CN101652920A - 电源再生变流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源再生变流器。其具有：平滑电容器(71)，其将由三相感应电动机(5)产生的感应电动势进行积蓄；再生晶体管(81～86)，它们将所述平滑电容器的端子电压进行开关，而向三相交流电源(3)进行电力再生动作；线间电压检测部(6)，其检测所述三相交流电源的线间电压；基本波形生成部(10)，其根据所述线间电压检测部的输出信号，生成定义为没有混杂电源电压畸变成分的所述三相交流电源的线间电压波形的基本波形；基极驱动信号生成部(7)，其基于所述基本波形生成部的输出信号，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号；以及基极驱动信号输出部(9)，其输出所述基极驱动信号。

Description

电源再生变流器

技术领域

本发明涉及一种电源再生变流器。

背景技术

电源再生变流器配置在对三相感应电动机进行可变速控制的逆变器装置和三相交流电源之间，在三相交流电源和电源再生变流器之间配置电抗器。电源再生变流器将三相感应电动机(以下称为电动机)减速时产生的感应电动势向三相交流电源再生。如果电动机减速，则由此产生的感应电动势形成的电流，流入电源再生变流器内的平滑电容器的两端，如果电源再生变流器的再生晶体管接通，则从平滑电容器向电源流入再生电流。

如上述所示，由于利用电源再生变流器的平滑电容器的电压和电源电压之间的电压差，通过由电抗器进行限流而使电流流动，所以如果接通的再生晶体管的相位错误，则电压差增大，骤然流过大电流而有可能导致装置停止或损坏。因此，对直流母线电压值和再生开始电压值进行比较，在直流母线电压值比再生开始电压高时，开始再生动作。另外，对于再生动作中向各再生晶体管发出的指令，使用基于检测出的三相线间电压的相位生成的再生晶体管的接通/断开信号，进行电源再生动作。(例如参照专利文献1)

专利文献1：特开2000-253686号公报(第0018～0021段、图1)

发明内容

但是，现有的电源再生变流器由于通过监视线间电压的过零点而进行线间电压相位检测，所以在三相交流电源中混杂有电源电压畸变的情况下，有时产生线间电压相位检测异常。另外，由于根据相位检测信号生成再生晶体管的接通/断开控制信号，所以有时产生开关接通/断开的定时异常，流过过大电流。并且，有可能由于电源或者装置损坏而导致系统停止。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种电源再生变流器，其即使在三相交流电源中混杂有电源电压畸变的情况下，也可以进行稳定的再生动作。

本发明所涉及的电源再生变流器的特征在于，具有：平滑电容器，其将由三相感应电动机产生的感应电动势进行积蓄；再生晶体管，其对所述平滑电容器的端子电压进行开关而向三相交流电源进行电力再生动作；线间电压检测部，其检测所述三相交流电源的线间电压；基本波形生成部，其根据上述线间电压检测部的输出信号生成基本波形，其中，该基本波形定义为没有混杂电源电压畸变成分的所述三相交流电源的线间电压波形；基极驱动信号生成部，其基于所述基本波形生成部的输出信号，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号；以及基极驱动信号输出部，其输出所述基极驱动信号。

发明的效果

根据本发明，由于可以根据电源电压的基本波形实施正确的电压相位检测，所以可以生成再生晶体管的接通/断开控制信号，不会受到畸变成分的影响。由此，可以实现防止由于过电压或过电流导致装置或电源损坏、不会使系统停止的电源再生变流器。

附图说明

图1是表示电源再生变流器的结构的框图。

图2是从线间电压检测部至基极驱动信号生成部为止的框图。

图3是表示基本波形生成部的内部结构的框图。

图4是表示线间电压检测部的输出波形和基本波形生成部的输出波形的图。

图5是低通滤波器的波特线图。

图6是再生动作时的时序图。

图7是表示基极驱动信号输出部的内部结构的框图。

图8是表示电源再生变流器的结构的框图。

图9是表示畸变成分提取部的内部构造的图。

图10是表示电源再生变流器的结构的框图。

图11是表示基极驱动信号输出部的内部结构的框图。

图12是再生动作时的时序图。

符号说明

1、1A、1B…电源再生变流器、3…三相交流电源、5…三相感应电动机、6…线间电压检测部、7…基极驱动信号生成部、8…PN母线电压检测部、9、9A…基极驱动信号输出部、10…基本波形生成部、11…畸变成分提取部、12…基准电压检测部、21…高频成分去除滤波器、22…频率计算部、23…校正部、24…畸变成分频率检测部、25…畸变电压检测部、26…畸变率计算部、27、28、29、41…减法器、40…畸变成分校正部、42…加法器、43…比较器、44…开关、70…再生部、71…平滑电容器、81、82、83、84、85、86…再生晶体管

