JPH06105556A

JPH06105556A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH06105556A
Application number: JP4247792A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Sakurai; 芳美櫻井; Ikuo Yamato; 育男大和; Kiichi Tokunaga; 紀一徳永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】複数台のコンバータを並列運転しているとき
に、いずれかのコンバータが異常状態で運転されたとき
にこれを検出して各コンバータの運転を停止することが
できること。【構成】コンバータ２１，２２の交流系統１の電流を
電流検出器１７０，１８０、電流検出回路１７，１８で
検出し、各系統の検出電流ＩＭ１，ＩＭ２の偏差を電流
差検出回路１５で求め、差電流信号と設定レベルとを電
流差比較回路３０で比較し、差電流信号のレベルが設定
レベルを超えたときには電流差比較回路３０からパルス
幅制御回路１２へ停止信号を出力して各コンバータ２
１，２２へのパルス信号の供給を停止し、コンバータ２
１，２２の運転を即座に停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力変換装置に係り、特
に、交流電力を直流電力に変換するコンバータを複数台
並列接続して運転するに好適な電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流電力を直流電力に変換する変換器と
してコンバータが知られており、このコンバータを整流
装置として用いたものとして無停電電源装置がある。こ
の無停電電源装置は、交流系統からの交流電力をコンバ
ータで直流電力に変換し、この直流電力をインバータに
供給すると共に直流電力で蓄電池を充電し、定常時には
コンバータの出力電力をインバータで交流電力に変換し
て負荷に供給し、停電時には蓄電池からの電力をインバ
ータで交流電力に変換して負荷に供給する構成となって
いる。そしてこのような装置にコンバータを用いるに際
しては、高速の自己消弧型半導体素子を用い、交流入力
電流を力率１の正弦波形となるようにパルス幅制御して
自己消弧型半導体素子をスイッチングさせ、高力率なコ
ンバータとする構成が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電源装置の大容量化を
図るに際して、複数台のコンバータを並列接続し、各コ
ンバータを並列運転することが考えられている。複数の
コンバータを並列運転するに際しては、各コンバータは
個別の制御回路で制御されるため、コンバータの運転状
態あるいは制御方法によっては各コンバータの電流分担
が不均衡になる恐れがあり、各コンバータ間の電流分担
を均等にすることが重要である。またコンバータのスイ
ッチング素子を駆動するためのゲートパルス信号に異常
が生じて一方のコンバータが異常状態で運転されると、
異常の生じたコンバータと正常なコンバータとの間に循
環電流が流れる。コンバータ間に循環電流が流れたまま
にすると、無停電電源装置としては異常動作となり、コ
ンピュータなどの負荷に安定した電力が供給できなくな
り、オンラインシステムがダウンする恐れがある。

【０００４】更に、交流系統の停電時には蓄電池からコ
ンバータを介して交流系統に電力が戻されるため、この
ような状態でコンバータの運転を継続すると、交流系統
に接続されている他の機器に悪影響を与える恐れがあ
る。このためこのような異常が生じたときにはコンバー
タを停止させることが重要となる。しかし、従来の無停
電電源装置では、上記の問題点について考慮されておら
ず、一方のコンバータの故障によって正常なコンバータ
も故障となって負荷に安定した電力の供給ができなくな
ったり、交流系統の停電時に他の機器に悪影響を与えた
りする恐れがある。

【０００５】本発明の第１の目的は、複数台のコンバー
タを並列運転しているときに、いずれかのコンバータが
異常状態で運転されたときにこれを検出して各コンバー
タの運転を停止することができる電力変換装置を提供す
ることにある。

【０００６】本発明の他の目的は、複数台のコンバータ
を並列運転しているときに、交流系統が停電となったと
きにはこれを検出して各コンバータの運転を停止するこ
とができる電力変換装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の装置として、パルス信号に応答し
たスイッチング素子群のスイッチング動作により交流電
力を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバ
ータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバー
タの交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電
圧検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電
圧偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って
電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令
値生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検
出値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力
する電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号
に従って各コンバータのスイッチング素子に対するパル
ス信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に
印加する複数のコンバータ制御手段と、各電流検出手段
の検出値の差を検出する電流差検出手段と、電流差検出
手段の検出値と基準値とを比較し検出値が基準値を超え
たときに各コンバータに対して電力変換動作を停止させ
るコンバータ停止手段とを備えている電力変換装置を構
成したものである。

