JP4147449B2 - Power regeneration converter - 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直流電流に変換するコンバータ装置に関し、特に直流電力を交流電源に回生する電源回生コンバータに属する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電源回生コンバータは図3に示すようになっている(特開平11−289794)。図3において、この電源回生コンバータ部10は、3相の商用電源とインバータ部40との間に配置されている。電源回生コンバータ部10は、モータの運転状態を判定するための力行・回生判定部11、電源電圧の位相を検出するための電源電圧位相検出部32、スイッチング制御部33、瞬時過電流制限回路34、商用電源線路に配置されたACリアクトル35及び電流検出器36、IGBT等の素子によるスイッチング素子37、スイッチング素子37の出力側及びインバータ部40の入力側にそれぞれ接続された平滑コンデンサ38、スイッチング素子37側の平滑コンデンサ38の電圧を検出するための電圧検出器39から構成される。
なお、スイッチング素子37やインバータ部40は、便宜上、1個の素子で示している。
【0003】
力行・回生判定部11により負荷の運転状態が監視され、回生運転状態と判定されると、スイッチング制御部33では電源電圧位相検出部32からの検出結果を用いて、3相のうち最も電圧の大きな相と最も電圧の小さな相を判定する。スイッチング制御部33では、この判定結果をもとに、電圧が最大の相の上アーム側スイッチング素子37と電圧が最小の相の下アーム側スイッチング素子37をオンさせるようなスイッチング信号を出力する。一方、スイッチング制御部33は、力行状態と判定した場合には、すべてのスイッチング素子37をオフとする。このようなスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子37をスイッチングすることにより、回生電力をACリアクトル35を介して商用電源側に返す。瞬時過電流制限回路34では、電流検出器36で検出された電流値が、あらかじめ設定されたスレッショルドレベルを越えた時に、スイッチング信号を断とすることにより、電源電圧変動等の原因による過電流を防止する。
【0004】
本形態による電源回生コンバータ10は、運転状態判定のための力行・回生判定部11に特徴を有する。すなわち、力行・回生判定部11は、従来型の直流電圧情報だけでなく、入力電流情報も運転状態の判定条件に加えるようにしている。
力行・回生判定部11は、電圧による判定を行うためのヒステリシスコンパレータ12(第2のヒステリシスコンパレータ)とその出力側に接続されたワンショットトリガ回路13に加えて、入力電流による判定を行うための手段として3相−2相座標変換部14、ローパスフィルタ15、ヒステリシスコンパレータ16(第1のヒステリシスコンパレータ)とを有し、更にワンショットトリガ回路13の出力とヒステリシスコンパレータ16の出力との和をとるオアゲート17を有している。
【0005】
以下に、力行・回生判定部11における運転状態判定動作を説明する。3相−2相座標変換部14は、電流検出器36で検出された電流値を電源電圧位相検出部32で検出された電源位相に同期した2軸の回転座標系に座標変換することにより、電源電圧位相と同相成分の電流値Idを演算する。なお、電流値Idは、有効電流に相当し、商用電源電圧をほぼ一定と仮定すると、この値から有効電力を推定することができる。ただし、入力電流は、多分の高調波電流を含み、検出値が大きく変動するため、ローパスフィルタ15で、高調波電流の影響を除去することにより安定化を図っている。ヒステリシスコンパレータ16では、電流値Idの極性を監視し、電流値Idがマイナス側のスレッショルドレベルより小さくなった時に、回生状態と判定する。以上の点から理解できるように、この形態では、電流検出器36で検出された電流値と電源電圧位相検出部32で検出された電源位相とが入力電流情報として利用される。
一方、直流電圧情報からの判定は、従来型と同様、直流電圧と商用電源の電圧ピーク値との差をヒステリシスコンパレータ12で監視することにより行っている。ここで、ワンショットトリガ回路13を追加して、一旦回生動作を開始すると、設定された時間以上回生動作を継続させることにより、入力電流情報側における判定が安定するまでの時間を確保できるようにしている。言い換えれば、ローパスフィルタ15からの出力が安定するまでの時間を確保できるようにしている。