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本实施方式的电源再生变流器的结构的框图。下面说明该结构。电源再生变流器1配置在产生三相(R相、S相、T相)交流电的三相交流电源3和对电动机5进行可变速控制的逆变器装置4之间。在这里，电源再生变流器1具有交流电源端子51、52、53、54、55、56。交流电源端子51、52、53经由电抗器2与三相交流电源3的各电源端子连接，交流电源端子54、55、56与三相交流电源3的各电源端子连接，而没有经由电抗器2。另外，电源再生变流器1的直流电源端子57、58与逆变器装置4内的直流母线连接。在电源再生变流器1内配置与直流电源端子57、58连接的直流母线59、60，在直流母线59、60之间连接平滑电容器71。平滑电容器71的两端与PN母线电压检测部8连接，该PN母线电压检测部8检测平滑电容器71的两端电压。

在电源再生变流器1内的直流母线59、60之间配置再生部70，该再生部70具有再生晶体管81、82、83、84、85、86和二极管91、92、93、94、95、96，在直流母线59、60之间并联连接3组彼此串联连接的再生晶体管81和82、再生晶体管83和84、及再生晶体管85和86。即，在直流母线59上连接构成上支路的再生晶体管81、83、85的集电极端子，在直流母线60上连接构成下支路的再生晶体管82、84、86的发射极端子。并且，再生晶体管81的发射极端子和再生晶体管82的集电极端子共同与交流电源端子51连接。相同地，再生晶体管83的发射极端子和再生晶体管84的集电极端子与交流电源端子52连接，再生晶体管85的发射极端子和再生晶体管86的集电极端子与交流电源端子53连接。此外，这些再生晶体管81、82、83、84、85、86分别与二极管91、92、93、94、95、96并联连接。即，二极管的阳极端子与再生晶体管的发射极端子连接，二极管的阴极端子与再生晶体管的集电极端子连接。

交流电源端子54、55、56与线间电压检测部6连接，该线间电压检测部6检测三相交流电源3的三相之间的电源电压波形，线间电压检测部6的输出端与基本波形生成部10连接，该基本波形生成部10生成定义为没有混杂畸变成分的三相交流电源的线间电压波形的基本波形。基本波形生成部10的输出端子与基极驱动信号生成部7和基准电压检测部12连接，其中，该基极驱动信号生成部7基于三相交流电源3的电压相位而生成进行再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号，该基准电压检测部12基于基本波形生成部10的输出而计算三相交流电源3的电压值。基极驱动信号生成部7、基准电压检测部12、PN母线电压检测部8的输出端与基极驱动信号输出部9连接，其中，该基极驱动信号输出部9基于三相交流电源3的电压值和平滑电容器71的两端电压值输出进行再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号，基极驱动信号输出部9的输出端分别与再生晶体管81、82、83、84、85、86对应的基极端子连接。

在图1中，线间电压检测部6的输入信号是没有经由电抗器2的三相交流电源3的各相电压，但也可以是经由电抗器2后的三相交流电源3的各相电压。

下面，对图1所示的电源再生变流器的再生电流的流动进行说明。首先，通过由于电动机减速产生的感应电动势而发生的电流流入平滑电容器71的两端，因此平滑电容器71的电压上升。由此，代表从电源供给来的三相电源电压中最大电位的一相的电位与平滑电容器71的+极相比较低，代表三相电源电压中最小电位的一相的电位与平滑电容器71的-极电位相比较高。由此，由于在所供给的三相电源电压和平滑电容器71之间产生电位差，所以通过使再生晶体管接通，从而再生电流从平滑电容器71向电源流动。

由此，由于利用电源再生变流器的平滑电容器电压和电源电压之间的电压差，通过由电抗器进行限流而使电流流动，所以如果进行接通的再生晶体管的相位错误，则电压差变大，骤然流过大电流而有可能导致装置停止或损坏。由此，电源相位的检测和再生晶体管的接通/断开控制变得重要。

下面，说明使用基极驱动信号对再生晶体管的接通/断开控制。

图2是从线间电压检测部6至基极驱动信号生成部7为止的框图。图3是表示基本波形生成部10的内部结构的框图。图4是表示线间电压检测部6的输出波形和基本波形生成部10的输出波形的图。图5是表示1次低通滤波器I(s)及4次低通滤波器H(s)的波特线图。