【０００８】第２の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、各電流検出手段の
検出値の差を検出する電流差検出手段と、電流差検出手
段の検出値と基準値とを比較し検出値が基準値を超えた
ときに各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生成
を停止させるコンバータ停止手段とを備えている電力変
換装置を構成したものである。

【０００９】第３の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、各電流検出手段の
各検出値の絶対値の差を検出する電流差検出手段と、電
流差検出手段の検出値と基準値とを比較し検出値が基準
値を超えたときに各コンバータ制御手段に対してパルス
信号の生成を停止させるコンバータ停止手段とを備えて
いる電力変換装置を構成したものである。

【００１０】第４の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、電流検出手段の電
流検出値と電流指令値生成手段の生成による電流指令値
との偏差を検出する電流偏差検出手段と、電流偏差検出
手段の検出値と基準値とを比較し検出値が基準値を超え
たときに各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生
成を停止させるコンバータ停止手段とを備えている電力
変換装置を構成したものである。

【００１１】第５の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、電流検出手段の電
流検出値の波形と電流指令値生成手段の生成による電流
指令値の波形とを比較して両者の間に生じる波形歪を検
出する波形歪検出手段と、波形歪検出手段の検出値と基
準値とを比較し検出値が基準値を超えたときに各コンバ
ータ制御手段に対してパルス信号の生成を停止させるコ
ンバータ停止手段とを備えている電力変換装置を構成し
たものである。

【００１２】第６の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、電流検出手段の検
出値に含まれる高調波成分を抽出する高調波成分抽出手
段と、高調波成分抽出手段の抽出値と基準値とを比較し
抽出値が基準値を超えたときに各コンバータ制御手段に
対してパルス信号の生成を停止させるコンバータ停止手
段とを備えている電力変換装置を構成したものである。

【００１３】第７の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、各コンバータの交
流信号入力側の電気信号を監視して交流系統が停電にな
ったことを検出する停電検出手段と、停電検出手段の検
出出力により各コンバータに対して電力変換動作を停止
させるコンバータ停止手段とを備えている電力変換装置
を構成したものである。

【００１４】第８の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、各コンバータの交
流信号入力側の電気信号を取り込み各コンバータに入力
される電力を検出する電力検出手段と、電力検出手段の
検出値と基準値とを比較し検出値が基準値と異なるとき
に各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生成を停
止させるコンバータ停止手段とを備えている電力変換装
置を構成したものである。

【００１５】第９の装置として、パルス信号に応答した
スイッチング素子群のスイッチング動作により交流電力
を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバー
タの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバータ
の交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電圧
検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電圧
偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電
流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令値
生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検出
値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力す
る電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号に
従って各コンバータのスイッチング素子に対するパルス
信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に印
加する複数のコンバータ制御手段と、各コンバータの交
流信号入力側の電気信号を取り込み各コンバータに入力
される電力を検出する電力検出手段と、電力検出手段の
検出値からその方向性を判定する判定手段と、判定手段
の判定結果と設定値とを比較し判定結果が設定値と異な
るときに各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生
成を停止させるコンバータ停止手段とを備えている電力
変換装置を構成したものである。

【００１６】第１０の装置として、パルス信号に応答し
たスイッチング素子群のスイッチング動作により交流電
力を直流電力に変換する複数のコンバータと、各コンバ
ータの出力電圧を検出する電圧検出手段と、各コンバー
タの交流入力電流を検出する複数の電流検出手段と、電
圧検出手段の検出値と電圧指令値との偏差を算出する電
圧偏差算出手段と、電圧偏差算出手段の算出値に従って
電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、電流指令
値生成手段の生成による電流指令値と電流検出手段の検
出値との偏差を零に抑制するための電流制御信号を出力
する電流制御手段と、電流制御手段出力の電流制御信号
に従って各コンバータのスイッチング素子に対するパル
ス信号を生成しこのパルス信号を各スイッチング素子に
印加する複数のコンバータ制御手段と、各コンバータの
交流信号入力側の電気信号を取り込み各コンバータに入
力される電気信号のレベルを検出するレベル検出手段
と、レベル検出手段の検出値と設定値とを比較し検出値
が設定値を超えたときに各コンバータ制御手段に対して
パルス信号の生成を停止させるコンバータ停止手段とを
備えている電力変換装置を構成したものである。

