KR100844753B1

KR100844753B1 - Ｐｗｍ 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100844753B1
Application number: KR1020067012115A
Authority: KR
Inventors: 에이지 야마모토; 히데노리 하라; 고이치 에구치
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2008-07-07
Also published as: GB2426357A; US20070139022A1; KR20060098392A; GB0611779D0; JP4217897B2; JP2005184985A; GB2426357B; CN100483913C; WO2005060080A1; CN1894844A

Abstract

본 발명은 PWM 사이클로 컨버터에 있어서, 전원 전압에 급격한 변동이 발생한 경우에도, 안정하게 운전을 계속할 수 있는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법 및 장치를 제공한다.

PWM 사이클로 컨버터에 있어서, 3상 교류 전원의 위상을 검출하는 입력 전원 전압 위상 검출기(41)와 3상 교류 전원의 크기를 검출하는 의사 직류 모선 전압 검출기(42)와 의사 직류 모선 전압 검출기의 출력으로부터 입력 전압의 상하한을 연산하는 입력 전압 상하한 연산기(43)와 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값과 입력 전압 상하한 연산기에서 연산된 상하한값을 비교하는 전압 비교기(46)를 갖고, 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값을 입력 전압 상하한 연산기에서 연산된 상하한값 이내가 되도록 전압 비교기의 출력을 조정한다.

Description

ＰＷＭ 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법 및 장치{PWM CYCLOCONVERTER INPUT VOLTAGE DETECTION METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 교류 전원으로부터 임의의 주파수로 출력 변환 가능한 전력 변환 장치의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 펄스폭 변조(PWM) 제어 방식을 사용한 PWM 사이클로 컨버터의 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의, PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된「PWM 사이클로 컨버터 및 그 제어 방법」을 들 수 있다. 통상, PWM 사이클로 컨버터에서는 결상(缺相), 정전, 전원 불평형 등의 입력 전원에 이상이 발생한 경우, 게이트 블록에 의해 쌍방향 스위칭 소자를 오프로 하여 운전을 정지하도록 하고 있지만, 특허문헌 1은, 특히 순간 정전 등에 의한 전원 이상시에 운전을 정지한 경우, 전원 복원 후에 조속히 운전을 계속할 수 있도록 하는 것이다. 도 14는 특허문헌 1에 개시된 PWM 사이클로 컨버터의 순간 전압 위상을 계산하는 계산 흐름도이다. PWM 사이클로 컨버터의 전원 이상시에는, 입력 전압의 순간값으로부터 위상 계산이 행해지지만, 도 14에 도시하는 바와 같이, 전원 1주기 360°를 30° 단위로 12분할하여, 우선, 위상 구간 1과 구간 2를 판별하기 위해서는, 입력 전압 Vr의 양음을 판별하여, Vr≥0이면, Vs의 양음을 판별한다. Vs≥0이 면, 다음에, Vr-Vs의 양음을 판별한다. 그 결과 Vr-Vs≥0이면, 구간 1이라고 판정하고, Vr-Vs<0이면 구간 2가 된다. 동일하게 나머지의 구간도 Vr, Vs, Vt의 대소 관계로부터 모두 구할 수 있다. 이렇게 해서 얻어지는 순간 위상을 사용해, 순간 정전시의 게이트 블록이 전원 복원 후에 해제될 때까지의 사이의 돌입 전류를 회피하도록 타이밍 제어를 행하고 있다.

한편, 전원 이상시의 게이트 블록에 의해 생긴, 큰 서지 전압에 대한 보호 대책 등으로서는, 예를 들면, 특허문헌 2에 개시된「PWM 사이클로 컨버터의 보호 장치 및 그 보호 방법」을 일례로서 들 수 있다. 도 15는 그 PWM 사이클로 컨버터의 보호 장치의 구성도이며, 전원 전압 검출부(122)는 전원 전압을 입력하여, 전원 전압의 위상과 전원 전압의 순간값을 출력하고, 컨트롤러(123)는 단방향 스위치군(103∼120)의 게이트 신호 G1xy, C1yx(x=r, s, t, y=u, v, w)를 작성한다.