如图2所示，向线间电压检测部6输入三相交流电源3的三相各自的电压波形V_R、V_S、V_T，由线间电压检测部6检测三相各自的线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R，并将它们进行输出。向基本波形生成部10输入从线间电压检测部6输出的线间电压波形V_R-S、V_{S- T}、V_T-R，由基本波形生成部10根据线间电压波形生成基本波形V’_{R -S}、V’_S-T、V’_T-R，向基极驱动信号生成部7输出。基极驱动信号生成部7使用基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号(在本实施方式中，生成与各再生晶体管相对应的6个信号)。

下面，对线间电压检测部6进行说明。

在线间电压检测部6中，针对三相交流电源3检测R-S线间、S-T线间、T-R线间的线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R。在这里，S-R线间电压波形是将R-S线间电压波形相位超前或滞后180°的波形，T-S线间电压波形是将S-T线间电压波形的相位超前或者滞后180°的波形，R-T线间电压波形是将T-R线间电压波形的相位超前或者滞后180°的波形。由此，由于S-R线间、T-S线间、R-T线间的线间电压波形可以根据由线间电压检测部6检测出的R-S线间、S-T线间、T-R线间的线间电压波形进行计算，所以只要检测上述3个线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R即可。

下面，对基本波形生成部10进行说明。

为了生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号，而不受三相交流电源3的畸变成分影响，基本波形生成部10如下所述构成。如图3所示，基本波形生成部10具有：高频成分去除滤波器21，其从三相交流电源3的线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R中去除畸变成分；频率计算部22，其根据高频成分去除滤波器21的输出，计算三相交流电源3的线间电压波形的基本频率；以及校正部23，其对来自高频成分去除滤波器21的输出进行校正。如图4所示，在高频成分去除滤波器21中，虽然去除了在线间电压波形中混杂的畸变成分，但是进行去除后的波形的相位和振幅发生变化。因此在校正部23中，利用由频率计算部22计算出的三相交流电源3的线间电压波形的基本频率进行校正，以使得通过由高频成分去除滤波器21去除畸变成分而发生变化的相位和振幅，与不含有畸变成分的情况下的三相交流电源3的线间电压波形的相位和振幅相同。由此，基本波形生成部10被输入三相交流电源3的线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_{T- R}，输出成为不包含畸变成分的三相交流电源3的线间电压波形的基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R。

下面，详细说明基本波形生成部10内的高频成分去除滤波器21和其输出波形信号、以及校正部23。

除了由具有FFT分析功能的系统实现之外，高频成分去除滤波器21也可以由低通滤波器或带通滤波器等各种滤波器实现其功能，在这里，对将2次低通滤波器进行二级使用而成的4次低通滤波器的情况进行说明。利用该低通滤波器去除作为高频的畸变成分，其频率变得与没有畸变成分的三相交流电源3的频率相同。

首先，说明2次低通滤波器。如果将ω_n设为转折频率、s设为拉普拉斯运算符，则2次低通滤波器的传递函数G(s)如算式(1)所示。

[算式1]

$G\left(s\right)=\frac{{{\mathrm{\ω}}_n}^2}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}...\left(1\right)$

将在算式(1)中表示的2次低通滤波器的传递函数G(s)进行改写则成为算式(2)所示。

[算式2]

$G\left(s\right)=\frac{{{\mathrm{\ω}}_n}^2}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}...\left(2\right)$

$={\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_n}{s+{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2$

算式(2)表示出等同于将转折频率为ω_n[rad/sec]的1次低通滤波器设置2级。

下面，考虑将2次低通滤波器进行二级使用而成的4次低通滤波器的情况。该情况下的4次低通滤波器传递函数H(s)如算式(3)所示。

[算式3]

$H\left(s\right)=\frac{{{\mathrm{\ω}}_n}^2}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}\×\frac{{\mathrm{\ω}}_n^2}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}...\left(3\right)$

$={\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_n}{s+{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^4$

算式(3)表示出等同于将转折频率为ω_n[rad/sec]的1次低通滤波器设置4级。

在这里，如果将所述1次低通滤波器的传递函数设为I(s)，则通过I(s)后的增益衰减量g、相位滞后量φ如算式(4)、算式(5)所示。(ω是任意频率)

[算式4]

$g=20\log \left|I\left(\mathrm{j\ω}\right)\right|=20\log \frac{1}{\sqrt{1+{(\mathrm{\ω}/{\mathrm{\ω}}_n)}^2}}...\left(4\right)$

[算式5]