そして、入力電流情報から得られた判定結果と直流電圧情報から得られた判定結果とをオアゲート17で論理的ORをとることにより、最終判定とする。この判定においては、どちらか一方でも回生状態と判定されれば、最終判定も回生状態となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では過電流検出部が単純なヒステリシスコンパレータで構成されており、回生時と電動時の過電流検出レベルを同一にする必要があった。このため電源回生コンバータ部中のスイッチング素子37の過電流耐量と各スイッチング素子37毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量を同一にする必要があるため、スイッチング素子37が必要以上の過大な過電流耐量が必要で、不経済になっていた。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは電源回生コンバータ部中のスイッチング素子37の過電流耐量を各スイッチング素子37毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量よりも小さくできるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は商用電源とインバータ部(40)との間に接続された別置き型の電源回生コンバータ(10)であって、前記インバータ部(40)の入力側の直流電圧を検出して直流電圧情報を出力する電圧検出手段(39)と、前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手段(36)と、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出手段(32)と、前記電源電圧位相検出手段(32)の情報よりスイッチング素子(37)のスイッチングパターンを生成するスイッチング制御部(33)と、前記電流検出手段(36)及び前記スイッチングパターンにより出力電流情報を推定し、該出力電流情報と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生判定手段(11)と、を備えた電源回生コンバータ(10)において、
各相電流(IR、IS、IT)と、反転増幅器(8−1)を介した前記各相電流( IR 、 IS 、 IT )の反転出力の各々と、過電流検出レベルであるOCLVL(8−2)とを比較した結果の各々のロジック信号と、電源電圧位相に同期したゲート信号(PR、PS、PT、NR、NS、NT)とのANDをアンドゲート(8−4)でとって過電流判断結果を選択し、力行・回生で過電流検出レベルを変更する過電流検出保護手段(60)を備えたことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図1は本発明の構成を示すブロック図である。従来技術で説明した同一名称にはできるだけ同一符号を付け重複説明を省略する。図中60が本発明の特長である過電流検出手段である。過電流検出手段60には入力電流検出値とスイッチ情報を入力し、過電流検出信号をスイッチング制御部33へ出力する。電流検出器36の検出方向がスイッチング素子37からACリアクトル35への向きを正方向とする。
次に出力電流の推定をする過電流検出保護手段60について図2を用いて説明する。図中8−1は反転増幅器、8−2は過電流検出レベル、8−3は比較器、8−4はアンドゲート、8−5はオアゲート、8−6はラッチ回路である。また、8−7は切り替えスイッチである。図2(a)、(b)とも回生時または相間短絡時のみに働く回路構成となっている。ゲート信号PR、PS、PT、NR、NS、NTはスイッチング制御部33より出力されて、電源電圧位相に同期した信号である。
次に図2(a),(b)の動作を説明する。(a)の回路はIR,IS,ITと反転アンプ8−1を介した反転出力の各々で、過電流検出レベルであるOCLVL8−2と比較した結果のロジック信号をゲート信号とのANDをとって真の過電流(OC)判断結果を選択する方式で、(b)はIR,IS,ITと反転アンプ8−1を介した反転出力の各々からゲート信号レベルで選択した電流検出値を過電流検出レベルであるOCLVLと比較し、過電流(OC)判断結果を導く方式で、(a),(b)とも同一の出力結果が得られる。
【0009】
【発明の効果】
本発明では電動時と回生時の過電流検出レベルを変更することが可能なので、電源回生コンバータ部中のスイッチング素子37の過電流耐量を各スイッチング素子37毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量よりも小さくできる。したがってスイッチング素子、ダイオードを適正に選択でき、経済的な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図
【図2】本発明の実施例を示すブロック図
【図3】従来の実施例を示すブロック図
【符号の説明】
10 電源回生コンバータ
11 力行・回生判定部
12 ヒステリシスコンパレータ
13 ワンショットトリガ回路
15 ローパスフィルタ
16 ヒステリシスコンパレータ
17 オアゲート
32 電源電圧位相検出部
33 スイッチング制御部
34 瞬時過電流制限回路
35 ACリアクトル
36 電流検出器
37 スイッチング素子
38 平滑コンデンサ
39 電圧検出器
40 インバータ部
50 出力電流推定部
60 過電流検出保護手段
8−1 反転増幅器
8−2 過電流検出レベル
8−3 比較器
8−4 アンドゲート
8−5 オアゲート
8−6 ラッチ回路
8−7 切り替えスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a converter device that converts AC power into DC current, and particularly to a power regeneration converter that regenerates DC power to AC power.