한편, 고장 검출 수단으로서 전압 정보 검출부(130)가 r, s, t상의 최대값, 최소값을 검출하여 입력 이상을 판단하면, 보호 게이트 신호 발생부(150)는 입력 전압 정보에 의거해 보호 처리용 게이트 신호 G2xy, G2yx를 작성하고, 게이트 신호 합성부(124)로부터 G1(G1xy, G1yx)과 G2(G2xy, G2yx)의 논리합을 출력하여 게이트 드라이버(125)에 의해 18개의 단방향 스위치(103∼120)를 온, 오프 제어하는 것이다.

이것에 의해, 운전 이상시에 PWM 사이클로 컨버터를 차단하는 경우 등에, 출력측이 개방으로 되어도, 예를 들면, 보호용의 게이트 신호 G2에 의해 선택적으로 단방향 스위치의 일부를 온시켜, 의사적(疑似的)으로 인버터 주회로의 회생 회로와 동일한 동작 상태를 나타냄으로써, 출력측의 서지 전압을 입력측으로 회생시키는 등의 처리에 의해 차단시의 보호 처리를 행할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2003-309974호 공보(제3∼4페이지, 도 9)

특허문헌 2 : 일본국 특개 2000-139076호 공보(제4∼5페이지, 도 1)

그러나, 특허문헌 1, 특허문헌 2등의 종래의 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법은, 입력 전압의 순간값을 사용하고 있었기 때문에, 입력 전압에 공진이나 순간 단락이 발생한 경우, 출력 전압 연산에 오차를 발생시켜, 실제로 출력되는 전압과 지령 전압이 다르다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 입력 전압의 급격한 변동에 대해서, 안정하게 운전을 계속할 수 있는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법 및 그것을 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법에 관련해, 3상 교류 전원의 각 상과 3상 출력의 전력 변환기의 각 상을 전류가 한 방향으로만 흐르게 하는 단방향 반도체 스위치를 2개 조합한 구성이고, 또한, 각각이 독립적으로 온 오프할 수 있는 구성으로 하는 쌍방향 반도체 스위치로 직접 접속하는 전력 변환기인 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법에 있어서, 3상 교류 전원의 위상을 검출하고, 상기 3상 교류 전원과 상기 검출한 입력 전원 전압의 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 크기를 최대값과 최소값의 차로 나타내는 의사 직류 모선 전압으로서 검출하여, 상기 검출된 의사 모선 전압의 실효값과 상기 입력 전압의 위상으로부터 입력 전압의 이상값을 연산하고, 상기 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서 상하한의 허용폭을 연산하여, 상기 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값과 상기 연산된 상하한의 허용폭을 비교하여, 상기 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값이 상기 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법에 있어서, 상기 검출된 의사 직류 모선 전압과 상기 검출된 입력 전원 전압의 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 입력 전압의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치에 관련해, 3상 교류 전원의 각 상과 3상 출력의 전력 변환기의 각 상을 전류가 한 방향으로만 흐르게 하는 단방향 반도체 스위치를 2개 조합한 구성이고, 또한, 각각이 독립적으로 온 오프할 수 있는 구성으로 하는 쌍방향 반도체 스위치로 직접 접속하는 전력 변환기인 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치에 있어서, 3상 교류 전원의 위상을 검출하는 입력 전원 전압 위상 검출기와, 상기 3상 교류 전원과 상기 입력 전원 전압 위상 검출기에 의해 검출한 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 크기를 최대값과 최소값의 차로 나타내는 의사 직류 모선 전압으로서 검출하는 의사 직류 모선 전압 검출기와, 상기 의사 모선 전압의 실효값과 상기 입력 전압의 위상으로부터 입력 전압의 이상값을 연산하는 이상 입력 전압 연산기와, 상기 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서 상하한의 허용폭을 연산하는 입력 전압 상하한 연산기와, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값과 상기 입력 전압 상하한 연산기에서 연산된 상하한의 허용폭을 비교하는 전압 비교기를 갖고, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값이 상기 입력 전압 상하한 연산기에 의해 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 상기 전압 비교기의 출력을 조정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치에 있어서, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기의 출력과 상기 입력 전원 전압 위상 검출기의 출력으로부터 상기 3상 교류 전원의 이상을 검출하는 전원 이상 검출기를 구비하여 입력 전압의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