$\mathrm{\φ}=\∠I\left(\mathrm{j\ω}\right)=-{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)...\left(5\right)$

由于将2次低通滤波器进行二级使用而成的4次低通滤波器H(s)，等同于将1次低通滤波器I(s)设置4级，所以高频成分去除滤波器21的增益衰减量gh、相位滞后量φh如算式(6)、算式(7)所示。

[算式6]

$\mathrm{gh}=4\×g=80log\frac{1}{\sqrt{1+{(\mathrm{\ω}/{\mathrm{\ω}}_n)}^2}}...\left(6\right)$

[算式7]

$\mathrm{\φh}=4\×\mathrm{\φ}=-4{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)...\left(7\right)$

由此，在高频成分去除滤波器21为将2次低通滤波器进行二级使用而成的4次低通滤波器H(s)的情况下，根据算式(6)、算式(7)，可知高频成分去除滤波器21的增益衰减量gh和相位滞后量φh分别为1次低通滤波器I(s)的增益衰减量g及相位滞后量φ的4倍。

另外，在图5中示出对于1次低通滤波器I(s)和4次低通滤波器H(s)，将增益-频率的关系和相位-频率的关系分别在正交坐标上表示并分组的波特线图。根据该图，也可知4次低通滤波器H(s)的增益衰减量gh和相位滞后量φh分别是1次低通滤波器I(s)的增益衰减量g及相位滞后量φ的4倍。

在这里，如图4所示，由于高频成分去除滤波器21的输出波形的频率与三相交流电源3的线间电压波形的频率相同，所以在频率计算部22中计算出三相交流电源3的线间电压波形的基本频率之后，将高频成分去除滤波器21的转折频率ω_n变更为基本频率。并且，由算式(3)表示的滤波器所输出的波形信号相对于无畸变的三相交流电源3的线间电压波形信号的相位滞后量φ，根据算式(7)计算为180度(＝π)。另外，虽然不影响线间电压的相位检测，但由算式(3)表示的滤波器所输出的波形信号的振幅，利用算式(6)计算为无畸变的三相交流电源3的线间电压波形的振幅的1/4。由此，高频去除滤波器21的输出与无畸变的三相交流电源3的线间电压波形相比较，成为振幅为1/4、相位滞后180度的波形信号。

下面，利用具体的线间电压波形，说明基本波形生成部10的动作。

如果使三相交流电源3的某2相之间的线间电压波形为sin波形，则向高频成分去除滤波器21输入之前的信号即线间电压波形y₁(t)可以由算式(8)表示。在这里，A为振幅，t为时间。此外，考虑为完全不混杂畸变成分的波形。

[算式8]

y₁(t)＝Asin(ω_nt)    …(8)

在输入了由算式(8)表示的线间电压时，由于高频成分去除滤波器21的输出波形信号y₂(t)如上所述，相对于无畸变的线间电压波形，振幅变为1/4，相位滞后180度(＝π)，所以形成算式(9)。

[算式9]

$y_2\left(t\right)=\frac{A}{4}\sin ({\mathrm{\ω}}_{n}t-\mathrm{\π})...\left(9\right)$

$=-\frac{A}{4}\sin \left({\mathrm{\ω}}_{n}t\right)$

为了使算式(9)示出的高频成分去除滤波器21的输出波形信号y₂(t)与由算式(8)表示的三相交流电源3的线间电压波形y₁(t)相同，在校正部23中对该相位滞后、振幅衰减量进行校正。在此情况下，校正部23由使振幅变为常数倍的滤波器构成。如果将高频成分去除滤波器21的输出信号y₂(t)变为-4倍，则对振幅进行了校正，也对相位滞后进行了校正。由此，可以生成与所述2相之间的线间电压波形相对应的仿真的基本波形。

在这里，校正部23不限于进行常数倍运算的滤波器，可以通过具有计算相位滞后量及增益衰减量的功能的各种方法实现这些功能。例如，可以考虑由振幅的衰减为零而仅能够操作相位的全通滤波器来校正相位滞后的方法。

如上所述，基本波形生成部10输入三相交流电源3的线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R，由高频成分去除滤波器21去除三相交流电源3的线间电压波形的畸变成分，由校正部23进行校正，以使得该波形的振幅和相位与三相交流电源3的线间电压波形的振幅和相位相等，从而生成作为不含有畸变成分的三相交流电源3的线间电压波形的基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R，并将它们进行输出。

