まで加速運転を行える状態になるまで前記インバータ回路の周波数指令値を補正しながら前記インバータ回路の各相の出力電流を過電流レベルより低い電流制限レベルと比較を行い該電流制限レベルに達した相に対してゲートパルスを一定期間ブロックするインバータ回路制御手段とを具備することを特徴とする電力変換装置。 - 前記インバータ回路は、中性点クランプ型インバータ回路であることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
- 前記インバータ回路制御手段は、電流制限レベルに達した相に対して一定期間零電圧を出力するようにゲート信号を制御する手段を具備することを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
- 前記インバータ回路制御手段は、電流制限レベルに達した相に対してゲートブロックする時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときにゲートブロックを解除するように制御する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
- 前記インバータ回路制御手段は、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルより小さい制限解除レベルに達したときゲートブロックを解除するように制御する手段を具備することを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
- 前記インバータ回路制御手段は、電流制限レベルに達した相に対して零電圧を出力する時間を他の相の電流の和が電流制限レベルよりも小さい制限解除レベルに達したときに零電圧出力を解除するように制御する手段を具備することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
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