(발명의 효과)

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값과 연산된 상하한의 허용폭을 비교해, 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값이 상기 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 하기 때문에, 입력 전압의 급격한 변동에 대해서, 안정하게 운전을 계속할 수 있는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법을 제공할 수 있다.

또, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 의사 직류 모선 전압과 검출된 입력 전원 전압의 위상으로부터 3상 교류 전원의 입력 전압의 이상을 검출하기 때문에, PWM 사이클로 컨버터의 주회로 부품을 파괴로 이끄는 입력 전압의 급격한 변동에 대해서는, 즉시 입력 전원 전압의 이상을 검출할 수 있는 입력 전압 검출 방법을 제공할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값과 입력 전압 상하한 연산기에서 연산된 상하한의 허용폭을 비교하는 전압 비교기를 갖고, 이 전압 비교기가, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값을 상기 입력 전압 상하한 연산기에 의해 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 조정하기 때문에, 입력 전압의 급격한 변동에 대해서, 안정하게 운전을 계속할 수 있는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치를 제공할 수 있다.

또, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 의사 직류 모선 전압 검출기의 출력과 입력 전원 전압 위상 검출기의 출력으로부터 3상 교류 전원의 이상을 검출하는 전원 이상 검출기를 구비하기 때문에, 입력 전압의 이상을 검출하는 PWM 사이클로 컨버터의 주회로 부품을 파괴로 이끄는 입력 전압의 급격한 변동에 대해서는, 즉시 입력 전원 전압의 이상을 검출할 수 있는 입력 전압 검출 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법의 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기의 상세 블록도이다.

도 3은 도 1에 도시하는 입력 전압의 순간값과, 의사 직류 모선 전압과 입력 전압 위상의 관계를 도시하는 도면이다.

도 4는 도 3에 도시하는 구간 1의 입력 전압을 확대한 파형도이다.

도 5는 도 3에 도시하는 의사 직류 모선 전압을 사용한 출력 전압의 발생 방법을 도시하는 파형도이다.

도 6은 1개의 3상 전원에 복수의 전력 변환 장치와 그 부하가 접속된 상태를 도시하는 접속도이다.

도 7은 도 3에 도시하는 전원 전압이 왜곡된 상태를 도시하는 파형도이다.

도 8은 도 3에 도시하는 전원 전압이 왜곡된 상태를 도시하는 파형도이다.

도 9는 도 8에 도시하는 전원 왜곡이 발생한 경우의 의사 직류 모선 전압의 파형도이다.

도 10은 도 2에 도시하는 입력 전압 상하한 연산기에서 연산되는 상한 전압값, 하한 전압값의 파형도이다.

도 11은 도 8에 도시하는 전원 왜곡이 발생한 경우에 전압값 비교기에 의해 상하한값이 제한된 입력 전압값의 파형도이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법의 블록도이다.

도 13은 종래의 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기의 내부 블록도이다.

도 14는 종래의 사이클로 컨버터의 순간 전압 위상을 계산하는 계산 흐름을 도시하는 도면이다.

도 15는 종래의 PWM 사이클로 컨버터의 구성을 도시하는 블록도이다.