下面，对基极驱动信号生成部7进行说明。

图6是电源再生变流器的再生动作时的时序图，示出与基本波形的电压变化对应的相位检测信号、再生晶体管、再生电流随时间的变化。

向图1所示的基极驱动信号生成部7输入由基本波形生成部10生成的基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R。通过使输入的基本波形V’_{R- S}、V’_S-T、V’_T-R的相位超前或者滞后180度，而计算出基本波形V’_S-R、V’_T-S、V’_R-T。具体地说，只要将基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_{T -R}乘以-1即可。并且，检测各基本波形的过零点，例如图6所示，生成与各基本波形相对的相位检测信号，以使得在基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R、V’_S-R、V’_T-S、V’_R-T的振幅为正的相位间成为接通，在为负的相位间成为断开。由于没有混杂畸变成分的三相交流电压的线间电压波形大致是sin波形，所以基本波形也为sin波形，在相位检测信号的接通的相位区间的中央，基本波形的电位最大，在相位检测信号的断开的相位区间的中央，基本波形的电位最小。由此，可以根据各相位检测信号，把握基本波形的示出最大电位的相和示出最小电位的相。并且，针对各个再生晶体管生成进行再生晶体管81～86的接通/断开控制的基极驱动信号，使得再生晶体管81、83、85中与示出三相交流电源电压的最大电位的相连接的再生晶体管接通，并且，再生晶体管82、84、86中与示出三相交流电源电压的最小电位的相连接的再生晶体管接通，其它再生晶体管断开。将生成的基极驱动信号向基极驱动信号输出部9输出。

下面，对再生动作进行说明。

在如图1所示的PN母线电压检测部8中，作为直流母线电压检测平滑电容器71的两端电压，向基极驱动信号输出部9输出。在基准电压检测部12中，利用移动平均滤波器等将对基本波形V’_R-S、V’_{S -T}、V’_T-R取绝对值后的波形在基本波形的一个周期(频率的倒数)中进行积分，检测电压振幅。将该检测出的电压振幅值作为没有混杂畸变成分的情况下的三相交流电源3的线间电压值，向基极驱动信号输出部9输出。图7是表示基极驱动信号输出部9的内部结构的框图。在基极驱动信号输出部9中，将基准电压检测部12的输出信号及PN母线电压检测部8的输出信号输入至减法器41，计算三相交流电源3的电压值和直流母线电压值之间的电压差。并且，将作为用于使再生动作开始的阈值而预先设定的再生开始电压值Von、和减法器41的输出即三相交流电源3的电压值与直流母线电压值之间的电压差，输入至比较器43并进行比较，在三相交流电源3的电压值与直流母线电压值之间的电压差与再生开始电压相比较高时，将由基极驱动信号生成部7生成的基极驱动信号向再生晶体管81～86输出，进行再生动作，其中，该基极驱动信号用于进行再生晶体管的接通/断开控制。

如图6的电源再生变流器1的再生动作时的时序图所示，在基本波形V’_R-S的电位最大的情况下，使再生晶体管81和84接通。在基本波形V’_R-T的电位最大的情况下，使再生晶体管81和86接通。在基本波形V’_S-T的电位最大的情况下，使再生晶体管83和86接通。在基本波形V’_S-R的电位最大的情况下，使再生晶体管82和83接通。在基本波形V’_T-R的电位最大的情况下，使再生晶体管85和82接通。在基本波形V’_T-S的电位最大的情况下，使再生晶体管84和85接通。

具体地说，由于在时间t20～t40中基本波形V’_R-S的电位最大，所以使再生晶体管81和84接通，使其它再生晶体管断开。这样，平滑电容器71和三相交流电源的S-R相之间，成为经由电抗器和电源阻抗而连接的状态，再生电流从R相流向S相。相同地，由于在时间t40～t60中基本波形V’_R-T的电位最大，所以使再生晶体管81和86接通，使其它再生晶体管断开。这样，再生电流从R相流向T相。

如上所述，只要生成三相交流电源3的线间电压的基本波形，即使在三相交流电源3中混杂有畸变成分的情况下，也可以检测三相交流电源的线间电压波形的基本频率而不受畸变成分的影响，可以根据基本波形检测正确的三相交流电源的电压相位。另外，在基极驱动信号生成中，只要利用作为不含有该畸变成分的三相交流电源3的线间电压波形的基本波形，就可以相对于三相交流电源的电压相位正确地生成基极驱动信号，该基极驱动信号用于进行再生晶体管接通/断开控制，以仅使与各线间电压中的线间电压最大的2个相连接的再生晶体管接通，使其它再生晶体管断开。由此，由于在再生动作时不会在电源或再生变流器中施加过电压或过电流，所以可以防止由它们引起的电源或再生变流器损坏而导致的系统停止。