[0002]
[Prior art]
A conventional power regeneration converter is as shown in FIG. 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-289794). In FIG. 3, the power
In addition, the
[0003]
When the operation state of the load is monitored by the power running / regeneration determination unit 11 and is determined to be in the regenerative operation state, the
[0004]
The
In addition to the hysteresis comparator 12 (second hysteresis comparator) for performing determination based on voltage and the one-
[0005]
Below, the driving | running state determination operation | movement in the power running / regeneration determination part 11 is demonstrated. The three-phase to two-phase coordinate conversion unit 14 performs coordinate conversion of the current value detected by the
On the other hand, the determination from the DC voltage information is performed by monitoring the difference between the DC voltage and the voltage peak value of the commercial power supply with the
The determination result obtained from the input current information and the determination result obtained from the DC voltage information are logically ORed by the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, the overcurrent detection unit is composed of a simple hysteresis comparator, and it is necessary to make the overcurrent detection level the same during regeneration and during electric drive. For this reason, since the overcurrent withstand capability of the
The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to determine the overcurrent tolerance of the
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention is a separate power regeneration converter (10) connected between a commercial power source and an inverter unit (40), and is provided on the input side of the inverter unit (40). Voltage detection means (39) for detecting DC voltage and outputting DC voltage information, current detection means (36) for detecting current on the commercial power supply side, and phase detection on the commercial power supply side A power supply voltage phase detection means (32); a switching control unit ( 33 ) for generating a switching pattern of the switching element (37) from information of the power supply voltage phase detection means (32); the current detection means (36); Power running / regeneration for estimating the output current information from the switching pattern and determining the operation state of the power running operation or the regenerative operation based on the output current information and the DC voltage information A constant means (11), the power regenerative converter (10) having a,
Each phase current (IR, IS, IT) , each inverted output of each phase current ( IR , IS , IT ) via the inverting amplifier (8-1), and OCLVL (8-) which is an overcurrent detection level 2) and the respective logic signals resulting from the comparison, taking the gate signal (PR synchronized with the power supply voltage phase, PS, PT, NR, NS, an aND between NT) by the aND gate (8-4) over An overcurrent detection protection means (60) for selecting a current determination result and changing an overcurrent detection level by power running / regeneration is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention. The same names as described in the prior art are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description is omitted. In the figure,
Next, the overcurrent detection protection means 60 for estimating the output current will be described with reference to FIG. In the figure, 8-1 is an inverting amplifier, 8-2 is an overcurrent detection level, 8-3 is a comparator, 8-4 is an AND gate, 8-5 is an OR gate, and 8-6 is a latch circuit. Reference numeral 8-7 denotes a changeover switch. 2 (a) and 2 (b) both have a circuit configuration that works only when regenerating or shorting between phases. The gate signals PR, PS, PT, NR, NS, NT are signals output from the
Next, the operation of FIGS. 2A and 2B will be described. In the circuit (a), each of the IR, IS, IT and inverted output via the inverting amplifier 8-1 is obtained by ANDing the logic signal resulting from comparing the overcurrent detection level OCLVL8-2 with the gate signal. In this method, the true overcurrent (OC) determination result is selected. In (b), the current detection value selected at the gate signal level from each of IR, IS, IT and the inverted output via the inverting amplifier 8-1 is excessively detected. Compared with the current detection level OCLVL, an overcurrent (OC) determination result is derived, and the same output result is obtained for both (a) and (b).
[0009]
【The invention's effect】
In the present invention, it is possible to change the overcurrent detection level at the time of electric drive and at the time of regeneration, so that the overcurrent tolerance of the switching
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a conventional embodiment.
DESCRIPTION OF
Claims (1)
各相電流(IR、IS、IT)と、反転増幅器(8−1)を介した前記各相電流( IR 、 IS 、 IT )の反転出力の各々と、過電流検出レベルであるOCLVL(8−2)とを比較した結果の各々のロジック信号と、電源電圧位相に同期したゲート信号(PR、PS、PT、NR、NS、NT)とのANDをアンドゲート(8−4)でとって過電流判断結果を選択し、力行・回生で過電流検出レベルを変更する過電流検出保護手段(60)を備えたことを特徴とする電源回生コンバータ。A separate power regeneration converter (10) connected between a commercial power source and an inverter unit (40), and detects DC voltage on the input side of the inverter unit (40) and outputs DC voltage information Voltage detection means (39) for detecting, current detection means (36) for detecting the current on the commercial power supply side, power supply voltage phase detection means (32) for detecting the phase on the commercial power supply side, A switching control unit ( 33 ) for generating a switching pattern of the switching element (37) from the information of the power supply voltage phase detection unit (32), the output current information is estimated by the current detection unit (36) and the switching pattern, Power running / regeneration determining means (11) for determining an operation state of power running or regenerative operation based on the output current information and the DC voltage information. In the converter (10),
Each phase current (IR, IS, IT) , each inverted output of each phase current ( IR , IS , IT ) via the inverting amplifier (8-1), and OCLVL (8-) which is an overcurrent detection level 2) and the respective logic signals resulting from the comparison, taking the gate signal (PR synchronized with the power supply voltage phase, PS, PT, NR, NS, an aND between NT) by the aND gate (8-4) over A power regeneration converter comprising overcurrent detection protection means (60) for selecting an electric current determination result and changing an overcurrent detection level by power running / regeneration.
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