(부호의 설명)

1 : 3상 전원 2 : 입력 필터

3 : 쌍방향 스위치군

4 : 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기

5 : 입력 전압값 6 : 입력 전압 위상

7 : 제어 컨트롤러 8 : 구동 회로

9 : 전원 전압 이상 신호 11 : 사이리스터용 입력 필터

12 : 사이리스터 13 : PWM 컨버터용 입력 필터

14 : PWM 컨버터 15 : 인버터

41 : 입력 전압의 위상 검출 회로

42 : 의사 직류 모선 전압 검출 회로

43 : 입력 전압의 실효값 검출 회로

44 : 이상 입력 전압 연산기

45 : 입력 전압 상하한 연산기 46 : 전압값 비교기

47 : 입력 전압 이상 검출 회로 S1∼S9 : 쌍방향 스위치

L1∼L5 : 부하 VR, VS, VT : 입력 전압

VMAX : 입력 전압 최대값 VMIN : 입력 전압 최소값

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1은, 본 발명에 따른 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법의 블록 도이다.

도 1에 있어서, 3상 전원(1)과 쌍방향 스위치 S1∼S9로 이루어지는 쌍방향 스위치군(3)의 사이에는 입력 필터(2)를 구비하고, 쌍방향 스위치군(3)의 출력은 부하 L1∼L3에 접속되어 있다. 입력 필터(2)와 쌍방향 스위치군(3)으로 PWM 사이클로 컨버터의 주회로를 구성한다. 입력 필터(2)의 입력측(1차측)으로부터 전압을 검출하고, 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기(4)에 의해, PWM 사이클로 컨버터를 제어하기 위해서 필요한, 입력 전압값(5)과 입력 전압 위상(6)을 검출하여, 제어 컨트롤러(7)에 입력된다. 제어 컨트롤러(7)에서는, 쌍방향 스위치 S1∼S9의 스위칭 시간을 연산하여, 구동 회로(8)에 전달한다.

구동 회로(8)는, 쌍방향 스위치 S1∼S9를 구동한다. 또한, 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기(4), 제어 컨트롤러(7), 구동 회로(8)에 의해 PWM 사이클로 컨버터 제어기(9)를 구성하고 있다.

도 2에 있어서, 입력은 도 1 중의 전원 전압이고, 출력은 입력 전압값(5)과 입력 전압 위상(6)이다. 전원 전압으로부터, 입력 전압의 위상 검출 회로(41)로 입력 전압 위상(6)을 검출한다.

입력 전압의 위상 검출 회로(41)에서 구해진 위상과 전원 전압으로부터, 의사 직류 모선 전압 검출 회로(42)에 의해 의사 직류 모선 전압이 검출된다. 의사 직류 모선 전압은, 입력 전압의 실효값 검출 회로(43)로 입력 전압의 실효값이 연 산되고, 이 입력 전압의 실효값과 입력 전압 위상(6)으로부터, 이상 입력 전압 연산기(44)로, 입력 전압의 이상값이 연산된다.

입력 전압의 이상값은, 입력 전압 상하한 연산기(45)로, 입력 전압의 이상값에 대해서, 어떤 폭을 갖는 상하한값이 연산된다. 전압값 비교기(46)에서는, 의사 직류 모선 전압 검출 회로(42)로부터 연산된 의사 직류 모선 전압과 입력 전압 상하한 연산기(45)로부터 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서, 어떤 폭을 갖는 상하한값을 비교해, 입력 전압의 이상값 내에 의사 직류 모선 전압을 제한하여, 입력 전압값(5)으로서 출력한다.

여기에서, 본 발명이 대상으로 하고 있는 PWM 사이클로 컨버터의 기본적인 제어 방법에 대해 도 3∼5를 사용해 설명한다.