【００１７】

【作用】前記した手段によれば、複数台のコンバータの
並列運転時に、各コンバータの交流入力系統の電気信号
の状態を監視し、この交流入力系統の電気信号のうち電
流の大きさあるいは電流の波形歪みの大きさや変化を検
出し、各検出値が基準値と異なるときには各コンバータ
制御手段に対してパルス信号の生成を停止させて、各コ
ンバータの運転を停止させることとしている。このため
複数台のコンバータが並列運転されているときに、いず
れかのコンバータが異常状態で運転されたときには各コ
ンバータの交流入力系統の電気信号の状態からコンバー
タの異常状態を検出し、各コンバータの運転を停止する
ことができる。従ってスイッチング素子に供給されるゲ
ートパルスの異常などによって一方のコンバータが異常
状態で運転されても、正常なコンバータが異常状態にな
るのを防止することができる。

【００１８】また複数台のコンバータが並列運転されて
いるときに、各コンバータの交流入力系統の電気信号の
状態を監視し、交流入力系統の電気信号から電力の変化
や電圧波形の大きさや変化を検出し、この検出値を基に
交流系統の停電を高速に検知し、交流系統の停電値には
各コンバータの運転を停止させるようにしている。この
ため複数台のコンバータを並列運転しているときに、交
流系統が停電になっても各コンバータを即座に停止させ
ることができ、交流系統に接続されている他の機器に悪
影響を与えるのを防止することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明を整流装置に適用したときの実施
例を示す構成図である。図１において、整流装置は２台
のコンバータ２１，２２、蓄電池３、交流リアクトル８
１，８２、電流検出器１７０，１８０、制御回路１０２
を備えており、コンバータ２１，２２の交流入力側が交
流リアクトル８１，８２を介してそれぞれ交流系統１に
接続され、直流出力側が蓄電池３に接続されている。な
お、コンバータ２１とコンバータ２２の制御回路は同一
構成であるため、コンバータ２２の制御回路１０２のみ
の構成を示す。そして各コンバータ２１，２２はスイッ
チング素子として自己消弧型の半導体素子を備えてお
り、制御回路１０２からのパルス信号に従って交流電力
を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池３へ出
力するように構成されている。

【００２０】各コンバータ２１，２２は並列接続されて
おり、各コンバータ２１，２２の出力電力が蓄電池３に
供給されている。そして各コンバータ２１，２２が並列
運転されているときに、各コンバータ２１，２２が異常
状態で運転されたか否かを監視するために、各コンバー
タ２１，２２の交流入力系統に電流検出器１７０，１８
０が設けられている。各電流検出器１７０，１８０は三
相交流系統の各相の電流を検出し、検出電流を電流検出
回路１７，１８へ出力するようになっている。各電流検
出回路１７，１８は、各相の電流の平均値を示す信号Ｉ
Ｍ１，ＩＭ２を出力するようになっている。すなわち電
流検出器１７０，１８０、電流検出回路１７，１８は電
流検出手段として構成されている。

【００２１】制御回路１０２は電流差検出回路１５、電
流差比較回路３０、電圧検出回路１６、電圧制御回路
９、加算器１３、電流パターン発生回路１４、電流指令
値作成回路１０、電流制御回路１１、パルス幅制御回路
１２を備えて構成されており、平均値信号ＩＭ１，ＩＭ
２を基にいずれかのコンバータが異常状態で運転された
か否かを判定し、異常運転が行なわれたと判定したとき
には各コンバータへのパルス信号の供給を停止させる制
御を行なうと共に、電流検出値Ｉｄｅｔと電圧検出値Ｖ
ｄｅｔを基にパルス信号を生成し、このパルス信号をコ
ンバータ２２のスイッチング素子に印加してコンバータ
２２の出力電圧が一定となるような制御を行なうように
構成されている。

【００２２】電流差検出回路１５は、平均値信号ＩＭ
１，ＩＭ２を取り込み、これらの信号を同期検波して各
平均値信号ＩＭ１，ＩＭ２の絶対値の差を示す差電流信
号を電流差比較回路３０と加算器１３へ出力するように
なっている。電流差比較回路３０は、図２に示されるよ
うに、比較回路３１、停止信号出力回路３２を備えて構
成されており、比較回路３１は、図３に示されるよう
に、差電流信号と設定レベルＬＬ，ＬＭとを比較し、差
電流信号が設定レベルＬＬ，ＬＭを超えたときに比較信
号を停止信号出力回路３２へ出力するようになってい
る。停止信号比較回路３２は、比較回路３１から比較信
号が出力されたときに、パルス幅制御回路１２へ停止信
号を出力するように構成されている。この停止信号がパ
ルス幅制御回路１２に入力されるとパルス信号の出力が
停止され、コンバータ２２の運転が停止されるようにな
っている。すなわち電流差比較回路３０はコンバータ停
止手段として構成されている。