实施方式2

下面，针对下述实施方式进行说明，该实施方式中为了在三相交流电源中混杂有畸变成分的情况下把握该畸变成分，在实施方式1中添加了下述功能，即，提取三相交流电源的畸变成分，求出畸变成分的畸变频率、畸变振幅、畸变率。

图8是表示本实施方式的电源再生变流器的结构的框图。图9是表示畸变成分提取部的内部构造的图。图8所示的本实施方式的电源再生变流器1A，在实施方式1的电源再生变流器1内的基本波形生成部10的后面设置畸变成分提取部11，其提取混杂在三相交流电源3的线间电压波形中的畸变成分，另外，在畸变成分提取部11的后面，设置对提取出的畸变成分的频率进行检测的畸变成分频率检测部24、对提取出的畸变成分的电压振幅进行检测的畸变电压检测部25、和对电源电压畸变的畸变率(畸变成分的电压振幅/电源电压的振幅)进行计算的畸变率计算部26。

如图9所示，向畸变成分提取部11输入线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R和基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R，其中，该线间电压波形V_R-S、V_S-T、V_T-R是从线间电压检测部6输出的包含三相交流电源3的畸变成分的波形，该基本波形V’_R-S、V’_S-T、V’_T-R是从基本波形生成部10输出的与不包含畸变的线间电压波形频率相同、且振幅也大致相等的波形。在畸变成分提取部11中，由减法器27从线间电压波形V_R-S中减去基本波形V’_R-S。相同地，分别由减法器28从线间电压波形V_S-T中减去基本波形V’_S-T，由减法器29从线间电压波形V_T-R中减去基本波形V’_T-R。由此，通过减法器27、28、29，提取三相交流电源3的线间电压波形的畸变成分Vf_R-S、Vf_S-T、Vf_{T -R}，并分别从畸变成分提取部11输出。将从畸变成分提取部11输出的畸变成分Vf_R-S、Vf_S-T、Vf_T-R输入至畸变成分频率检测部24和畸变电压检测部25。

如图8所示，畸变成分频率检测部24从畸变成分提取部11输入畸变成分Vf_R-S、Vf_S-T、Vf_T-R，检测畸变成分的频率。另外，畸变电压检测部25从畸变成分提取部11输入畸变成分Vf_R-S、Vf_S-T、Vf_T-R，利用移动平均滤波器等，将对畸变成分Vf_R-S、Vf_S-T、Vf_{T- R}取绝对值后的波形在各畸变成分的一个周期(频率的倒数)中进行积分，而检测畸变成分的电压振幅。另外，畸变率计算部26使基准电压检测部12的输出(电源电压)和畸变电压检测部25的输出(畸变成分电压)输入，通过将它们进行除法运算而计算畸变率(畸变成分的电压振幅/电源电压的振幅)。

如上所述，通过设置畸变成分提取部11、畸变成分频率检测部24、畸变电压检测部25、畸变率计算部26，从而无需特别的测定设备就可以求出三相交流电源3的线间电压波形的畸变成分的畸变频率、畸变振幅、畸变率。并且，通过显示三相交流电源3的线间电压波形的畸变成分的畸变频率、畸变振幅、畸变率，或者在这些值落在预先设定的范围之外的情况下，利用报警器等进行警告，而可以监视电源状态。

另外，由于通过利用这种显示、警告等对电源状态进行监视，可以在进行再生动作之前把握电源状态，所以在电源中混杂畸变成分，且畸变成分对再生动作产生较大影响的情况下，可以通过不输出基极驱动信号等而不进行再生动作。由此，可以防止由于再生动作产生的过电流在电源及再生变流器中流过而使它们损坏。

实施方式3

下面，对在实施方式1中添加以下功能的实施方式进行说明，该功能为，在三相交流电源中混杂畸变成分的情况下，与该畸变成分的状态对应而进行再生晶体管的接通/断开控制。

图10是表示本实施方式的电源再生变流器的结构的框图。图11是表示本实施方式中的基极驱动信号输出部9A的内部结构的框图。图12是电源再生变流器1B的再生动作时的时序图，示出与混杂有畸变成分的三相交流电源3的线间电压波形及与基本波形对应的再生晶体管及再生电流随时间的变化。

图10所示的本实施方式的电源再生变流器1B，在实施方式1的电源再生变流器的基本波形生成部10的后面设置畸变成分提取部11，其对在三相交流电源3的三相间的电源电压波形中混杂的畸变成分进行提取，替代实施方式1的基极驱动信号输出部9而设置基极驱动信号输出部9A。在这里，畸变成分提取部11的输出被输入至基极驱动信号输出部9A。