도 3은 입력 전압의 순간값과, 의사 직류 모선 전압과 입력 전압 위상의 관계를 도시하는 파형이다. 도 3 중, 입력 전압의 항에는, VR, VS, VT의 3상 전압이 표시되어 있다. 다음의 입력 전압의 최대값과 최소값의 항에는, 입력 전압의 항으로 표시된 전압 중, 최대의 상을 최대값 VMAX, 최소의 상을 최소값 VMIN으로서 나타내고 있다.

의사 직류 모선 전압의 항은, 최소값 VMIN을 기준 전위로 하여 최소값 VMIN에서 본 최대값 VMAX를 나타내고 있다. 의사 직류 모선 전압은, 전원 주파수에 대해서, 6배의 주파수를 갖는 파형이 된다. 또, 다음의 VMAX-VMIN은, 일반적인 다이오드 정류형의 인버터의 정류 후의 직류 모선 전압에 상당하기 때문에, 여기에서는, 의사 직류 모선 전압이라고 부르는 것으로 한다. 입력 전압 위상의 항에서는, 입력 전압과의 위상 관계를 나타내고 있다. 여기에서는 VR의 정점을 기준으로 하고 있지만, 어디라도 상관없다.

도 4는 도 3에 도시하는 구간 1의 입력 전압을 확대한 파형을 도시하는 도면이다.

도 4에 도시하는 바와 같이 미소 시간(통상 수십 마이크로초∼수백 마이크로초)에 있어서는, 입력 전압의 변화는 대단히 작고, 결과적으로 의사 직류 모선 전압도 거의 일정하다고 생각할 수 있다. 물론 미소 시간의 평균값을 산출하여, 그 값을 의사 직류 모선 전압으로 해도 된다.

도 5는 도 3에 도시하는 의사 직류 모선 전압을 사용한 출력 전압의 발생 방법을 도시하는 파형도이다. 도 5에 있어서, 최대값 VMAX-최소값 VMIN으로 나타내는 의사 직류 모선 전압에 대해서, 캐리어 반송파와 전압 지령을 비교해, 전압 지령이 큰 경우, 출력 선간 전압이 나오도록 쌍방향 스위치 S1∼S9를 스위칭한다. 의사 직류 모선 전압은, 일정하기 않기 때문에, 같은 전압 지령이라도 출력 선간 전압의 폭은 다르다.

여기에서, 일반적인 PWM 사이클로 컨버터의 사용 형태를 고찰하면, 도 6은 1개의 3상 전원(1)에 복수의 전력 변환 장치와 그 부하가 접속된 상태를 도시하는 접속도이지만, 도 6의 예와 같이 1개의 전원에 대해서 복수의 전력 변환기를 접속하고 있는 것은, 일반적으로 잘 보여지는 사용 형태라고 할 수 있다.

도 6에서는, 상단에 PWM 사이클로 컨버터가 접속되고, 중단에 사이리스터(12), 하단에 PWM 컨버터(14)와 인버터(15)가 공통의 3상 전원(1)에 접속되어 있 다. 각 전력 변환 장치에는, 입력단에 필터(각각 입력 필터(2), 사이리스터용 입력 필터(11), PWM 컨버터용 입력 필터(13))를 구비하고, 출력에 부하(각각 부하 L1∼L3, 사이리스터 부하 L4, 인버터 부하 L5)가 있다.

이러한 접속 형태에서는, 각 전력 변환 장치의 입력단에 구비한 필터 회로 구성과 회로 정수의 조합에 의해, 입력 전원 전압이 왜곡되는 경우가 있다.

도 7 및 도 8은, 전원 전압이 왜곡된 상태를 도시하는 파형이다.

도 7에서는, 전원의 전 주기에 걸쳐 왜곡이 발생한 예이고, 도 8에서는 전원 1주기 중 일부의 기간에 왜곡이 발생한 예이다.