【００２３】一方、各コンバータ２１，２２の出力電圧
は電圧検出回路１６で検出され、この検出電圧Ｖｄｅｔ
が電圧制御回路９に入力されている。電圧制御回路９は
蓄電池３の電圧を基準電圧Ｖｒｅｆに制御するために、
基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｄｅｔとの偏差を求め、
この偏差を零にするための制御信号を加算器１３へ出力
するようになっている。この制御信号は加算器１３で差
電流信号によって補正され、補正された信号が電流指令
値作成回路１０に入力されている。すなわち電圧制御回
路９は電圧偏差算出手段として構成されている。電流指
令値作成回路１０は加算器１３からの信号と電流パター
ン発生回路１４から出力される電流波形パターンとを乗
算して電流指令値Ｉｒｅｆを生成する電流指令値生成手
段として構成されている。この電流指令値Ｉｒｅｆは電
流制御回路１１に入力され、電流制御回路１１において
電流検出値Ｉｄｅｔと比較される。そして電流制御回路
１１からは電流指令値Ｉｒｅｆと電流検出値Ｉｄｅｔと
の偏差を零に抑制するための電流制御信号が出力される
ようになっている。すなわち電流制御回路１１は電流制
御手段として構成されている。

【００２４】パルス幅制御回路１２は電流制御信号を基
にコンバータ１２の各スイッチング素子に対するパルス
信号を生成し、生成したパルス信号をコンバータ２２の
各スイッチング素子へ印加するように構成されている。
コンバータ２２の各スイッチング素子にパルス信号が印
加されると、パルス信号に応じて各スイッチング素子の
スイッチング動作が行なわれ、コンバータ２２の出力電
圧を一定とする制御が行なわれる。すなわちパルス幅制
御回路１２はコンバータ制御手段として構成されてい
る。

【００２５】またパルス幅制御回路１２は、電流差比較
回路３０から停止信号が入力されたときには、パルス信
号の生成を停止するようになっている。そしてパルス信
号の生成が停止されると、コンバータ２２の各スイッチ
ング素子は、パルス信号が印加されなくなり、コンバー
タ２２の運転が停止されることになる。なお、このとき
には、コンバータ２１の制御回路においてもパルス信号
の生成が停止され、コンバータ２１の運転が停止される
ようになっている。

【００２６】上記構成において、コンバータ２１，２２
の各スイッチング素子にパルス信号が印加されてコンバ
ータ２１，２２が並列運転されると、各コンバータ２
１，２２の交流入力側の信号が制御回路１０２に入力さ
れると共に出力側の電圧が電圧検出回路１６で検出され
る。各コンバータ２１，２２が安定した状態で運転され
ているときには、各コンバータ２１，２２の交流入力側
には電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。そしてこのような並列運
転が行なわれているときに、誤動作などの原因によりコ
ンバータ２２のスイッチング素子に印加されるパルス信
号に異常が生じ、図３に示されるように、コンバータ２
２の電流Ｉ２が急激に大きくなって電流のアンバランス
が生じると、電流差検出回路１５の検出による差電流信
号が大きくなる。この差電流信号のレベルが設定レベル
ＬＭを超えると、比較回路３１から比較信号が出力さ
れ、停止信号出力回路３２からは停止信号が出力され
る。

【００２７】一方、このときコンバータ２１側では、電
流差検出回路１５の検出による差電流信号のレベルが設
定レベルＬＬを超えることとなり、コンバータ２１側で
も電流差比較回路３０から停止信号が出力されることに
なる。そして停止信号がパルス幅制御回路１２に入力さ
れると、パルス信号の生成が停止され、各コンバータ２
１，２２の運転が即座に停止されることになる。このた
め、コンバータ２１，２２が並列運転されているとき
に、いずれかのコンバータの異常状態が検出されたとき
には、各コンバータ２１，２２の運転が即座に停止され
るため、異常状態でコンバータが並列運転されるのが防
止される。そしてこの装置を無停電電源装置に用いた場
合、コンバータの運転が停止されたときには蓄電池３の
電力を負荷に供給できるため、無停電電源装置の信頼性
及び安全性を高めることができる。