利用图11说明基极驱动信号输出部9A内的动作。

基极驱动信号输出部9A分别输入畸变成分提取部11的输出信号、基极驱动信号生成部7的输出信号、基准电压检测部12的输出信号、PN母线电压检测部8的输出信号，输出用于对6个再生晶体管进行接通/断开控制的基极驱动信号。在基极驱动信号输出部9A中构成为，如果三相交流电源3的电压值和直流母线电压值之间的差值大于或等于某阈值，则输出基极驱动信号，使再生动作开始。

将从基准电压检测部12输出的没有混杂畸变成分的情况下的三相交流电源3的线间电压值、和从PN母线电压检测部8输出的直流母线电压值，输入至基极驱动信号输出部9A内的减法器41，计算在没有混杂畸变成分的情况下的三相交流电源3的线间电压值和直流母线电压值之间的电压差。另一方面，为了防止在三相交流电源3的线间电压值与直流母线电压相比较大时进行再生动作，利用没有混杂畸变成分的情况下的再生开始电压Von和畸变成分提取部11，生成电压阈值，该电压阈值用于使与畸变成分导致的电源电压下降上升对应的再生动作开始。首先，将畸变成分提取部11的输出信号输入至畸变成分校正部40，进行校正并输出。畸变成分校正部40的校正保持畸变成分的周期，对除了周期之外的部分(例如振幅)进行校正。由此，畸变成分校正部40也可以对于畸变成分提取部11的输出信号例如乘以常数。另外，将畸变成分校正部40的输出信号和再生开始电压Von输入至加法器42。由于再生开始电压Von是作为用于使再生动作开始的阈值而预先设定的常数，所以加法器42的输出信号与由畸变成分产生的电源的电压下降、电压上升的周期同步。由此，加法器42的输出信号可以作为用于使与由畸变成分产生的电源电压的下降上升对应的再生动作开始的电压阈值。

将加法器42的输出和减法器41的输出输入至比较器43，对减法器41的输出信号和加法器42的输出信号进行比较。另外，向开关44的集电极部输入基极驱动信号生成部7的输出信号，将比较器43的输出信号与开关44的栅极部连接。开关44的发射极部与各再生晶体管81～86的栅极部连接。在这里，在减法器41的输出信号与加法器42的输出信号相比较大的情况下，使开关44接通。如果开关44接通，则由基极驱动信号生成部7生成的基极驱动信号从基极驱动信号输出部9A输出。输出的基极驱动信号输入至各个再生晶体管，进行再生晶体管的接通/断开控制。

根据以上所述，通过提取三相交流电源3的畸变成分，与该畸变成分对应而使再生开始的电压阈值变化，可以以正确的定时进行再生晶体管的接通/断开控制。由此，即使在现有技术中该畸变成分对再生动作产生的影响较大的情况下，也可以实施稳定的再生动作。由此，由于不会向电源或再生变流器施加由于再生动作产生的过电压、过电流，所以可以防止由于再生动作导致电源或再生变流器损坏，其结果，可以防止系统停止。

工业实用性

本发明所涉及的电源再生变流器，适用于在混杂电源电压畸变的三相交流电源中得到稳定的再生动作的情况。

Claims (10)

1.一种电源再生变流器，其特征在于，具有：

平滑电容器，其将由三相感应电动机产生的感应电动势进行积蓄；再生晶体管，其对所述平滑电容器的端子电压进行开关而向三相交流电源进行电力再生动作；线间电压检测部，其检测所述三相交流电源的线间电压；基本波形生成部，其根据所述线间电压检测部的输出信号生成基本波形，其中，该基本波形定义为没有混杂电源电压畸变成分的所述三相交流电源的线间电压波形；基极驱动信号生成部，其基于所述基本波形生成部的输出信号，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号；以及基极驱动信号输出部，其输出所述基极驱动信号。

2.如权利要求1所述的电源再生变流器，其特征在于，

具有：基准电压检测部，其根据所述基本波形生成部的输出信号，检测所述三相交流电源的电源电压；以及PN母线电压检测部，其检测所述平滑电容器的端子电压，

所述基极驱动信号输出部被输入所述基极驱动信号生成部的输出信号、来自所述基准电压检测部的输出信号、和来自所述PN母线电压检测部的输出信号，基于来自所述基准电压检测部的输出信号和来自所述PN母线电压检测部的输出信号之间的差值，进行所述基极驱动信号输出的接通/断开。