도 7과 같이 전 주기에 걸쳐 왜곡이 발생하는 요인으로서는, 입력단에 구비한 필터들이 공진하는 예를 생각할 수 있다. 도 8과 같이 일부의 기간에 왜곡이 발생하는 요인으로서는, 각 전력 변환 장치의 전원 투입시나, 사이리스터(12)의 전류(轉流)시의 전원 단락, PWM 컨버터(14)의 스위칭 등이 요인이다.

도 13은 본 발명의 도 2의 구성과 비교하기 위해서 나타낸 종래의 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전원 전압 위상, 크기 검출기(4)의 내부 블록도이다.

종래예에서는, 도 13과 같이 전원 전압으로부터 직접, 입력 전압값(5)과 입력 전압 위상(6)을 연산하고 있었다. 따라서, 도 13의 경우에는, 도 9에 도시하는, 도 8에서 나타낸 전원 왜곡이 발생한 경우의 의사 직류 모선 전압의 파형과 같은 왜곡이 발생한다. 도 5에서 나타낸 바와 같이, PWM 사이클로 컨버터의 제어에서는, 입력 전압의 미소 구간의 의사 직류 모선 전압의 크기와 전압 지령으로부터 출력 전압을 작성하고 있다. 그 때에, 도 9 중의 (A)에서 구한 의사 직류 모선 전 압에서는, 입력 전압을 실제보다 큰 값으로서 검출하고, 도 9 중의 (B)에서 구한 의사 직류 모선 전압에서는, 입력 전압을 실제보다 작은 값으로서 검출하게 된다. 이 결과, 출력 전압은 지령 전압에 대해서, (A)에서는 작게 출력되고, (B)에서는 크게 출력되게 된다.

이것에 대해서, 본 발명에서는, 도 2에 도시되는 바와 같이 전압값 비교기(46)에서는, 의사 직류 모선 전압 검출 회로(42)로부터 연산된 의사 직류 모선 전압과 입력 전압 상하한 연산기(45)로부터 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서, 어떤 폭을 갖는 상하한값을 비교해, 입력 전압의 이상값 내에 의사 직류 모선 전압을 제한하여, 입력 전압값(5)으로서 사용한다. 도 10에 입력 전압 상하한 연산기(45)에서 연산되는 상한 전압값, 하한 전압값의 파형을 도시한다. 또, 도 11은, 도 8에서 도시된 전원 왜곡이 발생한 경우에 전압값 비교기(45)에 의해 상하한값이 제한된 입력 전압값(5)의 파형을 도시한다. 이것에 의해 순간적인 (A), (B) 등의 왜곡은 흡수된다.

또한, 입력 전압 상하한 연산기(45)에서 연산되는 상하한값에 대해서는, 미리 설정된 고정값이어도 되고, 전원 조건이나 동일 전원에 접속된 전력 변환 장치에 의한 입력 전압의 공진 레벨에 따라, 가변할 수 있도록 해도 된다.

실시예 2

PWM 사이클로 컨버터의 제어에 사용하는 입력 전압값(5)은, 전압값 비교기 (46)에 의해, 실제의 입력 전압과 다른 경우가 있다. 전력 변환 장치의 보호라는 관점에서, 예를 들면 쌍방향 스위치 S1∼S9의 내압을 넘는 입력 전압이 인가된 경우에는, 순식간에 운전을 정지할 필요가 있다. 이 때문에, 의사 직류 모선 전압 검출 회로(42)에서 검출된 입력 전압값을 입력 전압 이상 검출 회로(47)에 입력하여, 입력 전압의 이상을 검출한다. 입력 전압 이상 검출 회로(47)에서는, 입력 전압의 위상 검출 회로(41)에서 검출된 위상으로부터 입력 전원 주파수를 연산하여, 미리 설정된 상하한 주파수를 넘는 경우, 전원 전압 이상 신호(9)를 출력한다.

또, 의사 직류 모선 전압 검출 회로(42)에서 검출된 전압값에 대해서도 미리 설정된 상하한 전압값을 넘는 경우, 전원 전압 이상 신호(9)를 출력한다.