【００２８】また前記実施例においては、各コンバータ
２１，２２として、複数の三相ブリッジのコンバータを
組み合わせたもので構成することも可能であり、この場
合も前記実施例と同様な効果を得ることができる。

【００２９】また電流差比較回路３０としては、電流の
差の変動範囲を考慮した電流波形を記憶しておき、電流
偏差検出回路１５では検出したコンバータ２１、２２の
電流ＩＭ１、ＩＭ２の瞬時比較を行い、それらの電流差
を電流差比較回路３０に入力し、入力された電流差の波
形がこの変動範囲内にあるか否かを判定し、電流差の波
形が変動範囲から外れたときに停止信号を出力するよう
に構成したものを用いることもできる。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を図４に従って
説明する。本実施例はコンバータ２１，２２、制御回路
１０１，１０２、交流リアクトル８１，８２、電流検出
器１７０，１８０を備えた整流装置を単相の交流系統１
に接続し、各コンバータ２１，２２の出力電力を負荷１
０５へ供給するようにしたものであり、他の構成は図１
のものと同様であるので、同一のものには同一番号を付
してそれらの説明は省略する。

【００３１】すなわち制御回路１０１，１０２は図１の
ものと同一機能のものを備えており、電流検出器１７
０，１８０により検出された電流差が設定レベルを超え
たときにはパルス幅の生成が停止され、各コンバータ２
１，２２の運転が即座に停止されるようになっている。
従って、本実施例によれば、前記実施例と同様に、コン
バータ２１，２２のいずれか一方が異常状態で運転され
たときには、各コンバータ２１，２２の運転が継続され
ることなく、各コンバータ２１，２２の運転を速やかに
停止させることができる。このため、この装置を無停電
電源装置に用いたときには、負荷に安定した電力を供給
することができ、無停電電源装置の信頼性、安全性を高
めることができる。

【００３２】次に、本発明の第３実施例を図５及び図６
に従って説明する。本実施例は、図１に示される電流差
比較回路３０を用いる代わりに、電流比較回路１８とパ
ルス幅制御回路１２との間に波形歪比較回路４０を設
け、検出電流Ｉｄｅｔと電流指令値Ｉｒｅｆをそれぞれ
波形歪比較回路４０に入力し、これらの入力信号に従っ
てコンバータ２１，２２の異常の有無を判定し、異常が
発生したときにはパルス幅制御回路１２へ停止信号を出
力するようにしたものである。すなわち、波形歪み比較
回路４０は、図６に示されるように、電流偏差検出回路
４１、比較回路４２、停止信号出力回路４３を備えて構
成されている。電流偏差検出回路４１は、検出電流Ｉｄ
ｅｔと電流指令値Ｉｒｅｆを取り込み、両者の波形の瞬
時のレベル差を検出し、検出したレバル差に応じた信号
を比較回路４２へ出力するようになっている。比較回路
４２は電流偏差検出回路４１からの信号と設定レベルと
を比較し、検出信号が設定レベルを超えたときに停止信
号出力回路４３へセット信号を出力するようになってい
る。停止信号比較回路４３は比較回路４２からセット信
号を入力したときに、このセット信号に応答してパルス
幅制御回路１２へ停止信号を出力するようになってい
る。そして停止信号がパルス幅制御回路１２へ入力され
るとパルス信号の生成が停止され、各コンバータ２１，
２２の運転が停止されることになる。

【００３３】従って、本実施例によれば、波形歪の大き
さを基にコンバータ２１，２２が異常状態で運転されて
いるか否かを検出し、いずれかのコンバータが異常状態
で運転されているときには、各コンバータ２１，２２の
運転を即座に停止させることができる。また電流偏差検
出回路４１としては、各入力信号の波形歪の変化に応じ
た偏差信号を出力することができる。すなわち各電流波
形のレベルの変化量を求め、この変化量から両者の信号
の偏差を求めることができる。