3.如权利要求1或2所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述基本波形生成部具有：高频成分去除滤波器部，其从所述线间电压检测部的输出信号中去除畸变成分；频率计算部，其计算所述高频成分去除滤波器部的输出信号的频率；以及校正部，其对所述高频成分去除滤波器部的输出信号的振幅及相位中的至少一个进行校正。

4.一种电源再生变流器，其特征在于，

具有：平滑电容器，其将由三相感应电动机产生的感应电动势进行积蓄；再生晶体管，其对所述平滑电容器的端子电压进行开关而向三相交流电源进行电力再生动作；线间电压检测部，其检测所述三相交流电源的线间电压；基本波形生成部，其根据所述线间电压检测部的输出信号生成基本波形，其中，该基本波形定义为没有混杂电源电压畸变成分的所述三相交流电源的线间电压波形；基极驱动信号生成部，其基于所述基本波形生成部的输出信号，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号；基极驱动信号输出部，其输出所述基极驱动信号；以及畸变成分提取部，其基于所述线间电压检测部的输出信号和所述基本波形生成部的输出信号，提取在所述三相交流电源中混杂的电源电压畸变成分，

该电源再生变流器还具有以下装置的至少一个：畸变电压计算部，其根据所述畸变成分提取部的输出信号，计算电源电压畸变成分的电压振幅；畸变成分频率计算部，其根据所述畸变成分提取部的输出信号，计算电源电压畸变成分的频率成分；以及畸变率计算部，其根据所述畸变电压计算部的输出信号和所述基准电压检测部的输出信号，计算电源电压畸变的畸变率。

5.如权利要求4所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述基本波形生成部具有：高频成分去除滤波器部，其从所述线间电压检测部的输出信号中去除畸变成分；频率计算部，其计算所述高频成分去除滤波器部的输出信号的频率；以及校正部，其对所述高频成分去除滤波器部的输出信号的振幅及相位中的至少一个进行校正。

6.如权利要求4或5所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述畸变成分提取部具有减法运算部，其计算所述线间电压检测部的输出信号和所述基本波形生成部的输出信号的差值。

7.一种电源再生变流器，其特征在于，

具有：平滑电容器，其将由三相感应电动机产生的感应电动势进行积蓄；再生晶体管，其对所述平滑电容器的端子电压进行开关而向三相交流电源进行电力再生动作；线间电压检测部，其检测所述三相交流电源的线间电压；基本波形生成部，其根据所述线间电压检测部的输出信号生成基本波形，其中，该基本波形定义为没有混杂电源电压畸变成分的所述三相交流电源的线间电压波形；基极驱动信号生成部，其基于所述基本波形生成部的输出信号，生成用于再生晶体管的接通/断开控制的基极驱动信号；基极驱动信号输出部，其输出所述基极驱动信号；畸变成分提取部，其基于所述线间电压检测部的输出信号和所述基本波形生成部的输出信号，提取在所述三相交流电源中混杂的电源电压畸变成分；基准电压检测部，其根据所述基本波形生成部的输出信号，检测所述三相交流电源的电源电压；以及PN母线电压检测部，其检测所述平滑电容器的端子电压，

所述基极驱动信号输出部具有：畸变成分校正部，其对所述畸变成分提取部的输出信号进行校正；加法器，其对再生开始电压和所述畸变成分校正部的输出信号进行加法运算，其中，该再生开始电压作为用于在没有混杂电源电压畸变的情况下使再生动作开始的阈值；减法器，其被输入所述PN母线电压检测部的输出信号和所述基准电压检测部的输出信号，进行减法运算；比较器，其被输入所述加法器的输出信号和所述减法器的输出信号，进行比较；以及开关部，其基于所述比较器的输出信号，将所述基极驱动信号生成部的输出信号向再生晶体管输出。

8.如权利要求7所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述畸变成分校正部对于所述畸变成分提取部的输出信号，保持其周期，对除了周期之外的部分进行校正。

9.如权利要求7或8所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述基本波形生成部具有：高频成分去除滤波器部，其从所述线间电压检测部的输出信号中去除畸变成分；频率计算部，其计算所述高频成分去除滤波器部的输出信号的频率；以及校正部，其对所述高频成分去除滤波器部的输出信号的振幅及相位中的至少一个进行校正。

10.如权利要求7或8所述的电源再生变流器，其特征在于，

所述畸变成分提取部具有减法运算部，其计算所述线间电压检测部的输出信号和所述基本波形生成部的输出信号的差值。

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