또한, 입력 전압의 위상 검출 회로(41)에서는, (1) 3상 전원 중 2상의 전압을 트랜스를 통해 콤퍼레이터에 입력하여, 위상 주파수 비교기(PFD), 필터, 전압 제어 발진기(VCO), 카운터를 거쳐 위상 데이터로 하는 방법이나, (2) 콤퍼레이터 출력의 구형파의 에지로부터 에지까지를 타이머에 의해 계측하는 방법, (3) 입력 전압의 순간값을 AD 변환하여 CPU에 받아 들여, 소프트웨어로 위상을 검출하는 방법 등 중 어느 하나를 채용함으로써, 입력 전압의 위상을 검출하고 있다.

본 발명은, PWM 사이클로 컨버터의 제어에 필요한 입력 전압 검출에 있어서, 입력 전압의 급격한 변동에 대해서, 안정하게 운전을 계속할 수 있고, 또한 PWM 사이클로 컨버터의 주회로 부품을 파괴로 이끄는 입력 전압의 급격한 변동에 대해서는, 즉시 입력 전원 전압의 이상을 검출할 수 있다.

Claims

전류가 한 방향으로만 흐르게 하고, 각각이 독립적으로 온 오프할 수 있는 단방향 반도체 스위치를 2개 조합하여 형성한 쌍방향 반도체 스위치에 의하여, 3상 교류 전원의 각 상과 3상 출력의 전력 변환기의 각 상을 직접 접속시키는 전력 변환기인 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법에 있어서,

3상 교류 전원의 입력 전압의 위상을 검출하고, 상기 검출한 입력 전압의 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 크기를 최대값과 최소값의 차로 나타내는 의사 직류 모선 전압을 검출하여, 상기 검출된 의사 직류 모선 전압의 실효값과 상기 입력 전압의 위상으로부터 입력 전압의 이상값을 연산하고, 상기 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서 상하한의 허용폭을 연산하여, 상기 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값과 상기 연산된 상하한의 허용폭을 비교하여, 상기 의사 직류 모선 전압의 검출된 전압값이 상기 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 검출된 의사 직류 모선 전압과 상기 검출된 입력 전압의 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 입력 전압의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 방법.
전류가 한 방향으로만 흐르게 하고, 각각이 독립적으로 온 오프할 수 있는 단방향 반도체 스위치를 2개 조합하여 형성한 쌍방향 반도체 스위치에 의하여, 3상 교류 전원의 각 상과 3상 출력의 전력 변환기의 각 상을 직접 접속시키는 전력 변환기인 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치에 있어서,

3상 교류 전원의 입력 전압의 위상을 검출하는 입력 전압 위상 검출기와, 상기 3상 교류 전원과 상기 입력 전압 위상 검출기에 의해 검출한 위상으로부터 상기 3상 교류 전원의 크기를 최대값과 최소값의 차로 나타내는 의사 직류 모선 전압을 검출하는 의사 직류 모선 전압 검출기와, 상기 의사 직류 모선 전압의 실효값과 상기 입력 전압의 위상으로부터 입력 전압의 이상값을 연산하는 이상 입력 전압 연산기와, 상기 연산된 입력 전압의 이상값에 대해서 상하한의 허용폭을 연산하는 입력 전압 상하한 연산기와, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값과 상기 입력 전압 상하한 연산기에서 연산된 상하한의 허용폭을 비교하는 전압 비교기를 갖고, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기에서 검출된 전압값이 상기 입력 전압 상하한 연산기에 의해 연산된 상하한의 허용폭 이내가 되도록 상기 전압 비교기의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 의사 직류 모선 전압 검출기의 출력과 상기 입력 전압 위상 검출기의 출력으로부터 상기 3상 교류 전원의 이상을 검출하는 전원 이상 검출기를 구비하여 입력 전압의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 PWM 사이클로 컨버터의 입력 전압 검출 장치.