【００３４】図７は、波形歪比較回路４０の他の実施例
を示す構成図である。本実施例における波形歪比較回路
４０は高調波解析回路４４、比較回路４５、停止信号出
力回路４６を備えて構成されている。高調波解析回路４
４は電流検出回路１８からの検出電流Ｉｄｅｔを取り込
み、この入力信号に含まれる高調波成分、例えば第３
次、第５次高調波成分を解析し、高調波成分に応じた信
号を比較回路４４へ出力するようになっている。比較回
路４４は高調波解析回路４４からの信号と設定レベルと
を比較し、高調波成分のレベルが設定レベルを超えたと
きには停止信号出力回路４６へセット信号を出力するよ
うになっている。停止信号出力回路４６はセット信号が
入力されたときには、このセット信号に応答してパルス
幅制御回路１２へ停止信号を出力するようになってい
る。

【００３５】本実施例においては、コンバータ２１，２
２が並列運転されているときに、いずれかのコンバータ
が異常状態で運転されてコンバータの交流入力側の電流
に含まれる高調波成分の信号が大きくなって、この高調
波成分のレベルが設定レベルを超えると、パルス幅制御
回路１２に停止信号が出力されて各コンバータ２１，２
２の運転が停止されることになる。従って、本実施例に
おいても、コンバータ２１，２２が並列運転されている
ときに、いずれかのコンバータが異常状態で運転された
ときには、この異常運転を高調波成分のレベルから検知
して各コンバータ２１，２２を速かに停止させることが
できる。

【００３６】次に、本発明の第４実施例を図８及び図９
に従って説明する。本実施例は、図１に示される電流差
比較回路３０を用いる換わりに、コンバータ２２の交流
入力側に電圧検出回路５０、電流検出器５２、電流検出
回路５１、電力検出回路６０を設け、コンバータ２２の
交流入力側の電気信号から交流系統１の停電を検出し、
交流系統１の停電が検出されたときにはパルス信号の生
成を即座に停止させるようにしたものである。なおコン
バータ２１についても同一のものが設けられるようにな
っている。

【００３７】電圧検出回路５０は交流系統１の各相の電
圧を検出し、検出電圧を電力検出回路６０へ出力するよ
うになっている。電流検出器５２は交流系統１の各相の
電流を検出し、検出電流を電流検出回路５１へ出力する
ようになっている。電流検出回路５１は電流検出器５２
の検出に応じた電流検出信号を電力検出回路６０へ出力
するようになっている。電力検出回路６０は、図９に示
されるように、瞬時電力変換回路６１、停止信号出力回
路６２を備えて構成されている。

【００３８】瞬時電力変換回路６１は、電圧検出回路５
０の出力信号と電流検出回路５１の出力信号を取り込
み、各交流の電圧信号及び電流信号を三相／二相変換し
て瞬時電力を算出するように構成されている。更にこの
瞬時電力変換回路６１は瞬時電力の方向性を判定する判
定機能を備えて構成されている。例えば、コンバータ２
２が交流電力を直流電力に変換したときの電力（矢印方
向）を正としたとき、蓄電池３からの直流電力をコンバ
ータ２２が逆変換動作したときに生じる電力は負とな
る。そして算出した瞬時電力の正負の方向性を判定し、
算出した瞬時電力が正から負に変化したときにはセット
信号を停止信号出力回路６２へ出力するようになってい
る。停止信号出力回路６２はセット信号に応答してパル
ス幅制御回路１２へ停止信号を出力するようになってい
る。そして停止信号がパルス幅制御回路１２に入力され
るとパルス信号の生成が停止され、コンバータ２２の運
転が即座に停止されるようになっている。

【００３９】本実施例によれば、交流系統１が停電した
場合には、各コンバータ２１，２２の運転を即座に停止
させることができるため、蓄電池３を直流電源としてコ
ンバータ２１またはコンバータ２２が逆変換動作して直
流電力を交流系統１に戻すことがなくなり、交流系統１
に接続されている他の機器に悪影響を与えるのを防止す
ることができる。更に蓄電池３の放電を防止することも
できる。なお、前記実施例においては、各コンバータ２
１，２２を複数の三相ブリッジのコンバータを組み合わ
たものにも適用することもできる。

【００４０】次に、本発明の第５実施例を図１０乃至図
１２に従って説明する。

【００４１】本実施例はコンバータ２２の交流入力側に
電圧検出回路５０、電圧波形比較回路７０を設け、交流
系統１の電圧のレベルを監視し、電圧のレベルが設定レ
ベルを超えたときにパルス信号の生成を停止して各コン
バータの運転を即座に停止させるようにしたものであ
る。

【００４２】電圧検出回路５０は交流系統１の各相の電
圧を検出し、検出電圧を電圧波形比較回路７０へ出力す
るようになっている。電圧波形比較回路７０は、図１１
に示されるように、電圧値比較回路７１、停止信号出力
回路７２を備えて構成されている。電圧値比較回路７１
は、電圧検出回路５０の検出による電圧レベルと設定レ
ベルＬＬ，ＬＭとを比較し、検出電圧レベルが設定レベ
ルＬＬ，ＬＭを超えたときに停止信号出力回路７２へセ
ット信号を出力するようになっている。停止信号出力回
路７２はセット信号に応答してパルス幅制御回路１２へ
停止信号を出力するようになっている。停止信号はパル
ス幅制御回路１２に入力されるようになっており、停止
信号がパルス幅制御回路１２へ入力されるとパルス信号
の生成が停止されることになる。

【００４３】上記構成において、交流系統１が停電にな
ると、図１２（ｂ）に示されるように、交流リアクトル
８２と配線のインダクタンスにより電圧波形に大きな跳
上り電圧が発生して交流系統１の電圧が振動する。この
電圧は電圧検出回路５０によって検出される。この検出
電圧のレベルは電圧値比較回路７１において設定レベル
ＬＬ，ＬＭと比較され、検出電圧レベルが設定レベルＬ
Ｌ，ＬＭを超えると電圧値比較回路７１からセット信号
が出力される。そしてこのセット信号に応答して停止信
号出力回路７２から停止信号が出力され、各コンバータ
２１，２２の運転が即座に停止される。

【００４４】本実施例によれば、交流系統１の電圧のレ
ベルを監視して交流系統１が停電したときには、各コン
バータ２１，２２の運転を即座に停止させることがで
き、蓄電池３を直流電源としてコンバータ２１または２
２が逆変換動作して交流系統１に電力を戻す動作がなく
なり、交流系統１に接続されている他の機器に悪影響を
与えるのを防止することができる。更に蓄電池３の不用
な放電が防止できる。

【００４５】なお、前記実施例においては、各コンバー
タ２１，２２を、複数の三相ブリッジのコンバータを組
み合わせたもので構成することもできる。また電圧値比
較回路７１としては、設定レベルＬＬ，ＬＭを用いるこ
となく、交流系統１の電圧波形の変動範囲を考慮したハ
イレベルＨとローレベルＬをあらかじめ記憶しておき、
入力された電圧波形が記憶されたＨレベルとＬレベルと
の間にあるか否かを判定し、入力された電圧波形のレベ
ルがＨレベルとＬレベルの範囲外のときには停止信号出
力回路７２へセット信号を出力するように構成されたも
のを用いることもできる。

【００４６】また前記各実施例においては、負荷として
蓄電池以外の他の負荷を用いることも可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数台のコンバータが並列運転されているときに、いず
れかのインバータが異常状態で運転されたときにはこれ
を検出して各コンバータの運転を即座に停止させること
ができ、正常なコンバータが異常状態になるのを防止す
ることができる。

【００４８】また本発明によれば、複数台のコンバータ
が並列運転されているときに、交流系統が停電になった
ときにはこれを検知して各コンバータの運転を即座に停
止させることができ、交流系統に接続された他の機器に
悪影響を与えるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】図１に示す電流差比較回路の具体的構成図であ
る。

【図３】図２の作用を説明するための波形図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す全体構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す全体構成図である。

【図６】図５に示す波形歪比較回路の具体的構成図であ
る。

【図７】波形歪比較回路の他の実施例を示す構成図であ
る。

【図８】本発明の第４実施例を示す全体構成図である。

【図９】図８に示す電力検出回路の具体的構成図であ
る。

【図１０】本発明の第５実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１１】図１０に示す電圧波形比較回路の具体的構成
図である。

【図１２】電圧波形比較回路の動作を説明するための波
形図である。

【符号の説明】

１交流系統３蓄電池９電圧制御回路１０電流指令値作成回路１１電流制御回路１２パルス幅制御回路１３加算器１４電流パターン発生回路１５電流差検出回路２１，２２コンバータ３０電流差比較回路４０波形歪比較回路６０電力検出回路７０電圧波形比較回路１０１，１０２制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各電流検出手段の検出値の差を検
出する電流差検出手段と、電流差検出手段の検出値と基
準値とを比較し検出値が基準値を超えたときに各コンバ
ータに対して電力変換動作を停止させるコンバータ停止
手段とを備えている電力変換装置。
【請求項２】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各電流検出手段の検出値の差を検
出する電流差検出手段と、電流差検出手段の検出値と基
準値とを比較し検出値が基準値を超えたときに各コンバ
ータ制御手段に対してパルス信号の生成を停止させるコ
ンバータ停止手段とを備えている電力変換装置。
【請求項３】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各電流検出手段の各検出値の絶対
値の差を検出する電流差検出手段と、電流差検出手段の
検出値と基準値とを比較し検出値が基準値を超えたとき
に各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生成を停
止させるコンバータ停止手段とを備えている電力変換装
置。
【請求項４】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、電流検出手段の電流検出値と電流
指令値生成手段の生成による電流指令値との偏差を検出
する電流偏差検出手段と、電流偏差検出手段の検出値と
基準値とを比較し検出値が基準値を超えたときに各コン
バータ制御手段に対してパルス信号の生成を停止させる
コンバータ停止手段とを備えている電力変換装置。
【請求項５】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、電流検出手段の電流検出値の波形
と電流指令値生成手段の生成による電流指令値の波形と
を比較して両者の間に生じる波形歪を検出する波形歪検
出手段と、波形歪検出手段の検出値と基準値とを比較し
検出値が基準値を超えたときに各コンバータ制御手段に
対してパルス信号の生成を停止させるコンバータ停止手
段とを備えている電力変換装置。
【請求項６】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、電流検出手段の検出値に含まれる
高調波成分を抽出する高調波成分抽出手段と、高調波成
分抽出手段の抽出値と基準値とを比較し抽出値が基準値
を超えたときに各コンバータ制御手段に対してパルス信
号の生成を停止させるコンバータ停止手段とを備えてい
る電力変換装置。
【請求項７】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各コンバータの交流信号入力側の
電気信号を監視して交流系統が停電になったことを検出
する停電検出手段と、停電検出手段の検出出力により各
コンバータに対して電力変換動作を停止させるコンバー
タ停止手段とを備えている電力変換装置。
【請求項８】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各コンバータの交流信号入力側の
電気信号を取り込み各コンバータに入力される電力を検
出する電力検出手段と、電力検出手段の検出値と基準値
とを比較し検出値が基準値と異なるときに各コンバータ
制御手段に対してパルス信号の生成を停止させるコンバ
ータ停止手段とを備えている電力変換装置。
【請求項９】パルス信号に応答したスイッチング素子
群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変換
する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流を
検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出値
と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段と、
電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生成す
る電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生成に
よる電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を零に
抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手段
と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コンバ
ータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成しこ
のパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数のコ
ンバータ制御手段と、各コンバータの交流信号入力側の
電気信号を取り込み各コンバータに入力される電力を検
出する電力検出手段と、電力検出手段の検出値からその
方向性を判定する判定手段と、判定手段の判定結果と設
定値とを比較し判定結果が設定値と異なるときに各コン
バータ制御手段に対してパルス信号の生成を停止させる
コンバータ停止手段とを備えている電力変換装置。
【請求項１０】パルス信号に応答したスイッチング素
子群のスイッチング動作により交流電力を直流電力に変
換する複数のコンバータと、各コンバータの出力電圧を
検出する電圧検出手段と、各コンバータの交流入力電流
を検出する複数の電流検出手段と、電圧検出手段の検出
値と電圧指令値との偏差を算出する電圧偏差算出手段
と、電圧偏差算出手段の算出値に従って電流指令値を生
成する電流指令値生成手段と、電流指令値生成手段の生
成による電流指令値と電流検出手段の検出値との偏差を
零に抑制するための電流制御信号を出力する電流制御手
段と、電流制御手段出力の電流制御信号に従って各コン
バータのスイッチング素子に対するパルス信号を生成し
このパルス信号を各スイッチング素子に印加する複数の
コンバータ制御手段と、各コンバータの交流信号入力側
の電気信号を取り込み各コンバータに入力される電気信
号のレベルを検出するレベル検出手段と、レベル検出手
段の検出値と設定値とを比較し検出値が設定値を超えた
ときに各コンバータ制御手段に対してパルス信号の生成
を停止させるコンバータ停止手段とを備えている電力変
換装置。